КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

1. Київський національний університет імені Тараса Шевченка КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА Фізичний факультет, кафедра ядерної фізики АВАРІЯ на ЧАЕС – 4 26 квітня 1986 р. Лекційний курс для спеціалістів 10 семестр, 2011-2012 н. р.

2. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. План лекції: • Згадати особливості компонування та обладнання енергоблоку № 4 ЧАЕС. • З'ясувати перебіг подій під час аварії на енергоблоці. • Розібрати причини та наслідки аварії. • Зрозуміти дії у відповідь на рівні ядерної галузі.

3. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Проектні особливості • Розробка проектного завдання на будівництво ЧАЕС потужністю 2000 МВт - доручено у 1967 році УВ “Теплоелектропроекту” у трьох варіантах: • з реактором РБМК-1000; • з газовим реактором РК-1000” • з реактором ВВЕР-1000. • Згідно проектного завдання техніко-економічні показники першого варіанту - найгірші, але стан розробки та готовність поставки обладнання – більш задовільні. • У 1968 р. проектне завдання затверджене з РК-1000, але потім - перезатверджене на РБМК-1000. • Технічний проект другої черги ЧАЕС - розроблено у 1974 р. Генпроектант - “Гідропроект”. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

4. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • Проект РУ РБМК-1000: невідповідності до вимог ОПБ-73 та ПБЯ-04-74: • позитивний паровий коефіцієнт реактивності (наслідок забезпечення великих глибин вигоряння палива (C/U=120); залежить від кроку решітки, складу АкЗ, в т.ч. від положення стрижнів СУЗ, кількості ДП, збагачення та вигоряння палива, тощо); • аварійний захист - зупинення реактору не досить швидко, а для деяких режимів – зумовлює підвищення потужності. • Було досліджено особливості РУ РБМК-1000 для потужності понад 50 %, в кінці кампанії - паровий коефіцієнт реактивності до + 5βефф. Для низьких рівнів потужності – даних не було. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

5. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • В проекті - тривале введення стрижнів СУЗ до АкЗ – до 18 с.; • Контроль потужності - 2 системи: СФКРЕ (контроль розподілу енерговиділення в діапазоні (10÷120)% і потужності (5÷120)% ); та система АЗ. • Система ЛАР-ЛАЗ - на внутрішньозонних ІК, керування реактором на потужності >10%. • Контроль стану на малих потужностях - по боковим ІК, що розташовані проти середини АкЗ. • Оператор на малих рівнях потужності - керування реактором всліпу, є виправданим для режиму без отруювачів. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

6. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • 30.11.1975 р. на блоці 1 ЛАЕС - перша серйозна аварія: при підйомі потужності після зупинення в умовах отруєного реактору на потужності 20% мав місце локальний перекіс енерговиділення з розривом 1 ТК внаслідок дії великого парового коефіцієнту реактивності при локальному зневодненні ТК в АкЗ. • 09.09.1982, блок №1 ЧАЕС– аварія з розгерметизацією ТК. • підйом потужності після ППР, зростання тиску в РП; • зростання температури/активності газу в РП– 10-3 Кі/л; • АЗ-5, прослуховування ТК, розгерметизація 62-44 та зниження витрат до 2,9 м3/год; • вилучено підвіску ТВЗ, часткове вилучення палива; • глушіння каналу-перегрів Zr частини ТК до 700 ° С; • розрив ТК 62-44 та каналу СУЗ 62-45. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

7. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • Генконструктор - знав про особливості реактору (позитивний ПКР та АЗ з варіантом розгону реактору), пропозиція усунути конструкційні недоліки оргзаходами: • обмежити кількість стрижнів, що вилучаються з АкЗ, загальною кількістю 150, а решта, що були частково завантаженими, мали бути введеними до АкЗ не менше ніж на 0,5 м (ОЗР – (3÷5) стрижнів РР!!); • наявність УСП в АкЗ протягом кампанії реактору. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

8. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • Аналіз МПА – розрив НК КБПЦ зі зневодненням половини АкЗ : • розрахункова залежність реактивності РУ від густини теплоносія; • при зневодненні - + 2βефф, але при зниженні густини до 0 (повне запарювання ТК) – зменшення реактивності, перехід до негативних значень; • само зупинення РУ без дій органів СУЗ; • відсутність необхідності розгляду проблеми переведення РУ до підкритичного стану; • реально – при заміщенні води на пару – виділення реактивності до + 5βефф; • введення позитивної реактивності та розгін реактору. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

9. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • СУЗ РБМК було розраховано на компенсацію наступних ефектів реактивності: • зневоднення ТК в ХОЛОДНОМУ стані реактору; • швидка конденсація пари в АкЗ при охолодженні ТВЕЛ-ів до 265 ° С; • можливе зависання частини стрижнів АЗ. • Розглянуто далеко не повний набір ситуацій та ефектів: • не враховано зміну величини та знаку ПКР та МКР; • введення позитивної реактивності при русі стрижнів АЗ; • інші. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

10. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • РП РБМК не мав захисту від множинного розриву ТК, але: • при розриві більш ніж одного ТК – можливе відривання схеми “Е”; • вихід з ладу системи введення стрижнів СУЗ до АкЗ; • виведення з АкЗ стрижнів СУЗ, що вже там знаходилися. • Змінювалися характеристики та кількість стрижнів СУЗ: • ескізний проект – 212 та 7 м (68), збагачення 2 %; • техпроект – 179, 6 м (146), 5 м (12), 3 м (21) та збагачення 1,8 %; • кінцевий робочий проект - 5 м (179), 3,5 м (21 УСП); • кількість стрижнів АЗ – 21 (І черга), 24 (ІІ черга). Київський національний університет імені Тараса Шевченка

11. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • До аварії для РБМК треба було зробити: • збільшення довжини поглинаючої частини стрижнів СУЗ; • збільшення довжини телескопу та витискувача стрижнів СУЗ; • введення нових технологічних захистів; • Введення до АкЗ стрижнів УСП по сигналу АЗ. • Проблема відсутності захисної оболонки: • частина контуру – (Ду 70 мм та Ду 300 мм) – поза зоною герметичних приміщень; • для таких приміщень – спеціальні вишибні панелі для спрямованого викиду до атмосфери (рад. наслідки – 2,1 бер на щитовидну залозу дитини). Київський національний університет імені Тараса Шевченка

12. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Проектні особливості • 1980 р. - НИКИЭТ – виконано роботу для обгрунтуваннябезпеки ІІ черги ЧАЕС, показано, що: • збільшення витрат т/н через ТК погіршує динамічні властивості РУ; • зменшення ОЗР зміщує значення усіх кр у позитивну сторону (крім -?); • має місце перехід ПКР у позитивну сторону та його подальше зростання з величиною вигоряння палива; • збільшується значення позитивного кр по Тг звеличиною вигоряння палива; • зі зростанням величини вигоряння палива має місце перехід сумарного кр при розігріві КБПЦ у поз. область; • при низьких потужностях – значні нерегулярності у властивостях АкЗ при розмноженні нейтронів, та інші. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

13. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Специфіка конструкції 1. БС. 2. ОП Р. 3. ТК. 4. РГК. 5. ГЦН. 6. НК.

14. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4 26 квітня 1986 р.Особливості конструкції

15. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Специфіка конструкції

16. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Загальна інформація • На початок 1986 р. на ЧАЕС в експлуатації - 4 енергоблоки з реакторами РБМК. • О 01:23 26 квітня 1986 р.блок №4 був зруйнований внаслідок різкого підвищення потужності. 3 людини померло та 28 (в основному пожежники) померли внаслідок радіаційного опромінення. Біля 116000 людейбуло евакуйовано з прилеглої території, що залишається практично незаселеною і на сьогодні. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

17. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Специфіка експлуатації • Програма випробувань включала: • випробування електричного обладнання без урахування перебігу випробувань на стан реакторної установки; • зниження потужності реактору до 700-1000 МВт тепл., (22-32% від номінальної) з переходом на роботу з одним ТГ-8; • підготовка до проведення випробувань (без гр. умов); • розвантаження ТГ-8 до рівня ВП (СН) та відсікання по парі закриттям СРК (перед закриттям – підключення “ШО” та одночасно -МПА), при цьому має спрацювати АЗ-5 та подальше виведення реактору до планового ППР. • Аналіз результатів випробувань та їх узагальнення. • Відновлення довготермінових та швидкоплинних процесів. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

18. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Специфіка експлуатації • СЦК “Скала” (включає програми діагностичної реєстрації параметрів - “ДРЕГ” та розрахунку параметрів реактора з періодичністю 5 - 15 хвилин, що безпосередньо не вимірюються - ПРИЗМА) надає оператору РБМК інформацію щодо стану реактору. • Реєстрація процесів штатними самописними приладами (швидкість протягування паперу – 240 мм/год). • ДРЕГ – більша повнота та краща роздільна здатність за часом: опитування та запис тисяч дискретних та аналогових сигналів, час введення безпосередньо вимірюваних параметрів – (1-4) с. • ДРЕГ – не фіксує: Р, ρ, по канальні витрати т/н, усіх стрижнів СУЗ (9 з 211, по одному з кожної групи АР)~ 1 хв. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

19. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Специфіка експлуатації • Осцилографування: нештатна система, для реєстрації швидкоплинних процесів, без часової синхронізації з системою аварійної реєстрації ДРЕГ: необхідність проведення часової прив'язки. • Оперативний запас реактивності (ОЗР - розрахункова величина, залежить від вигоряння палива, нейтронної потужності, аксіального розподілу потужності, розташування стрижнів СУЗ) є вкрай необхідним при експлуатації реактору. Розрахунок ОЗР проводиться у термінах еквівалентного числа стрижнів ручного регулювання (РР), що знаходяться в активній зоні. • РБМК – виключно складна система для НФ та ТГ моделювання. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

20. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Специфіка експлуатації • Згідновимог технологічного регламенту блоку № 4: • Мінімальний ОЗР при постійному рівні встановленої потужності повинен бути від 26 до 30 стрижнів РР. • Експлуатація блоку з ОЗР, меншим, ніж 26 стрижнів РР, може мати місце з дозволу головного інженеру АЕС. • Експлуатація блоку з ОЗР, меншим ніж 15 стрижнів РР, - заборона. • Повернення блоку на потужність після короткого зупинення - дозволено за умов, що ОЗР перед зупиненням був не меншим від 30 стрижнів РР. • Мінімальний ОЗР для повернення енергоблоку на потужність після короткого зупинення - 15 стрижнів РР. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

21. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Підготовка до випробувань • 25 квітня 1986 р. Блок №4 мав зупинитися на ППР. 1659 паливних канали - завантажені паливом із середнім вигорянням у 10,3 МВт-д/кгU. 75% палива - свіже завантажене з вигорянням у (12-15)МВт-д/кгU. • Під час зупинення блоку планувалося провести спеціальні випробування режиму вибігу турбогенератору з навантаженням власних потреб для подачі живлення на насоси САОР під час вибігу турбіни після спрацювання АЗ (перед виходом ДГ на потужність) у випадку повного знеструмлення енергоблоку. Електричне навантаження - забезпечити підключенням 2 ГЦН-ів та живильних насосів. З 1982 по 1986 р. - схожі випробування на деяких АЕС з РБМК, в т.ч. на ЧАЕС-3. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

22. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Підготовка до випробувань • Випробування: планувалися на низькій потужності та розглядалися як чисто електричні перемикання без впливу на ядерну безпеку блоку. Необхідні узгодження документів щодо дотримання вимог безпеки отримано не було (порушення вимог безпеки). • Персонал був упевнений у 100% працездатності АЗ. • Якпланувалося, випробування мали бути проведені крім низької потужності реактору також з великою початковою витратою т/н через АкЗ, з мінімальним паровмістом в АкЗ та за умов, коли т/н на вході до реактору знаходиться при незначному недогріві до температури кипіння. • Наступні події мали місце під час перебігу аварії. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

23. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 25 квітня, 01:06. Починаєтьсяповільне зниження потужності блоку з 3100 МВт теплових (910 МВт – ел.) для мінімізації ефектів отруєння реактору. ОЗР - 31 стрижень РР. 03:47. Потужність реактору складає 1600 МВт. 07:10. ОЗР знижується до 13.2 стрижнів РР. (Порушення технологічного регламенту). 13:05. Відключення від мережі ТГ-7 та підключення чотирьох з шести ГЦН-ів на ТГ-8. 14:00. Балонну підсистему САОР ізольовано від контуру циркуляції для уникнення її спрацювання внаслідок проходження сигналів під час проведення випробувань та подачі холодної води до реактору. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

24. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 14:00. Диспетчер забороняє зниження потужності і робота енергоблоку відбувається на зниженій потужності з відключеною балонною підсистемою САОР (Порушення технологічного регламенту). 15:20. ОЗР складає 16.8 стрижнів РР. 18:50. Навантаження обладнання власних потреб, що не залучено до проведення випробувань, переведено на енергоживлення від робочого трансформатора Т-6. 23:10. Зменшенняпотужності блоку до рівня проведення випробувань - 700-1000 MВттриває. ОЗР складає 26 стрижнів РР. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

25. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 26 квітня, 00:05. Потужність блоку - 720 MВт, її зниження. 00:28. При тепловій потужності реактору біля 520 МВт при переході з ЛАР (отруєння, вийшли на верхні кіцевики!) на автоматичний регулятор основного діапазону (1АР, 2АР) останні не вдалося підключити внаслідок динамічної нестійкості реактора. Зниження СІУРом уставки АР кнопкою “швидке зниження потужності” не відвернуло падіння потужності реактора аж до 30 MВттеплових (“нульова нейтронна потужність”). Після паузи у 4-5 хвилин оператор виводить стрижні РР із зони для підйому потужності та проходження ксенонової ями, а також подолання малого паровмісту внаслідок захолодження (вірогідне порушення регламенту по ОЗР). Київський національний університет імені Тараса Шевченка

26. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 00:34. Потужність реактору відновлено до рівня 160 МВт (т.). 00:41. Відключення ТГ-8 від мережі для зняття вібраційних характеристик на холостому ході. 00:43. Виведено з роботи аварійний захист по відключенню обох ТГ. 00:43-01:19. Зафіксовано відхилення рівня у БС за уставку спрацювання аварійного захисту “- 600 мм”. Оператор знижує уставку по рівню до “- 1100 мм” (порушення ТР). 01:03. Потужність реактору за стабілізовано на рівні 200 МВт. Підключено до роботи сьомий ГЦН (12) - 56000 м3 –витрати, до 7500 м3 через ГЦН, треба (6500÷7000) м3. 01:06. Збільшено подачу живильної води для роботи ГЦН до 1200-1400 т/г для відновлення рівня у БС (була – 500 т/г). Київський національний університет імені Тараса Шевченка

27. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 01:07. Підключено восьмий ГЦН (22). Реактор - на потужності 200 МВТз 8 підключеними ГЦН та мінімальним тепло відведенням. Контур циркуляції заповнений однофазним середовищем (водою) при високій температурі, кипіння на (1,5-2) м від верха АкЗ відсутнє, вид. від'ємна реактивність, виведення стрижнів РР/ УСП. 01:09. Зниження витрат живильної води до 90 т/г (права сторона) та 180 т/г (ліва сторона), внаслідок стабілізації рівня в БС та кипіння в зоні. Температури на всасі відповідних ГЦН склали 283,2°С та 280,8°С (запас на запарювання ~3°С біля точки кипіння). (Наступні 13 хвилин оператор маніпулював переміщенням стрижнів СУЗ та витратою живильної води для встановлення стабільного режиму роботи енергоблоку, в т.ч. в режимі кипіння). Київський національний університет імені Тараса Шевченка

28. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 01:22:30. Оператор виконав запис параметрів СЦК “СКАЛА” для проведення випробувань. ОЗР – 8 стрижнів РР (вода в контурі та виведені РР з УСП) (порушення ТР). Початок утворення парової фази зверху донизу, реактор розганяється, АР іде донизу до НК, така ж ситуація з резервним регулятором, але 4 стрижнів не вистачає і поступово потужність реактора збільшується. 01:23:04. Початок випробувань – закриття СРК турбіни №8. АЗ по відключенню двох ТГ відключена, початок вибігу, 4 ГЦН-и підключені для випробувань “36,2 с”, зменшення рівня витрат ТН, зростання паровмісту та потужності. 01:23:40. Зареєстровано сигнал АЗ-5, усі стрижні (та витискувачі) АЗ та РР пішли в зону зі швидкістю 0,4 м/с та пройшли 1,2 м, введення реактивності +(0,95÷1,3) βефф. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

29. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 01:23:43. По всіх бокових іонізаційних камерах з'явились сигнали аварійного захисту по періоду розгону (<20 с)та перевищенню потужності реактору (>530 МВт). 01:23:45-47. Зниження витрати ГЦН з 28000 м3/г до 18000 м3/г, що були підключені до Т-6 (!!!!), та недостовірні покажчики витрат ГЦН, підключених до ТГ-8. Зростання тиску (ліва половина з 65,5 до 72,7 кгс/см2; права – 80,4 кгс/см2) та рівня в БС. 01:23:48. Відновлення витрат ГЦН до 29000 м3/г. Подальше зростання в БС тиску (ліва половина - 75,2 кгс/см2; права - 88,2 кгс/см2) та рівня. Спрацювання швидкодіючих скидних пристроїв скидання пари до конденсатору - БРУ- К. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

30. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Хід аварії 01:23:49. Сигнали аварійного захисту “підвищення тиску в РП” (розрив ТК) – уставка спрацювання - 0,15 кгс/см2 та “зняття живлення сервомеханізмів стрижнів СУЗ” та ін Запис у оперативному журналі старшого інженера управління реактором: “01:24: Сильні удари, стрижні СУЗ зупинилися до досягнення нижніх концевиків, виведено ключ живлення муфт СУЗів”. Значна деформація поля енерговиділення у нижню частину АкЗ, зростання інтегральної потужності в десятки разів за 5 с, зростання теплових навантажень на твели з подальшою руйнацією палива, збільшення паровмісту, розрив ТК, масова генерація пари внаслідок декомпресії контура, зростання тиску в РП, відрив сх. “Е”. Рибалка на річці неподалік чув два гучні вибухи (один міг бути луною) та бачив палаючі шматки, що вилітали з реактору. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

31. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Версії аварії • Версія 1 – вибух гідрогену з подальшою руйнацією РВ. • Версія 2 – до вибуху та руйнації РУ з викидом від 1% до 3% р/а призвело “значительное и быстрое парообразование” – паровий вибух. • Версія 3 – швидкий розігрів АкЗ та тепловий вибух. • Версія 4 – різке зростання потужності РУ (енерговиділення внаслідок реакції поділу), в результаті пароцирконієвої та ін. хімічних екзотермічних реакцій “образовалась содержащая водород и оксид углерода смесь газов, способная к тепловому взрыву при смешении с кислородом воздуха” після розгерметизації РП. • Версія 5 – “ авария ... произошла в результате неконтролируемого разгона реактора”. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

32. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Першопричина аварії • Версія 1. “Первопричиной аварии явилось крайне маловероятное сочетание нарушений порядка и режима эксплуатации , допущенных персоналом блока. Катастрофические размеры авария приобрела в связи с тем, что реактор был приведен персоналом в такое нерегламентное состояние, в котором существенно усилилось влияние положительного эффекта реактивности на рост мощности”. • Версія 2.“... инкриминированные персоналу нарушения не являлись причиной аварии, не влияли на ход ее развития и масштабы последствий....” Київський національний університет імені Тараса Шевченка

33. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Альтернативна версія розвитку аварії • "…через декілька секунд після початку випробувань було чути низькочастотний гул, об'ємний, схожий на розкат грому, захиталися колони в приміщенні, було чути потужні удари зверху, зі стелі посипалася штукатурка, плитка, в машзалі біля 7 ТГ рухнули плити перекриття, ТГ не був пошкоджений, погасло світло в машзалі, на БЩУ, на блоці, через декілька секунд підключено аварійне світло, вигуками оператори намагалися з'ясувати, що сталося. Відповідальний дав команду натиснути АЗ-5 та перейти до аварійного розхолодження...” • В чому могла бути причина? Київський національний університет імені Тараса Шевченка

34. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Альтернативна версія розвитку аварії • Сейсмічна подія (01:23:38) - збіг з часом виникнення гулу, вібрацією будівлі тощо. • Значну роль могли зіграти дії автоматики та захисту електроенергетичної системи (ЕЕС) блоку, що не допускають функціонування ЕЕС СН при зниженні частоти та напруги ТГ-8. • В результаті спрацювання першого ступеня захисту мін. напруги (0,75 Uном, затримка (0,5-1,5) с) протягом 0,7 с відключилися 4 з 8 ГЦН (ГЦН14 - 01:23:39,9′, ГЦН24, ГЦН13, ГЦН-23 - 01:23:40,6′) після 20% початкового зниження витрат. • Інтенсивне зниження витрат ЖВ вибігаючих ЖЕНв. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

35. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Альтернативна версія розвитку аварії • “... аварія ... виникла в результаті неконтрольованого розгону реактора внаслідок запарювання ТК АкЗ, що виникло після зриву циркуляції ТН”. • 01:23:04 – початок випробувань, падіння частоти та напруги живлення ГЦНів та ПЕНів, живлення від ТГ-8. • 01:23:16 - спрацювання захисту по частоті (до 30 с). • ~01:23:38,4′- 01:23:40,6′ - спрацювання захисту по напрузі (0,5-1,5) с). • ~01:23:39,9′- 01:23:40,6′ - відключення 4 з 8 ГЦНів та 2 ПЕНів, вібрація обладнання, гідро удари, гул, грохот... • ~01:23:49 - підключення аварійного живлення. • ~01:23:49 – команда на аварійне розхолодження, АЗ-5. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

36. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.

37. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.

38. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.

39. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Аналіз аварії • Протягом перших кількох років після аварії у СРСР, США та інших країнах - проведено детальний аналіз перебігу подій під час аварії на енергоблоці №4 з метою глибокого розуміння процесів, що відбувалися в реакторі. • Для цього застосовувались найсучасніші тепло гідравлічні та нейтронно-фізичні коди. • Аналіз аварії показав, що реактор знаходився у дуже нестабільному стані на момент проведення випробувань: дуже велика витрата теплоносія через зону, низька потужність, практично всі СУЗи – виведені з зони, майже досягнута температура точки кипіння, а ксенонове отруєння призвело до формування двогорбого розподілу енерговиділення по висоті. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

40. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Аналіз аварії • Зниження потоку під час проведення випробувань призвело до швидкого закипання теплоносія та генерації пари, і, як наслідок, до введення великої позитивної реактивності (за результатами нейтронно-фізичного розрахунку еквівалентна реактивність, що була введена до активної зони, була біля +4β). • Інші розрахунки показали, що ефект вводу позитивної реактивності при аварійному захисті міг бути до +0.5β. • Спрацювання АЗ-5 призвело до миттєвої надкритичності реактору. Цей ефект - підсилений двогорбим розподілом енерговиділення по висоті. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

41. Київський національний університет імені Тараса Шевченка АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Специфіка конструкції

42. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Аналіз аварії • Різке зростання потужності призвело до швидкого нагріву палива з подальшим його розплавленням, розривом оболонок твелів та стисненням води, що містилась у ТК. • Зростання тиску у ТК призвело до їх розриву, після чого пара надійшла до графітової кладки та зумовила значне підвищення тиску в РП з подальшим підйомом схеми “Е”. • Усі пароводяні комунікації від ТК до БС було зруйновано внаслідок підняття схеми “Е”, після чого залишки теплоносія, розплавлене паливо, стрижні СУЗ та частково графіт були викинуті у повітря над реактором. Можливо, що саме такий перебіг подій зумовив повторне зростання потужності (другий вибух, який чув рибалка). • За 0,2 с – Т=4825 (до 6764)°К, Р – до 50 МПа. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

43. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Аналіз аварії • Розрахунки величини енергії теплоносія, що надійшов до реакторного простору, показали, що її було досить, щоб зумовити підйом верхньої кришки реактору, оскільки проектом було передбачено можливість руйнації тільки одного-двох ТК зі скиданням надлишкового тиску з РП. • Деякі дослідники постулювали швидку генерацію гідрогену та подальшу детонацію як причину другого вибуху. • Масштаб руйнувань блоку може бути поясненим навіть лише початковим швидким зростанням потужності, оскільки навіть енергії, що виділилась на початку розвитку аварії, було досить для розігріву палива до (4000÷4500)oC. За такої температури UO2розігрівається до червоно-білого кольору, що може пояснити палаючі шматки у небі, які бачив рибалка. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

44. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Наслідки аварії • В результаті аварії в оточуюче середовище надійшло біля 11•1018 Бк (~300 МКюрі) активності. • Приблизно 20-50 % від повного вмісту радіойоду у блоці № 4 було викинуто у повітря. Для ТМІ-2 аварії аналогічна величина була меншою ніж 2•10-5 %. • Один (чи два) вибухи мали місце в активній зоні з тротиловим еквівалентом 30-40 т тринітротолуолу. • Більша частина реакторної будівлі була зруйнована. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

45. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Наслідкиаварії • Внаслідок вибуху сформувалася хмара з термічно гарячих і високоактивних частинок, а також з диму та уламків конструкції блоку, що піднялась на велику висоту. • На уламках блоку розпочалася пожежа, що була подолана протягом 10-12 годин, але графіт в активній зоні продовжував горіти. • До зруйнованого реактору з гелікоптерів було скинуто багато карбіду бору, доломіту, свинцю, піску та глини. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

46. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Наслідки аварії • З 14:00 27 квітня розпочалася евакуація мешканців з м. Прип'ять. • З 30-км зони навколо ЧАЕС загалом було евакуйовано понад 116 000 мешканців. • На 9 травня 1986 р. горіння графіту було припинено. • Біля 4% від загального вмісту ядерних матеріалів, що містилися в активній зоні, було викинуто до атмосфери. • 9 травня 1986 р. розпочалися роботи з охолодження залишків реактору з нижньої сторони. • У травні розпочато будівництво об'єкту “Укриття” навколо блоку №4 для зменшення виходу радіонуклідів до атмосфери, яке завершено у листопаді 1986 р. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

47. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Наслідки аварії • Приблизно 117 000 робітників було залучено до будівництва об'єкту “Укриття”, при цьому колективна доза склала 9 800 люд.-Зв. • Початковий викид містив біля 10% від загальної кількості викинутих радіонуклідів, а сформована хмара розповсюдилася на захід та північ. • Наступні викиди призвели до надходження радіонуклідів на схід, південь та захід від ЧАЕС. • Біля 30 000 кв. км на території Бєларусі, України, Росії забруднено до рівня 185 кБк/кв. км. • Зона відчуження включає біля 2 044 кв. км та у 1986 році містила понад 210 000 Кюрі радіоактивності. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

48. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р. Причини аварії • Корінні причини: специфічні ядерно-фізичні характеристики РБМК-1000 (можливість переведення реактору у стан фізичної та теплогідравлічної нестабільності; можливість введення позитивної реактивності системою аварійного захисту; великий паровий коефіцієнт реактивності), зумовлені конструкцією активної зони; низька ефективність системи управління та захисту; невірна конструкція стрижнів аварійного захисту; низька якість типового технологічного регламенту; людський фактор-відсутність “культури безпеки” у персоналу ЧАЕС; політичні особливості розвитку ядерної енергетики в СРСР; економічні проблеми, що мали місце у ядерній галузі. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

49. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Вихідна подія та безпосередні причини аварії • Натиснення персоналом кнопки АЗ-5 в умовах, які склалися на блоці №4 26 квітня 1986 р., коли реактор мав відповідний набір фізичних характеристик та низький рівень потужності, а також невідомому персоналу зниженні ОЗР нижче мінімально встановленого значення. • Витиснення стовпів води, розташованих під витискувачами стрижнів СУЗ при їх русі донизу, за сигналом АЗ-5, що супроводжувалося введенням позитивної надлишкової реактивності, достатньої для розгону реактору РБМК на миттєвих нейтронах. В той же час зниження витрат теплоносія через активну зону також могло сприяти само розгону реактору. Київський національний університет імені Тараса Шевченка

50. АВАРІЯ на ЧАЕС – 4, 26 квітня 1986 р.Заходи у відповідь ОРГАНІЗАЦІЙНІ: • заборонено проведення будь-яких експериментів, відключення аварійних захистів реактору, встановлення будь-яких непроектних органів управління реакторним обладнанням; • вимагалося строге виконання регламентних обмежень по ОЗР та дотримання співвідношення витрат теплоносія та живильної води; • встановлені нові обмеження по часу простою реактора після його зупинення до нового підйому потужності; • вимагалося обов'язкове узгодження з розробниками проекту будь-яких можливих відхилень від регламентних обмежень; • удосконалено експлуатаційну документацію. Київський національний університет імені Тараса Шевченка