Авария на объектах с атомными (ядерными) энергетическими установками – это опасное техногенное происшествие на стационарных или транспортных энергоустановках, использующих атомную (ядерную) энергию деления или синтез. К числу ядерных энергетических установок относятся: стационарные АЭС с реакторами на тепловых и быстрых нейтронах, ядерные паропроизводящие установки (ЯППУ) для морских судов, ледоколов и ПЛ; ядерные энергетические установки для ракетно-космических систем; исследовательские и демонстрационные ядерные и термоядерные установки (импульсные и с магнитным удержанием плазмы).
Наиболее применяемыми в отечественной и мировой практике являются АЭС с реакторами трех видов: корпусного типа на тепловых нейтронах – водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР); большой мощности канальные (РБМК); на быстрых нейтронах (БН). Теплоносителем реакторов ВВЭР и РБМК является вода, реакторов БН – жидкий металл (натрий). В ЯППУ в качестве теплоносителя используется как вода, так и жидкий металл (свинец, висмут). Перспективными считаются атомные станции теплоснабжения (ACT) с реакторами типа ВВЭР. В России действует значительное количество исследовательских реакторов, в основном водо-водяных.
Термоядерные установки с импульсными реакторами (ИТЯР) и с реакторами с торообразными камерами магнитного удержания плазмы (ТОКАМАК) получают свое развитие в рамках ограниченного числа национальных и международных проектов.
Энергетические установки АЭС, ACT, ЯППУ с реакторами ВВЭР, РБМК и БН, мощностью от 100 до 1000 МВт, а также исследовательские реакторы в силу своей большой технической сложности характеризуются большим спектром аварий: от ядерных и радиационных в первом контуре до традиционных промышленных в первом, во втором и в ряде случаев в третьем контурах. Аварии могут возникнуть не только при эксплуатации атомных энергетических установок на мощности, но и при их транспортировке, загрузке, выгрузке и хранении ядерного топлива, при производстве плановых предупредительных и ремонтно-восстановительных работ, при выводе из эксплуатации, консервации и утилизации установок.
Наиболее опасны на атомных энергетических установках аварии и катастрофы с повреждением и расплавлением активной зоны и выходом во внешнюю среду радиоактивности (за пределы многоуровневой эшелонированной защиты – оболочки тепловыделяющих элементов, каналы, корпуса реакторов конфайменты и контайменты). Примерами таких тяжелых событий являются крупнейшие аварии и катастрофы на Чернобыльской АЭС (СССР) с реактором канального типа и на АЭС Три Майл Айленд (США) с реактором корпусного типа. Первичные и вторичные ущербы от них измеряются десятками и сотнями миллиардов долларов.
Следующими по тяжести являются аварии на парогенераторах АЭС с реакторами ВВЭР, на турбогенераторах АЭС с реакторами РБМК, на задвижках и внутрикорпусных устройствах АЭС с реакторами ВВЭР, на патрубках АЭС с реакторами БН.
В целях предотвращения таких аварий на стадиях проектирования и эксплуатации АЭС, ACT, ЯППУ проводится вероятностный анализ безопасности для всего набора аварийных ситуаций (штатных, нештатных, проектных, запроектных и гипотетических). При эксплуатации в соответствии с нормами и требованиями государственного надзора осуществляется контроль нарушений и аварий по международной шкале ядерных событий (с учетом срабатывания систем аварийной защиты, аварийного останова и выхода радиоактивности). Анализ вероятностей возникновения аварий на объектах атомной энергетики показал, что в зависимости от типов реакторов, видов аварий они находятся в пределах от 10-2 до 10-8 1/год и ниже, эти оценки позволяют обосновать и назначить мероприятия по повышению безопасности и снижению рисков аварий.
Международная шкала событий на АЭС представлена в табл. ниже.
