Томас Маклафлин - Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР (LA-13638)

Руководство объекта, начальник службы радиационной безопасности и специалисты прибыли на место аварии спустя час после срабатывания САС. Сразу по прибытии был произведен опрос персонала, бывшего на месте аварии, проверка показаний приборов с целью локализации аварии и выявления ее причин. Было установлено, что авария произошла в помещении, где находились камеры 9 и 10, и местом аварии, по всей вероятности, являлся монжюс. Приборы показывали, что уровень радиации в помещении составлял 1,5–1,8 Р/час.

Амплитуда осцилляций мощности от пика до минимума изменялась более, чем в 10 раз. Укрепив на длинном шесте интегральный дозиметр, дозиметристы просунули его в помещение из коридора во время одного из минимумов. По времени экспозиции было определено значение мощности дозы на расстоянии двух метров от монжюса, которая составила 10 Р/час. Из-за сильного нервного напряжения персонал не фиксировал изменения мощности.

После первого пика мощности цепная реакция носила осциллирующий характер. Примерно через 10 минут после 1 пика мощность дозы на расстоянии ~10–15 метров от монжюса составляла более 5000 мкР/с. По грубым оценкам, это соответствует энерговыделению до 10 17делений за указанный интервал.

В течение двух часов наблюдались осцилляции мощности по показаниям датчика γ-излучения, находившегося на расстоянии 4,5 м от монжюса. Диапазон его показаний периодически менялся в пределах 500—5000 мкР/с, что свидетельствовало об установлении квазистационарного уровня мощности. Предложение об отключении вакуумной системы, реализованное через 1,5 часа после начала аварии, не повлияло на систему, так как осцилляции продолжались.

Было принято решение о передаче нескольких литров раствора из монжюса в реактор Р3. Это ограничение объема раствора для передачи объяснялось тем, что реактор Р3, как и монжюс, также имел опасную геометрию. Однако эту операцию можно было выполнить, только находясь в помещении у камеры № 10.

В 0 ч 15 мин 6.12.1960 г. три оператора вбежали в это помещение и произвели все необходимые переключения, затратив на это не более 15 с. При этом мощность дозы γ-излучения рядом с монжюсом была около 4000 мкР/с. Затем был включен компрессор сжатого воздуха, и из монжюса в реактор Р3 было передано около 5 л раствора. После передачи раствора пики мощности цепной реакции прекратились.

В следующую смену дозиметрической службой было принято решение о возможности входа в помещение, так как датчики дозиметрической системы показывали уровень менее 0,15 Р/час. Соблюдая соответствующую инструкцию, три оператора вошли в помещение. Намеренно сокращая время пребывания, они с помощью трех 20-литровых бутылей по временно установленным шлангам сумели перелить 5 литров раствора в бутыль, а затем выполнили еще две передачи — 6 л и 8 л — из монжюса. Три 20-литровые бутыли были помещены в специально организованное место хранения и затем направлены на переочистку.

По результатам измерений в процессе подведения баланса плутония в камерах № 9 и № 10 и коммуникациях оказалось, что в монжюсе к началу ядерной аварии было около 900 г плутония, и только в виде раствора.

Было проведено расследование с целью восстановления последовательности событий, приведших к аварии. В ходе расследования было установлено, что авария произошла в результате превышения нормы загрузки в реакторе Р0 камеры № 9. В таблице 5 представлена хронология событий, приведших к перегрузке Р0.

После аварии ловушка вакуумной системы, монжюс и реакторы Р2 и Р3 были тщательно промыты. В результате промывки образовалось 40 л промывных растворов, в которых было обнаружено 180 г плутония. Было также проанализировано содержание Pu в трех 20-литровых бутылях, наполненных из монжюса и реактора Р3. Результаты анализа представлены в таблице 6.

Чтобы оценить объем раствора и массу плутония, находившегося в монжюсе во время аварии, воспользовались данными из таблицы 6 (714 г) и содержанием плутония в промывной воде (180 г), что дало 894 г плутония в 19 л раствора и осадка. В результате промывки реактора Р3 образовалось 10 л воды, содержащей 43 г плутония в нерастворимом осадке. Общая масса плутония в промывной воде плюс в трех 20-литровых бутылях составила 1003 г, с учетом того, что 66 г плутония было в реакторе Р2.

При работах по ликвидации аварии и ее последствий пять человек облучились дозой до 2Р. Разрушения оборудования не произошло. Сразу после аварии монжюс был заменен на новый аппарат безопасной геометрии.

Радиоактивного загрязнения в результате аварии не произошло.

Полное число делений, согласно грубым оценкам, составило около 2–3 X 10 17.

Раствор уранилнитрата, U(90 %), в конденсаторе; многочисленные всплески мощности; незначительные дозы облучения.

Авария произошла в главном производственном здании СРР-601 в камере Н, имеющей толстую биологическую защиту из бетона, в которой производилась химическая очистка от продуктов деления растворов, полученных при переработке отработавшего топлива. После этого уран концентрировался в выпарном аппарате. Операции проводились круглосуточно, 24 часа, в три восьмичасовые смены. Авария произошла в 9 ч 5 мин после того, как по обычному распорядку новая смена заступила на работу в 8 ч 00 мин. Это был всего лишь пятый рабочий день после почти годового перерыва в работе предприятия.

Авария произошла в конденсаторе выпарного аппарата Н-110. Конденсатор представлял собой вертикальную цилиндрическую емкость диаметром около 600 мм и высотой более 1,5 м и находился над безопасной секцией выпарного аппарата диаметром 130 мм. Несмотря на наличие линии перелива непосредственно под конденсатором, предназначенной не допускать попадания в конденсатор значительного количества раствора, все-таки концентрированный раствор уранилнитрата (200 г/л) с большой скоростью забрасывался в этот небезопасный объем.

В отчете комиссии по расследованию аварии 14,15обсуждается несколько предположительных причин попадания раствора в конденсатор. Самой правдоподобной причиной считается случайное выталкивание пузырем воздуха под высоким давлением (последствие ранее проводившейся операции по очистке трубы) большей части из 40 л раствора уранилнитрата, находящегося в 130 мм трубе выпарного аппарата, вверх в конденсатор. Не известны ни точный объем делящегося материала (следовательно, и масса урана), ни геометрия системы во время всплеска мощности. О них можно лишь предполагать. Точно известно, что СЦР произошла в конденсаторе и, по отчетам, была кратковременной, всего несколько минут. По оценкам с погрешностью 25 % общее количество делений составило 6 X 10 17.