Авария на ядерном объекте Токаймура

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Место инцидента (Япония)
Red pog.png
Место инцидента
Место инцидента, Япония

Авария на ядерном объекте Токаймура (яп. 東海村JCO臨界事故 То:кай-мура дзэ:-си:-о: ринкай дзико, «Авария с достижением критичности на объекте компании JCO в селе Токай») произошла 30 сентября 1999 года[1][2][3] и повлекла за собой смерть двух человек[4][5]. На тот момент это была наиболее серьёзная авария в Японии, связанная с мирным использованием ядерной энергии. Авария случилась на маленьком радиохимическом заводе компании JCO, подразделении Sumitomo Metal Mining, в посёлке Токай уезда Нака префектуры Ибараки[6].

Предпосылки инцидента[править | править вики-текст]

Предприятие, на котором произошла авария, обычно занималось переработкой изотопно-обогащённого гексафторида урана в диоксид урана, из которого в дальнейшем изготавливалось топливо для некоторых коммерческих атомных электростанций Японии. Перерабатывавшийся уран имел степень обогащения по изотопу U-235 не выше 5 %. Однако иногда предприятие занималось переработкой урана гораздо более высокой степени обогащения — 18,8 %, для экспериментального реактора на быстрых нейтронах Дзёё (англ.), что влекло за собой необходимость более осторожного обращения с сырьём[6][4].

Инцидент произошёл в ходе процедуры очистки урана. Лицензированная японским Управлением науки и технологий процедура очистки заключалась в том, что порошкообразная закись-окись урана U3O8 должна была механически смешиваться с азотной кислотой в специальном резервуаре, после чего полученный в результате уранилнитрат поступает в буферную ёмкость, а оттуда — в 100-литровый отстойник (охлаждающийся специальной водяной рубашкой), где происходит его очистка с помощью аммиака и последующее извлечение. Процедура была разработана таким образом, чтобы предотвратить достижение критической массы, для чего, в частности, буферная ёмкость была сделана высокой и узкой (что практически исключало возникновение в ней самопроизвольной цепной реакции) и предполагался строгий контроль за количеством обрабатываемого сырья[7].

Однако за 3 года до аварии завод без согласования с Управлением науки и технологий самовольно изменил процедуру очистки. Теперь работники вручную смешивали закись-окись урана и азотную кислоту в 10-литровых вёдрах из нержавеющей стали, а не в предназначенном для этого резервуаре; полученную же смесь они добавляли не в буферную ёмкость, а непосредственно в достаточно широкий и объёмный отстойник. Всё это было сделано для ускорения и облегчения процесса[4][6][7].

Поскольку завод не принадлежал к ведущим предприятиям ядерного топливного цикла Японии, он не привлекал к себе особого внимания контролирующих организаций. Государственный инспектор посещал завод лишь 2 раза в год, причём это происходило только в периоды, когда завод простаивал[4][6].

Пока работа велась с низкообогащённым ураном для энергетических реакторов, никаких инцидентов не происходило. Но 30 сентября впервые за 3 года предприятие занялось переработкой урана для реактора Дзёё с сырьём, обогащённым до 18,8 %. Трое рабочих, которые занялись этим, не имели опыта работы с ураном столь высокой степени обогащения и слабо представляли себе процессы, происходящие в нём. В итоге они загрузили в отстойник 7 вёдер уранилнитрата — почти в 7 раз больше максимального количества, разрешённого инструкцией[4][6].

Авария[править | править вики-текст]

Черенковское излучение в ядерном реакторе

В результате действий рабочих в 10:45 в отстойнике оказалось около 40 литров смеси, содержащей примерно 16 кг урана. Хотя теоретическое значение критической массы даже чистого урана-235 составляет 45 кг, в растворе реальная критическая масса значительно ниже по сравнению с твёрдым топливом благодаря тому, что имевшаяся в растворе вода явилась замедлителем нейтронов; к тому же водяная рубашка вокруг отстойника сыграла роль отражателя нейтронов. В результате критическая масса была существенно превышена и началась самоподдерживающаяся цепная реакция[4][6].

Рабочий, который добавлял седьмое ведро уранилнитрата в отстойник и частично свешивался над ним, увидел голубую вспышку черенковского излучения[8]. Он и ещё один рабочий, находившийся поблизости от отстойника, сразу же испытали боль, тошноту, затруднение дыхания и другие симптомы; через несколько минут, уже в помещении для дезактивации, его вырвало, и он потерял сознание[9].