Международная шкала событий АЭС
| Уровень | Наименование | Критерий | Пример |
| Аварии 7 | Глобальная авария | Выброс в окружающую среду большой части радиоактивных продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого будут превышены дозовые пределы для запроектных аварий*. Возможны острые лучевые поражения. Длительное воздействие на здоровье населения, проживающего на большой территории, включающей более чем 1 страну. Длительное воздействие на окружающую среду. | Чернобыль СССР, 1986 |
| 6 | Тяжелая авария | Выброс в окружающую среду большой части радиоактивных продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого дозовые пределы для проектных аварий* будут превышены, а для запроектных – нет. Для ослабления серьезного влияния на здоровье населения необходимо введение планов мероприятий по защите работников (персонала) и населения в случае аварий в зоне радиусом 25 км, включающих эвакуацию населения. | Уиндскейл, Великобритания, 1957 |
| 5 | Авария с риском для окружающей среды | Выброс в окружающую среду такого количества продуктов деления, который приводит к незначительному повышению дозовых пределов для проектных аварий** и радиационноэквивалентных выбросу порядка сотни ТБк иода-131. Разрушение большей части активной зоны, вызванное механическим воздействием или плавлением с превышением максимального проектного предела повреждения твэлов. В некоторых случаях требуется частичное введение планов мероприятий по защите персонала и населения в случае аварии (местная йодная профилактика и/или частичная эвакуация) для уменьшения влияния облучения на здоровье населения. | Три-Майл-Айленд, США, 1979 |
| 4 | Авария в пределах АЭС | Выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду в количестве, превышающем значения для уровня 3, который привел к переоблучению части персонала, но в результате которого не будут превышены дозовые пределы для населения**. Однако требуется контроль продуктов питания населения. | Сант-Лаурент, Франция, 1980 |
| Происшествия 3 | Серьезное происшествие | Выброс в окружающую среду радиоактивных продуктов выше допустимого суточного, но не превышающий 5-кратного допустимого суточного выброса газообразных летучих радиоактивных продуктов и аэрозолей и/или 1/10 годового допустимого сброса со сбросными водами. Высокие уровни радиации и/или большие загрязнения поверхностей на АЭС, обусловленные отказом оборудования или ошибками эксплуатации. События, в результате которых происходит значительное переоблучение работающих (персонала) (доза > 50 мЗв, > 5 бэр). При рассматриваемом выбросе не требуется принимать защитных мер за пределами площадки. Происшествия, при которых дальнейшие отказы в системах безопасности должны привести к авариям или разрушениям, при которых системы безопасности не способны предотвратить аварию, если произойдет исходное событие. | Ванделлос, Испания, 1989 |
| 2 | Происшествие средней тяжести | Отказы оборудования или отклонения от нормальной эксплуатации, которые хотя и не защищают непосредственно безопасность станции, но способны привести к значительной переоценке мер по безопасности. | |
| 1 | Незначительное происшествие | Функциональные отклонения или отклонения в управлении, которые не представляют какого-либо риска, но указывают на недостатки в обеспечении безопасности. Эти отклонения могут возникнуть из-за отказа оборудования, ошибки эксплуатационного персонала или недостатков руководства по эксплуатации. (Такие события должны отличаться от отклонений без превышения пределов безопасной эксплуатации, при которых управление станцией осуществляют в соответствии с установленными требованиями. Эти отклонения, как правило, считают «ниже уровня шкалы».) | |
| 0 Ниже уровня шкалы |
Не влияет на безопасность |
Под дозовым пределом для запроектных аварий принимают непревышение дозы внешнего облучения людей 0,1 Зв за первый год после аварии и дозы внутреннего облучения щитовидной железы детей 0,3 Зв за счет ингаляции на расстоянии 25 км от станции, что обеспечивается при непревышении аварийного выброса в атмосферу 11,1×1014 Бк. йода-131 и 11,1×1013 Бк цезия-137.
** При проектных авариях доза на границе санитарно-защитной зоны и за ее пределами не должна превышать 0,1 Зв на все тело за 1-й год после аварии и 0,3 Зв на щитовидную железу ребенка за счет ингаляции.
Учитывая тяжесть последствий ядерных аварий на атомных энергоустановках наиболее важными представляются комплексные мероприятия по их предупреждению с созданием систем жесткой, функциональной, естественной, охранной и комбинированной защиты. Невозможность достижения абсолютной безопасности атомных энергетических установок с нулевым риском аварий требует непрерывного совершенствования методов и систем управления защитой, сил и средств локализации и ликвидации последствий аварий. Для предотвращения аварии на несущих элементах реакторов в анализ прочности и ресурса вводят различные виды предельных состояний: вязкое разрушение при нарушении запасов по пределам текучести и прочности, хрупкое разрушение при исчерпании запасов по критическим температурам и коэффициентам интенсивности напряжений, циклическое разрушение при несоблюдении запасов по амплитудам местных напряжений и деформаций и запасов по долговечности, длительное статическое разрушение при исчерпании запасов по пределам длительной прочности, недопустимое образование пластических деформаций и деформаций ползучести. Наступление указанных предельных состояний контролируется и диагностируется с применением методов неразрушающего контроля (дефектоскопии, виброметрии, тензометрии, термометрии).
Источник: Безопасность России: Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Регулирование ядер, и радиационной безопасности. — М., 2003.