Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР (LA-13638)

Поскольку настоящее издание планировалось выпустить на английском и русском языках, необходимо было принять решения в отношении используемых единиц измерения и терминологии, особенно в английском издании отчета. Мы попытались придерживаться общеупотребительной международной терминологии и системы единиц. Однако с целью соблюдения исторической точности в описаниях местами сохранены те единицы измерения, которые были использованы в оригинальных документах. Так же точно мы старались выбирать понятную терминологию и избегали использовать термины, узко специфичные для данного предприятия или отрасли. Поэтому в тексте применялись термины, наиболее доступные широкому кругу читателей.

В части III по тексту первой версии отчета воспроизводится краткое обсуждение методов анализа и механизмов гашения цепной реакции. Два Приложения также впервые включены в данную редакцию отчета. В помощь читателям в Приложении А воспроизводится Глоссарий терминов по ядерной критичности 3 (LA-11627-MS), дополненный одним определением. В Приложении В приведены схемы технологических аппаратов, в которых возникли аварии, а также приведены в виде таблиц обобщенные параметры систем (масса, объем и т. д.).

Упор в настоящей редакции отчета делался на три момента. Во-первых, это описание одной аварии в Японии и 19 аварий в России. Четырнадцать из них имели место на промышленных предприятиях, а шесть произошли во время критических экспериментов или при управлении исследовательскими сборками. Вторая цель данной работы состояла в том, чтобы тщательно рассмотреть восемь аварий, уже описанных в первой редакции данного документа и приведенных в первой редакции ссылках. Это привело к внесению некоторых технических поправок и к уточнению описания технологических процессов для лучшего понимания широкой аудиторией читателей, которую такой отчет привлекал в течение ряда лет. В-третьих, включены два типа анализа 22 аварийных ситуаций, возникших при производственных процессах. Это (1) анализ физических и нейтронных характеристик с упором на понимание систематических черт процессов и (2) результаты и анализ уроков, извлеченных из этих аварий.

I. Промышленные аварии

Дается описание 22 аварий с возникновением СЦР, произошедших при проведении производственных процессов. Описание каждой из аварий с приложением схем и фотографий, если они имеются в наличии, занимает от одной до нескольких страниц. Эти аварии имеют непосредственное отношение к вопросам ядерной безопасности производственных процессов. Во всех случаях уровень детализации достаточен для понимания конкретных физических условий. Представлены нейтронные, физические, радиологические и медико-биологические последствия аварий. Включено описание причин тех аварий, для которых соответствующая информация сообщалась в первоначальной документации или могла быть получена от тех, кто располагает непосредственными знаниями о ней.

Два новых раздела были добавлены в качестве приложений к части I данной версии отчета. В первом приводятся результаты упрощенного воссоздания физических и ядерно-физических аспектов каждой из аварий. Воссозданные условия сравниваются с известными условиями достижения критичности. В дополнение, приводится обсуждение энерговыделения как в результате первого всплеска мощности, так и за все время существования критичности в сравнении с аналогичными величинами, которые можно оценить на основании данных экспериментов SILENE 4, CRAC 5 и KEWB 6. Раздел дополняется Приложением В, содержащим схемы аппаратов, в которых происходили описываемые 22 аварии, и таблицы, показывающие значения параметров (массу делящегося вещества, объем и т. д.), использованных при упрощенном воссоздании условий аварий.

Во втором из новых разделов представлены результаты и уроки, извлеченные из подробного обзора всех рассмотренных аварий. Этот процесс был неизбежно субъективным, поскольку во многих рассмотренных случаях очевидную роль играли действия оператора, непосредственно связанные с аварийной ситуацией, при этом очень редко сообщалось о том, что думал в это время оператор. Такое обобщение извлеченных уроков может быть полезным при обучении. Оно может также помочь персоналу, предоставляя ему информацию об основных факторах риска, помогая, таким образом, снизить риск и предотвратить возникновение аварийных ситуаций.

Хронология аварий, произошедших на промышленных предприятиях, приведена на рисунке 1.

Ниже перечислены существенные особенности этих 22 аварий.

• 21 авария произошла с делящимися веществами в виде растворов или суспензий.

• Одна авария произошла с изделиями в виде металлических слитков.

• Ни одной аварии не произошло с порошками.

• 18 аварий имели место при ручных операциях в отсутствие биологической защиты.

• Имели место 9 смертельных исходов.

• У троих выживших после аварий были ампутированы конечности.

• Не было ни одной аварии при транспортировке.

• Не было ни одной аварии при хранении материалов.

• Не было повреждений оборудования.

• В результате только одной из аварий имело место поддающееся измерению загрязнение продуктами деления (слегка превышающее естественные уровни) за пределами производственных площадок.

• В результате только одной из аварий произошло не особенно большое (значительно ниже допустимой нормы годового облучения персонала) облучение людей, не работающих на предприятии.

А. Описание аварий

В данном отчете 22 аварии описаны в хронологическом порядке независимо от того, в какой стране они произошли. Рисунки 2, 3, 4 и 5 приведены для того, чтобы сориентировать читателя по поводу мест расположения объектов соответственно в Российской Федерации, Соединенных Штатах, Великобритании и Японии, где произошли эти аварии. Указаны столицы государств, а также показано расположение г. Обнинска, где в Физико-энергетическом институте работают российские авторы данного отчета. В состав ФЭИ также входит Отдел ядерной безопасности, осуществляющий надзор за четырьмя производственными предприятиями (г.г. Озерск, Северск, Электросталь и Новосибирск), где имели место аварии при производственных процессах.

1. ПО «Маяк», г. Озерск, 15 марта 1953 г

Раствор нитрата плутония в контейнере для временного хранения; одна вспышка; один оператор перенес острую лучевую болезнь, другой серьезно переоблучился.

Авария произошла в здании, где перерабатывались растворы плутония. Бетонный каньон был сооружен в мае 1952 года и был оборудован для приема по коммуникациям азотнокислых растворов плутония. Растворы плутония получались после растворения облученных блоков из природного урана и операций очистки плутония от примесей. Работы проводились в 4 смены по 6 часов каждая. Каньон не был оснащен приборами непрерывного контроля радиационной обстановки и аварийной сигнализации. Оборудование каньона предназначалось для смешивания растворов, измерения их объемов, взятия проб на анализ концентрации плутония, временного хранения и передачи растворов для дальнейшего использования. Плутониевые растворы, которые не удовлетворяли требованиям по чистоте, возвращались на переочистку.