Научное сообщение «Проблемы безопасности атомной энергетики» члена-корреспондента Леонида Александровича Большова было заслушано на заседании президиума РАН 24 февраля. Докладчик привел немало поучительных и парадоксальных фактов. Приведем это научное сообщение с сокращениями.
Каковы преимущества атомной энергетики по отношению к другим видам производства энергии на тепловых станциях? Они в том, что атомное топливо обладает теплотворной способностью в миллион раз большей, чем органическое топливо. Несколько эшелонов с углем на гигаватную угольную станцию ежедневно эквивалентны одному вагону в год трубок из циркония, в которых набиты таблетки двуокиси урана для АЭС. Далее, продукты деления, загрязняющие атмосферу и приводящие к глобальному изменению климата — отсутствуют, они все остаются внутри топлива. Но именно это же и есть «ахиллесова пята» атомной энергетики — при любой аварии с повышением температуры они одномоментно выходят. Если оболочка станции не удержат такой выброс — получим Чернобыль.
Уроки Чернобыля. После Чернобыля 3 ноября 1988 г. был создан Институт проблем безопасного развития атомной энергетики (ИБРАЭ) РАНдля фундаментальных исследований и независимого анализа ядерной и радиационной безопасности. Существенным образом ужесточились требования к безопасности. Назовем их. Это — усиление требования независимости различных уровней защиты, минимизация возможности развития аварии на следующих уровнях. Радиационный риск во всех состояниях и режимах должен быть сопоставим с риском от других промышленных установок, используемых для аналогичных целей. Не должно возникать необходимости эвакуации за пределами промплощадки. Требования по размещению ядерных установок не должны содержать дополнительных ограничений по сравнению с другими промышленными объектами.
Одна из неприятностей, которая бросает вызов этим требованиям — то, что при тяжелой аварии, с прекращением теплоотвода от активной зоны, останавливается реакция, а от тех продуктов деления, которые продолжают распадаться, топливо греется и если нет теплоотвода, оно начинает расплавляться. Эта картинка отражает аварию на АЭС Три-Майл-Айленд (Three Mile Island accident) — одна из крупнейших аварий в истории ядерной энергетики, произошедшая 28 марта 1979 года на атомной станции в Пенсильвании, США. Там именно это и произошло. За счет большого количества воды расплав подошел к днищу корпуса, его немного «проел», но наружу не вышел, радиоактивность осталась внутри корпуса реактора. В Чернобыле, после того, как специалисты смогли войти внутрь и посмотреть — что же там в шахте реактора происходит, обнаружили потоки топлива, перемешанного с бетоном, который туда лили в момент аварии, т.е. это эффект вполне реальный.
Как обеспечить условия, чтобы, охлаждая корпус снаружи, можно было удержать расплав топлива внутри сколь угодно долго? Этому процессу расплавления топлива сопутствуют множество разных физических явлений. В среднем то тепло, которое находится в зоне, будучи равномерно распределенным по поверхности корпуса, не так велико, чтобы его нельзя было отвести водой снаружи корпуса.
В России проведен большой проект для исследования этих эффектов, половина денег из направленных на него, шла от международного сообщества, половина денег от России. В Курчатовском институте ставился этот эксперимент по плавлению двуокиси урана в больших количествах и удерживанию ее в течение часов в расплавленном состоянии при температурах 2500-2700 градусов Цельсия — понятно, что это эксперимент тяжелый. Оказалось, что разработанные нами коды достаточно хороши, они описывают поведение расплава в этих сложных условиях достаточно точно. Ответ эксперимента: в реакторах небольшой мощности ВВЭР-440, которые были Россией построены за рубежом — АЭС Ловииса (Финляндия), Пакш (Венгрия), Дукованы (Чехия), Моховце (Словакия) — можно было удержать расплав внутри корпуса. ВВЭР-600, ВВЭР-640 тоже могут быть обоснованы. А американский проект АР-1000 уже проблематично. Американцы сумели обосновать удержание расплава в корпусе, но метод, которым это было сделано — не натурный эксперимент, а экспертное суждение.
В России пошли по пути локализации расплава «ловушкой» — под всеми российскими реакторами ВВЭР используются эти устройства. «Ловушка» устроена так: топливо, вытекая из реактора, втекает вниз в специальную полость, которое заполнено жертвенным материалом, который обеспечивает низкую температуру плавления, будучи перемешанным с расплавом топлива. А стенки полости — водоохлаждаемые. В таком устройстве можно держать расплав сколь угодно долго, пока он не застынет. Это устройство гарантирует невыход продуктов деления за пределыконтаймента — т.е. герметичной железобетонной оболочки энергоблока реакторного отделения.
