XXXII ГОРОДСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ПРИРОДА: ПРОБЛЕМА, ПОИСК, РЕШЕНИЕ»

Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение Иркутской области

«Братский политехнический колледж»

(ГБПОУ ИО «БрПК»)

Последствия и причины катастроф на ЧАЭС и Фукусима-Дайити

Исследовательская работа

Выполнил:

Костылев Захар Юрьевич

Гр. ЭУ-21-22 ГБПОУ ИО (БрПК)

Руководитель:

Дементьева Татьяна Владимировна

Преподаватель БЖД ГБПОУ ИО (БрПК)

2024

Содержание

1. Введение 3
2. История возникновения ядерной энергетики 4
3. Катастрофа на ЧАЭС 7
4. Катастрофа на Фукусиме 10
5. Заключение 12
6. Список литературы 13
7. Приложение 1 14

Введение

Современный мир давно уже привык к разному роду благ, которые выполняют свои функции за счет использования электроэнергии.

Человечество уже давно поняло, что сжигать для получения энергии нефть, уголь и газ, в долгосрочной перспективе верное самоубийство. Таким образом, в поисках новых, а главное чистых (при определенных условиях) источниках энергии, создали ветрогенераторы, стали строиться гидроэлектростанции, а также атомные электростанции, о которых сегодня и пойдет речь.

Атомные электростанции (далее будут обозначаться «АЭС») являются хорошим источником энергии, урана (топлива для АЭС) на земле полно, строить их так, чтоб долго работали уже научились, но всегда-ли все было так радужно?

В этом и заключается моя цель, рассказать про главные катастрофы в атомной энергетике, на Чернбыльской АЭС и Японской АЭС «Фукусима-Дайити» Почему произошли взрывы? Можно-ли было их избежать и если можно, то как? И самое главное, изменить прошлое нельзя, а значит надо действовать в настоящем, как очистить территорию и как остановить распространение загрязнения? Я отвечу на эти вопросы в своей работе.

Информацию я буду искать в сети интернет и при помощи различной литературы.

История возникновения ядерной энергетики

Ядерная или атомная энергетика одна из самых значимых отраслей энергетики на сегодняшний день. В ее основе лежит использование ядерной энергии – цепной реакции ядер атомов для выработки тепловой и электрический энергий.

Освоение атомной энергии началось еще до начала Второй Мировой войны. Большое внимание данной области уделялось в Англии, СССР, Германии, а позже, с большим энтузиазмом и целенаправленностью в США, где к исследованиям и проектированиям привлекались одни из лучших ученых-эмигрантов Европы.

  После Второй Мировой войны вырос спрос на электроэнергию. Потребность в создании атомных электростанций обуславливалась исчерпаемостью ресурсов крупномасштабной гидроэнергетики и теплоэнергетики, а впоследствии и скачком цен на энергоносители. Помимо этого, для атомной энергии начали находить применение в сельском хозяйстве и медицине. 20 декабря 1951 года в Национальной лаборатории Айдахо при помощи реактора на быстрых нейтронах EBR-I была получена первая электроэнергия из энергии ядерного распада.

Первая электроэнергия от реактора EBR—I

Игорь Курчатов не раз говорил, что атом может и должен служить людям в мирных целях. В 1958 году он выступил с речью:
«Учёные глубоко взволнованы тем, что до сих пор нет международного соглашения о безусловном запрещении атомного и водородного оружия. Мы обращаемся к учёным всего мира с призывом превратить энергию ядер водорода из оружия разрушения в могучий, живительный источник энергии, несущий благосостояние и радость всем людям на Земле».
Результатом работы Игорья Курчатова в развитии мирного атома стал запуск в 1954 году Обнинской АЭС — первой в мире атомной электростанции.
Игорь Курчатов был ответственным.