Взрыва не было, но следствием ядерной реакции было интенсивное гамма- и нейтронное излучение из отстойника, которое вызвало срабатывание сигнала тревоги, после чего начались действия по локализации аварии. В частности, был эвакуирован 161 человек из 39 жилых домов в радиусе 350 метров от предприятия (им было разрешено вернуться в свои дома через двое суток). Спустя 11 часов после начала аварии на одном из участков за пределами завода был зарегистрирован уровень гамма-излучения в 0,5 миллизивертов в час, что примерно в 4167 раз превышает естественный фон[4][7].

Цепная реакция продолжалась с перерывами в течение примерно 20 часов, после чего прекратилась благодаря тому, что из окружающей отстойник охлаждающей рубашки слили воду, сыгравшую роль отражателя нейтронов, а в сам отстойник добавили борную кислоту (бор является хорошим поглотителем нейтронов); в этой операции приняли участие 27 работников, которые также получили некоторую дозу облучения[6][7]. Перерывы в цепной реакции были вызваны тем, что жидкость вскипала, количество воды становилось недостаточным для достижения критичности и цепная реакция затухала. После охлаждения и конденсации воды реакция возобновлялась.

Нейтронное излучение прекратилось вместе с цепной реакцией, но какое-то время оставался опасный уровень остаточного гамма-излучения от продуктов деления в отстойнике, из-за чего пришлось устанавливать временную защиту из мешков с песком и других материалов. Большинство летучих радиоактивных продуктов деления остались внутри здания благодаря тому, что в нём поддерживалось более низкое давление, чем за его пределами, и были позднее собраны с помощью высокоэффективных воздушных фильтров. Однако, некоторая часть радиоактивных благородных газов и иода-131 всё же попала в атмосферу[4][6][7].

Последствия[править | править вики-текст]

Трое рабочих (Хисаси Оти, Масато Синохара и Ютака Ёкокава), непосредственно работавших с раствором, сильно облучились, получив дозы: Оти получил 17 зивертов, Синохара — 10 зивертов и Ёкокава — 3 зиверта (при том, что смертельной в 50 % случаев является доза порядка 3—5 зивертов). Оти и Синохара умерли спустя несколько месяцев. Оти получил серьёзные ожоги большей части тела, страдал от тяжёлого повреждения внутренних органов и имел почти нулевое количество лейкоцитов. Синохаре удачно были вживлены многочисленные кожные трансплантаты, но он в конечном счёте умер от инфекции из-за повреждения его иммунной системы. Всего же облучению подверглись 667 человек (включая работников завода, пожарных и спасателей, а также местных жителей), но, за исключением упомянутых выше троих рабочих, их дозы облучения были незначительны (не более 50 миллизивертов)[6].

Тепловую мощность цепной ядерной реакции в отстойнике впоследствии оценивали в диапазоне от 5 до 30 кВт. Данному инциденту был присвоен 4-й уровень по международной шкале ядерных событий (INES). Согласно выводам МАГАТЭ, причиной инцидента послужили «человеческая ошибка и серьёзное пренебрежение принципами безопасности»[6].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Timeline: Nuclear plant accidents (англ.). BBC News (11 July 2006). Проверено 3 мая 2017.
  2. Charles Scanlon. Tokaimura: One year on (англ.). BBC News (30 September 2000). Проверено 3 мая 2017.
  3. Nuclear accident shakes Japan (англ.). BBC News (30 September 1999). Проверено 3 мая 2017.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 Завод по изготовлению топлива компании JCO, г. Токай-мура, 30 сентября 1999 г.. Межведомственная информационная система по вопросам обеспечения радиационной безопасности населения и проблемам преодоления последствий радиационных аварий. Проверено 3 мая 2017.
  5. Japanese nuclear company probed (англ.). BBC News (6 September 2002). Проверено 3 мая 2017.
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tokaimura Criticality Accident 1999 (англ.). World Nuclear Association (October 2013). Проверено 3 мая 2017.
  7. 1 2 3 4 5 Jean Kumagai. In the Wake of Tokaimura, Japan Rethinks its Nuclear Future (англ.). Physics Today (December 1999).
  8. Robert C. Ricks, Mary Ellen Berger, Frederick M. O'Hara, Jr. The Medical Basis for Radiation-Accident Preparedness: The Clinical Care of Victims. — CRC Press, 2002. — С. 313. — 384 с. — ISBN 9781842140901.
  9. Report on the preliminary fact finding mission following the accident at the nuclear fuel processing facility in Tokaimura, Japan (англ.) (pdf). International Atomic Energy Agency (1999). Проверено 3 мая 2017.

Ссылки[править | править вики-текст]