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

Авария произошла в помещении, где располагались два идентичных стационарных сборника фильтрованных азотнокислых растворов плутония низкой концентрации (до 1 г/л), поступающих после переработки различных отходов перед передачей их на подготовку к сорбции (рис. 23 и 24).

Рабочий объем каждого сборника составлял 800 литров. Оба были оснащены приборами контроля концентрации плутония по собственному излучению. Детекторы нейтронов располагались в донной части сборника, в предполагаемой зоне максимальной концентрации плутония и скопления осадков.

В смену, работавшую с 19 ч 00 мин 10 декабря до 01 часа 11 декабря 1968 года, начальник смены дал указание аппаратчику взять пробу на анализ из сборника № 2 перед выдачей раствора на подготовку к сорбции. Из-за неисправности пробоотборника аппаратчик отобрал пробу с помощью стеклянной пробирки, опущенной в сборник на нити через штуцер (канал) датчика сигнализатора верхнего уровня. По результатам анализа, содержание плутония в растворе составило 0,6 г/л, а общее количество плутония в сборнике — 480 г, что превышало установленную норму загрузки (400 г). Обнаружив превышение нормы загрузки, начальник смены, в соответствии с инструкцией, дал указание отобрать еще две контрольные пробы.

В процессе отбора проб аппаратчик визуально обнаружил, что в них присутствует органика (смесь экстрагента с разбавителем), о чем и доложил начальнику смены.

Согласно аппаратурным схемам, органика попадала в сборники № 1, № 2 в результате ее эмульгирования в азотнокислый раствор на экстракционной установке. Кроме того, органика могла попадать в сборники через вакуумную и сдувочную системы в случае неисправной запорной арматуры или нарушения порядка ее переключений. С момента последней зачистки сборника № 2 (8.10.68 г.) на экстракционной установке сменилось три вида экстрагента. Смена экстрагентов обуславливалась необходимостью переработки отходов, существенно отличавшихся друг от друга по своему химическому составу.

В результате на поверхности растворов в сборниках № 1 и № 2 постепенно образовался слой органики с трудно предсказуемыми свойствами.

По указанию начальника смены пробы перед выдачей в лабораторию были отфильтрованы от органики, а люк сборника № 2 вскрыт для осмотра.

Обнаружив на поверхности раствора слой органики и опасаясь, что она попадет на сорбционную установку и нарушит технологический процесс, начальник смены принял решение для ликвидации превышения массы плутония в сборнике № 2 передать часть раствора в другой аппарат (сборник № 1), предварительно удалив из сборника органику. Этот шаг был вызван необходимостью снизить массу плутония в сборнике № 2 до допустимого уровня. Решение было принято до получения результатов анализа контрольных проб.

Для удаления органики из сборника № 2 была смонтирована временная схема с использованием стеклянной бутыли объемом V = 20 л из-под реагентов и двух армированных резиновых шлангов длиной 1200 мм и внутренним диаметром 12–13 мм. Удаление органики производилось через смотровой люк шлангом со стеклянным наконечником. Оба шланга были закреплены в горловине бутыли с помощью тряпичной пробки, второй шланг был подсоединен к вакуумной линии сборника № 1. Для слива органики из бутыли был принесен бак объемом V = 60 л, предназначенный для сбора бедных отходов перед их переработкой. Бутыль и бак были установлены на площадке над сборниками № 1 и № 2.

Сборка временных схем, равно как и применение емкостей небезопасной геометрии, категорически запрещалась инструкцией.

По собранной схеме два аппаратчика в присутствии начальника смены наполнили первую бутыль органикой темно-коричневого цвета, что свидетельствовало о наличии в ней значительного количества плутония. После того, как бутыль была наполнена на 17 литров, в сборнике № 2 еще оставалась органика, поэтому бутыль была опорожнена в 60-литровый бак, и аппаратчики приступили к вторичному наполнению бутыли, на этот раз до 20 литровой отметки. К этому времени начальник смены уже ушел. Увидев, что в бутыль вместо органики пошел водный раствор и «медузы», аппаратчики прекратили заполнение бутыли и пошли за указаниями к начальнику смены, после чего один из аппаратчиков ушел на другое рабочее место.

По указанию начальника смены другой аппаратчик продолжил передачу растворов из сборника № 2 в бутыль, находясь около открытого люка сборника и регулируя глубину погружения стеклянного наконечника в раствор. Закончив операцию, аппаратчик отсоединил бутыль, поднес ее к баку и стал переливать раствор в бак. Аппаратчик слил большую часть раствора, когда вдруг увидел вспышку, ощутил толчок. От неожиданности он уронил бутыль с остатками раствора, которая разбилась, разлив оставшуюся в ней жидкость вокруг основания 60-литрового бака, и выбежал из помещения.

Сработала система аварийной сигнализации (в 23 ч 35 мин) над помещением, в котором находились сборники, и весь персонал цеха эвакуировался в место сбора (подземный тоннель). В течение 3–5 секунд сработали аналогичные стационарные дозиметрические приборы другого цеха, расположенного на расстоянии около 50 метров.

Были зафиксированы еще две вспышки СЦР: в 23 ч 50 мин 10 декабря 1968 г., в результате охлаждения и, возможно, химических процессов в объеме жидкости, и в 0 ч 15 мин 11 декабря, причем вторая вспышка была слабее первой и третьей и была зафиксирована только приборами ядерно-физического контроля трех технологических аппаратов, расположенных на расстоянии 3,5-15 метров от места аварии. Третья вспышка была наиболее мощной и так же, как первая, была зафиксирована приборами двух цехов.

Исходя из факта возникновения второй вспышки в момент, когда весь персонал находился в укрытии, и наличия значительного фона собственных нейтронов (~2 X 105 нейтронов/с), можно предполагать, что выброса раствора в момент первой вспышки не было, и разгон мощности произошел на запаздывающих нейтронах с малым периодом удвоения мощности.

После первой вспышки дежурный дозиметрист сообщил руководству завода о случившемся, направил пострадавшего аппаратчика в санпропускник и цеховой здравпункт, собрал кассеты у всего персонала, запретил проходить в цех.

Подчиняясь неоднократным требованиям начальника смены, дежурный дозиметрист разрешил ему посетить цех и пошел его сопровождать. Однако по мере приближения к месту аварии гамма-фон становился аномально высоким, и дозиметрист запретил начальнику смены дальнейшее продвижение. Несмотря на это, начальник смены обманным путем проник на место аварии. Его действия никем не наблюдались, однако по ряду признаков он пытался удалить бак из помещения или слить из него органику в сборник сбросных растворов через трап. Во время этой попытки и произошла третья вспышка СЦР, превосходящая по своему энерговыделению первую и вторую вспышку. Она вызвала срабатывание аварийных сигнализаторов, включая удаленные на расстояние 50 м и более.