9 мая 1954 года в городе Обнинск на ядерном реакторе мощностью 5 МВт была достигнута устойчивая цепная ядерная реакция. Реактор работал на обогащенном уране с графитом в качестве замедлителя, для охлаждения использовалась вода с изотопным составом. 26 июня 1954 года на этом реакторе заработала первая в мире атомная электростанция с мощностью в 5 МВт. Руководили сооружением и проектированием советские физики Д.И. Блохинцев и И.В. Курчатов.

Мощность Первой АЭС, сооруженной на площадке Лаборатории «В», как тогда назывался ГНЦ РФ «Физико-энергетический институт» в Обнинске, была небольшой даже по меркам того времени. Тем не менее для нашей страны ее пуск стал уникальным технологическим достижением. Необычайно велико было и политическое значение этого события – на фоне набиравшей обороты безудержной гонки вооружений еще не оправившаяся после тяжелейшей войны страна находит в себе силы не только создавать ядерное оружие сдерживания, но и предлагает миру альтернативу, ставшую реальным примером созидательного применения атомной энергии.

После первой Международной научно-технической конференции по мирному использованию в атомной энергии 1955 года в Женеве, ядерная энергетика получила мировое признание и положило начало международному сотрудничеству в области мирного использования атомной энергии. Это событие повлекло за собой распространение строительства новых АЭС во всем мире, а также создание новых видов реакторов.

 В 1956 году в Великобритании начала вырабатывать электроэнергию АЭС «Calder Hall-1» мощностью 50 МВт. В 1957 году в США была готова к использованию АЭС Шиппингпорт мощностью 60 МВт, в 1959 году во Франции АЭС Маркуль мощностью 37 МВт.

Callder Hall-1

В 1958 году заработала Сибирская АЭС мощностью 100 МВт – вторая АЭС в СССР. Ее проектная мощность составляла 600 МВт.

В 1959 году в СССР был спущен на воду ледокол «Ленин» — первое в мире невоенное атомное судно.

В 1960 году в США появилась первая коммерческая АЭС «Yankee Rowe» мощностью 250 МВт, проработавшая вплоть до 1992 года. АЭС «Дрезден» — первая атомная станция в США, строительство которой финансировалось из частных источников.

Атомной энергии нашли применение и в космической сфере. В конце 1950 года в СССР и США начались работы по созданию ЯЭУ – ядерных энергетических установок, которые использовались в космических летательных аппаратах.

Вообще, по мимо аварий на ЧАЭС и Фукусиме было еще множество различных происшествий, в самом СССР были неоднократно различные аварийные ситуации на военном предприятии «Маяк», да и по миру подобных, «недостаточно серьезных» происшествий хватает, они были в США и Канаде, Англии и Франции.

Однако Фукусима и ЧАЭС единственные удостоенные высшей степени опасности, поэтому подробно остановимся именно на них.

Катастрофа на ЧАЭС

 Строительство первой очереди Чернобыльской АЭС началось в 1970 году, для обслуживающего персонала рядом был возведен город Припять. 27 сентября 1977 года первый энергоблок станции с реактором РБМК-1000 мощностью в 1 тыс. МВт был подключен к энергосистеме Советского Союза. Позднее вступили в строй еще три энергоблока, ежегодная выработка энергии станции составляла 29 млрд киловатт-часов.

На строительстве ЧАЭС 1 июля 1975г.

9 сентября 1982 года на ЧАЭС произошла первая авария – во время пробного пуска 1-го энергоблока разрушился один из технологических каналов реактора, была деформирована графитовая кладка активной зоны. Пострадавших не было, ликвидация последствий ЧП заняла около трех месяцев.

В ночь на 26 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке ЧАЭС проводились испытания турбогенератора.

Планировалось остановить реактор (при этом по плану была отключена система аварийного охлаждения) и замерить генераторные показатели. 

Безопасно заглушить реактор не удалось. В 1 час 23 минуты мск на энергоблоке произошел взрыв и пожар. 