О последствиях тяжелых аварий. Чернобыльский опыт загрязнения. Дозы, в которых находилось население в загрязненных местах, не так велики: более 40 милизиверт, но менее 100 миллизиверт в год — всего 7 тыс. человек. Поясним: годовая доза 10 миллизерт никак не влияет на здоровье (зиверт — единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в Международной системе единиц). Наука говорит о том, что при дозе ниже 100 миллизивертов никаких наблюдаемых эффектов нет. Однако! Принятое у нас и в мире регулирование требует, чтобы в год техногенное облучение не превышало 1 миллизиверта. Этот разрыв в сто раз! Он не соответствует химическому канцерогенному риску и превращает обычную технологическую аварию в мировую катастрофу. В 1991 году был принят «Чернобыльский закон» — напомним, то время было эпохой «начала новой демократии», появились новые политики, которые подняли на щит лозунг защиты людей. И в результате, защитили так, что в трех пострадавших республиках Украина, Беларусь, Россия 8 млн человек были объявлены жертвами Чернобыля. По закону они живут на «загрязненной территории», им выплачивают компенсации, которые как раз и есть «доказательство» того, что эти люди пострадали от радиации. Такое психологическое давление приводило к массе социальных последствий. Этим восьми миллионам ущерб был нанесен не радиацией, а решениями по преодолению радиации. У аварийщиков, кстати, есть правило: меры по ликвидации аварии не должны приносить больше вреда, чем сама авария. Переселили много людей из мест, полностью пригодных к проживанию.
Вот выводы доклада Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) ООН 2000 «Влияние облучения на состояние здоровья вследствие Чернобыльской аварии»: чернобыльское радиационное воздействие не сказалось на здоровье населения; зарегистрированные и ожидаемые воздействия не стоят в ряду приоритетных задач здравоохранения, а относятся к радиационной эпидемиологии.
Давайте сопоставим. За все время при авариях на ядерных объектах во всех странах произошло 59 смертей, сюда входит и 31 смерть пожарников на Чернобыле и троих операторов. В общей же энергетике в сводных данных по крупным авариям (больше 5 жертв) — больше 80 тысяч. Мелкие аварии (один-два-три человеа погибших) — 200–300 тыс. смертей. Но никто об этом не помнит, зато все помнят про Чернобыль и Фукусиму. Хотя количество смертей просто несопоставимо, даже с учетом того, что атомная энергетика в общем энергетическом балансе занимает всего 4,5%. Мы провели социологический опрос «10 лет после Чернобыля» среди выпускников Московского университета, т.е. в среде образованных людей. Про отдаленные последствия Хиросимы была названа цифра 750 тыс. человек, хотя реально — 421 человек. Вот таковы завышенные представления об опасности, которые, на самом деле, находятся в голове — и они приводят к тому, что в момент аварии органами управления принимаются неверные, завышенные контрмеры.
Основная задача безопасности сегодня — защита населения от облучения сверхдопустимыми дозами. Мы считаем, что так задача поставлена неточно. Ни в Чернобыле, ни в Фукусиме население не пострадало, тем не менее, аварии произвели огромное воздействие на экономику, на социальные и политические проблемы. Аварии с расплавом активной зоны с низким или нулевым облучением имели широкомасштабные последствия вследствие неграмотности населения, противоречивости норм противорадиационной защиты, плохой коммуникации с населением. Пока эти факторы существуют, атомщикам надо ставить существенно более жесткие требования, чем это требуется по науке.
После Чернобыля была создана очень серьезная система аварийного реагирования. Каждая станция оснащена большим числом датчиков в 30-милометровой зоне наблюдения. Эта информация собирается в Росатоме, она полностью открытая — представлена в интернете.
Уроки Фукусимы. На Дальнем Востоке населению ничто не угрожало при самых невероятных сценариях — даже если бы все шесть блоков Фукусимы взлетели на воздух, выбросили радиоактивное облако и ветер дул бы к нашим берегам, все равно уровень радиации во Владивостоке был бы ничтожен. И это позволило правильно построить систему реагирования на Дальнем Востоке: населению шла информация от 400 датчиков об уровне радиации в регионе. Это успокоило население в течение недели.
Институтом проблем безопасного развития атомной энергетики РАН была предсказана судьба каждого фукусимского блока, рассчитали загрязнение японской территории, оказалось, что эти предсказания хорошо корреллируют с данными мониторинга, которые стали известны позднее.
Итоги по аварии на Фукусиме: многие факторы, усугубившие аварию, были выявлены еще до аварии миссиями МАГАТЭ, но японцы решили, что поскольку им до вывода блоков из эксплуатации осталось не так много времени, отказались от мер по повышению безопасности. Основная беда Фукусимы-1 хорошо известна: дизель-генераторы были расположены в подвалах станции и когда цунами накрыло станцию, в подвалы пришла вода, дизель-генераторы вышли из строя, электроснабжение было отключено и процесс охлаждения прекратился. А быстро подвести электричество, обеспечить охлаждение поврежденных реакторов японцы не смогли. Сработала недостаточная готовность персонала к реагированию на аварию. И, тем не менее, жертвы аварии отсутствуют.
Однако вместо того, чтобы временно отселить отселить небольшое количество людей с загрязненных территорий, были вывезены все жители из 30-километровой зоны, а это повлияло и на экономику, и на политику, и на отношение к атомной энергетике. Японцы пошли по нашим следам — наступили на те же грабли.
Что делать? Следует принять защитные меры для тяжелых, хотя и маловероятных, аварий. Национальные технические центры должны оказывать поддержку аварийному реагированию и профессиональному информированию населения при радиационных инцидентах. Следует устранить 100-кратный разрыв между порогом воздействия излучения и регламентирующими документами.
Полная система защиты населения включает не только радиационный мониторинг и научно-техническую поддержку, но обязательно и образование населения — оно должно стать необходимым условием использования атомной энергии. Вся система адекватного реагирования (включая образование населения) должна быть создана государством. Это — ответственность государства.