ЧП стало крупнейшей катастрофой в истории атомной энергетики: была полностью разрушена активная зона реактора, здание энергоблока частично обрушилось, произошел значительный выброс радиоактивных материалов в окружающую среду,  в т.ч. изотопов урана, плутония, йода-131 (период полураспада – 8 дней), цезия-134 (период полураспада – 2 года), цезия-137 (период полураспада – 30 лет), стронция-90 (период полураспада – 28,8 лет). Перед аварией в реакторе 4-го блока находилось 180-190 т ядерного топлива (диоксида урана). По оценкам, которые в настоящее время считаются наиболее достоверными, в окружающую среду было выброшено 5-30 % от этого количества (т.е., 9-57 т.). Таблица с данными в приложении 1.

• Непосредственно при взрыве погиб один человек – оператор насосов Валерий Ходемчук (его тело не удалось обнаружить под завалами), утром того же дня в медсанчасти умер от полученных ожогов и травмы позвоночника инженер-наладчик системы автоматики Владимир Шашенок.

• 27 апреля был эвакуирован город Припять (47 тыс. 500 человек), а в последующие дни – население 10-километровой зоны вокруг ЧАЭС. Всего в течение мая 1986 года из 188 населенных пунктов в 30-километровой зоне отчуждения вокруг станции были отселены около 116 тыс. человек.

• Интенсивный пожар продолжался 10 суток, за это время суммарный выброс радиоактивных материалов в окружающую среду составил около 14 эксабеккерелей (порядка 380 млн кюри).

• Радиоактивному загрязнению подверглось более 200 тыс. кв. км, из них 70% – на территории Украины, Белоруссии и России.

• Наиболее загрязнены были северные районы Киевской и Житомирской обл. Украинской ССР, Гомельская обл. Белорусской ССР и Брянская обл. РСФСР.

• Радиоактивные осадки выпали в Ленинградской обл., Мордовии и Чувашии.

• Впоследствии загрязнение было отмечено в арктических областях СССР, Норвегии, Финляндии и Швеции.

• Первое краткое официальное сообщение о ЧП было передано ТАСС 28 апреля. По словам бывшего генерального секретаря ЦК КПСС Михаила Горбачева, сказанным в интервью BBC в 2006 году, праздничные первомайские демонстрации в Киеве и других городах не были отменены из-за того, что руководство страны не обладало «полной картиной случившегося» и опасалось паники среди населения. Только 14 мая Михаил Горбачев выступил с телевизионным обращением, в котором рассказал об истинном масштабе происшествия.

• Советская госкомиссия по расследованию причин ЧП возложила ответственность за катастрофу на руководство и оперативный персонал станции. Созданный Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) Консультативный комитет по вопросам ядерной безопасности (INSAG) в своем отчете 1986 года подтвердил выводы советской комиссии.

Кто конкретно виноват или это просто опасная технология? Об этом говорил Рафаэль Аратюнян: «Во-первых, персонал атомной станции нарушил все инструкции и правила при проведении программы испытаний. 

Именно поэтому в течение последующих лет особый упор был сделан на системах безопасности, учитывающих «человеческий фактор». 

Во-вторых, решение о передаче атомных станций в Минэнерго СССР было ошибочным. Были нарушены практически все заповеди культуры безопасности в атомной энергетике. Персонал Минэнерго состоял из людей, недостаточно подготовленных для эксплуатации АЭС.

В настоящее время действия персонала на российских АЭС жестко регламентированы в соответствии с международно признанными подходами. Кроме того, контроль за состоянием и параметрами безопасности каждого блока каждой АЭС ведется с помощью технических систем в реальном времени. Эти данные передаются в кризисный центр концерна «Росэнергоатом», что обеспечивает независимый от персонала станции контроль за параметрами безопасности блоков АЭС.

В общем и целом понятно, что авария на ЧАЭС дело рук человека, но, однако это не халатность инженеров, допустивших ошибки при расчетах и строительстве, а банальная безалаберность и недостаточная подготовка обслуживающего персонала.

Катастрофа на Фукусиме

Авария на АЭС Фукусима 1 – одна из крупнейших в мире техногенных экологических катастроф, которая получила максимальную – 7 степень опасности по Международной шкале ядерных происшествий. Такая же степень опасности была присвоена аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году. АЭС Фукусима была закрыта в 2013 году, однако по оценке японских специалистов, работать над устранением последствий аварии только на самой АЭС нужно будет еще 40 лет. Кроме того, выброс радиации нанес огромный ущерб окружающей среде, в частности, населению вокруг электростанции и мировому океану.

Станция, прославившаяся не менее расположенной в Чернобыле, построена в традиционно промышленном регионе. В период 1868-1912 гг. здесь разрабатывали угольные пласты Дзебан. Особенное промышленное значение месторождение обрело благодаря близости к столице. Пик добычи пришелся на послевоенные годы – действовало 130 шахт, из которых за год поднимали 4,3 млн. тонн. В следующем десятилетии начался переход на нефть, шахты потеряли актуальность. Месторождения закрылись в 1976-м. Последствием упадка угольной промышленности стал расцвет атомной энергетики. На севере Дзебан ТЕРСО начали возводить новые станции. Первую атомную станцию заложили в 1966-м; ввели в эксплуатацию в марте 1971-го.

Крупные промышленные катастрофы продолжат происходить, пока человечество не научится заранее точно предсказывать природные катаклизмы, предупреждать их влияние на ключевые производственные и социальные объекты. Природа стала причиной трагедии в Японии. Авария – результат цунами, спровоцированного землетрясением. Следствием стало сильное загрязнение окружающего региона, ущерб населению, промышленным сферам (особенно рыбной ловле).

Вызвавшее цунами землетрясение оценивается в 9,0-9,1 балла и считается самым сильным японским в истории наблюдений. Среди зафиксированных на планете природная катастрофа по силе занимает 4, 5 или 6 место (мнения ученых расходятся). Эпицентр располагался в 373 км от японской столицы, в 32 км ниже уровня моря.

Землетрясение вызвало сильную ударную волну, спровоцировавшую локальные последствия 4-го уровня. Позднее уровень повысили до седьмого. Ранее такую степень тяжести присваивали только чернобыльской ядерной катастрофе. Аварийные защитные механизмы автоматически заблокировали 3 энергоблока, но через час полностью прервалась подача электричества, необходимого для систем охлаждения, т.к. вызванные землетрясением разрушения высоковольтного оборудования и опор линий электропередачи привели к потере внешнего энергоснабжения станции, после чего были автоматически запущены резервные дизельные электрогенераторы. Вода затопила подвальные помещения турбинных зданий, в которых располагались дизель-генераторные установки, распределительные устройства переменного и постоянного тока, а также аккумуляторные батареи. Едва запасные дизельные генераторы отключились, ТЕРСО сообщили об аварии на правительственном уровне.

Персоналу на энергоблоках пришлось в свете карманных фонарей перечитывать аварийные инструкции, однако в них не оказалось никаких указаний, относящихся к полному обесточиванию. Более того, документация была составлена исходя из того, что будут доступны все критически важные показания приборов.

Первый радиоактивный выброс распространился на восток, рассеялся над океаном. Он осел на поверхность, распространился по планете с океанскими течениями. Суша Японии загрязнена после разгерметизации 2-го блока в северо-западном направлении. Осаждение на архипелаг произошло из-за дождя. Преимущественно выбросы – газы, летучие молекулы. Тугоплавкие вещества вырвались из станции в ограниченном объеме.

Важное последствие – длительное облучение населения. Особенно пострадали жители префектуры Фукусима. Острой лучевой болезни не зафиксировано, прирост случаев онкологии чрезвычайно мал. Правительство организовало медицинскую помощь ликвидаторам, работникам станции. Первая смерть на фоне аварии из-за рака зафиксирована в 2018-м.

Влияние на растительность, животный мир минимально. Выявлены аномалии у популяции бабочек-голубянок Зизеерия маха, но нет доказательств связи с аварией.

Экономические – еще одна категория последствий аварии. В 2013-м ликвидация потребовала 11 трлн йен, в 2016-м – 22 трлн йен. В 2019-м траты оценили в 81 трлн йен. Только на компенсации нужно не менее 10 трлн йен. Расходы возложены на фонд, более половины которого создано правительственными деньгами.

В 2013-м на АЭС зафиксирована новая аварийная ситуация: сбились электрические сети, произошло короткое замыкание. Из-за отключения энергии остановились охлаждающие системы, но это не повлияло на реакторы. Ремонт занял порядка 30 часов. Рядом с местом аварии найден крысиный труп. Вероятно, замыкание спровоцировано грызуном.

В аварии на Фукусиме виновна природа, на момент строительства люди полагались лишь на свой опыт и прошлые наблюдения, защита самой станции от землетрясений была достаточной, но столь крупного цунами никто не ожидал, оно значительно повредило саму станцию и практически смыло прилегающую инфраструктуру. По этой причине, станция осталась на внутренних резервах, которых явно не хватало, персонал просто был не способен все исправить.

Заключение

В любом случае, во всех авариях, связанных с атомной энергетикой, виновен человек.

На ЧАЭС это была халатность как персонала, так и руководства, что поставила на данные должности некомпетентных людей, не имеющих необходимых знаний для безопасной деятельности станции.

На Фукусиме дело было в цунами, ну кто ж тут виноват, если его не предугадать? И все же, японцы прекрасно понимают, где они находятся, пусть даже за все время этот регион славился своей самой малой сейсмической активностью расслабляться было нельзя, не спорю, станция была построена, что надо, однако имело место быть следующее:

1. По полученным данным известно, что внешнее питание вышло из строя еще до прихода цунами, значит оно не было рассчитано на подобные нагрузки.

2. Также из-за слишком сильного цунами, которого вообще никто не ожидал, были полностью или частично затоплены подвальные помещения, из-за чего на станции не было достаточного количества энергии.

3. Также все инструкции и соответствующая документация не предполагала полного обесточивания станции, персонал просто не знал, что делать т.к. показатели были недоступны и им пришлось действовать на свое усмотрение.

Из этих аспектов ясно, что инженеры просто недооценили возможные капризы природы, полагаясь на прошлый опыт.

Последствия аварий очень трагичны, огромные территории стали зонами отчуждения, где опасно находится, большое количество людей стали жертвами лучевой болезни, повысился уровень онкологических заболеваний среди населения и животных, выбросы радиоактивных веществ подняли общемировой уровень радиации, исправлять последствия придется еще нашим внукам, а затраты на ликвидацию будут только расти. В случае с Фукусимой также очень сильно пострадал океан, оседавшие на поверхность воды частицы, с морским течением разлетелись по миру.

В заключении хочу сказать, без АЭС человечество просто не сможет из-за нехватки других энергоносителей, однако в этом деле необходимо быть крайне предусмотрительным и внимательным. Инженерам, необходимо все просчитывать на перед, а персоналу быть готовым к любой ЧС и знать, что необходимо сделать, для избежания катастрофы с выбросом веществ.

Список литературы

Источники Интернет:

1. История зарождения ядерной промышленности: https://helperia.ru/a/istoriya-zarozhdeniya-yadernoj-promyshlennosti

2. Игорь Курчатов: https://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fvideouroki.net%2Fvideo%2F30-igor-kurchatov-223.html&cc_key=

3. Катастрофа на АЭС Фукусима 1 в Японии: https://ojapan.ru/katastrofa-na-fukusime/#Posledstvia_avarii_i_zagraznenie

4. Подробности Чернобыльской катастрофы: https://tass.ru/spec/chernobyl

5. Первая АЭС начало новой эпохи: https://vk.com/away.php?to=http%3A%2F%2Fwww.biblioatom.ru%2Fevolution%2Fdostizheniya%2Fpervaya-aes%2F&cc_key=

6. Чернобыль — как это было: хроника трагедии 35 лет назад. Туда уже можно ездить?: https://vk.com/away.php?to=https%3A%2F%2Fdzen.ru%2Fa%2FYHuw_ZACT1wQCYYw&cc_key=