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

Выделение данных категорий основывается на следующих соображениях. Перерабатывающие предприятия, выполняющие операции с делящимися материалами, используют для предотвращения аварий различные технические средства и административные меры. Такие средства направлены на то, чтобы полностью исключить возможность появления на установке ситуаций, приводящих к возникновению СЦР, или систем, близких к критичности. Среди персонала таких предприятий обычно не бывает специалистов, глубоко знающих физику, связанную с критичностью систем с делящимися материалами. Тем не менее, при нормальных условиях персонал может находиться близко (буквально на расстоянии вытянутой руки) от места потенциально возможной аварии. В противоположность этому, на исследовательских реакторах или экспериментальных критических сборках преднамеренно планируются и достигаются критические или близкие к критичности состояния. Оперативный персонал таких установок обычно состоит из специалистов по физике СЦР. Хотя эти люди непосредственно выполняют операции с делящимися веществами при тех же ограничениях, что и на перерабатывающих предприятиях, заранее планируемые критические или околокритические состояния системы достигаются при наличии биологической защиты и дистанционного управления.

В большинстве случаев описания аварий на российских объектах оказываются более пространными, чем описания событий, которые произошли в других странах. Эта особенность объясняется тем, что отсутствуют общедоступные источники с описанием аварийных ситуаций в России, на которые можно сослаться. Другими словами, описательная информация, содержащаяся в настоящем отчете — это вся информация, которая действительно доступна в отношении данных аварий. Она была тщательно собрана как из оригинальных российских источников, так и из обсуждений, проводившихся с людьми, которые располагают личными знаниями об этих авариях. За исключением добавленных описаний шести аварий, имевших место в России во время критических экспериментов, часть II настоящего отчета практически не претерпела изменений по сравнению со вторым изданием.

Поскольку настоящее издание планировалось выпустить на английском и русском языках, необходимо было принять решения в отношении используемых единиц измерения и терминологии, особенно в английском издании отчета. Мы попытались придерживаться общеупотребительной международной терминологии и системы единиц. Однако с целью соблюдения исторической точности в описаниях местами сохранены те единицы измерения, которые были использованы в оригинальных документах. Так же точно мы старались выбирать понятную терминологию и избегали использовать термины, узко специфичные для данного предприятия или отрасли. Поэтому в тексте применялись термины, наиболее доступные широкому кругу читателей.

В части III по тексту первой версии отчета воспроизводится краткое обсуждение методов анализа и механизмов гашения цепной реакции. Два Приложения также впервые включены в данную редакцию отчета. В помощь читателям в Приложении А воспроизводится Глоссарий терминов по ядерной критичности 3 (LA-11627-MS), дополненный одним определением. В Приложении В приведены схемы технологических аппаратов, в которых возникли аварии, а также приведены в виде таблиц обобщенные параметры систем (масса, объем и т. д.).

Упор в настоящей редакции отчета делался на три момента. Во-первых, это описание одной аварии в Японии и 19 аварий в России. Четырнадцать из них имели место на промышленных предприятиях, а шесть произошли во время критических экспериментов или при управлении исследовательскими сборками. Вторая цель данной работы состояла в том, чтобы тщательно рассмотреть восемь аварий, уже описанных в первой редакции данного документа и приведенных в первой редакции ссылках. Это привело к внесению некоторых технических поправок и к уточнению описания технологических процессов для лучшего понимания широкой аудиторией читателей, которую такой отчет привлекал в течение ряда лет. В-третьих, включены два типа анализа 22 аварийных ситуаций, возникших при производственных процессах. Это (1) анализ физических и нейтронных характеристик с упором на понимание систематических черт процессов и (2) результаты и анализ уроков, извлеченных из этих аварий.

Дается описание 22 аварий с возникновением СЦР, произошедших при проведении производственных процессов. Описание каждой из аварий с приложением схем и фотографий, если они имеются в наличии, занимает от одной до нескольких страниц. Эти аварии имеют непосредственное отношение к вопросам ядерной безопасности производственных процессов. Во всех случаях уровень детализации достаточен для понимания конкретных физических условий. Представлены нейтронные, физические, радиологические и медико-биологические последствия аварий. Включено описание причин тех аварий, для которых соответствующая информация сообщалась в первоначальной документации или могла быть получена от тех, кто располагает непосредственными знаниями о ней.

Два новых раздела были добавлены в качестве приложений к части I данной версии отчета. В первом приводятся результаты упрощенного воссоздания физических и ядерно-физических аспектов каждой из аварий. Воссозданные условия сравниваются с известными условиями достижения критичности. В дополнение, приводится обсуждение энерговыделения как в результате первого всплеска мощности, так и за все время существования критичности в сравнении с аналогичными величинами, которые можно оценить на основании данных экспериментов SILENE 4, CRAC 5 и KEWB 6. Раздел дополняется Приложением В, содержащим схемы аппаратов, в которых происходили описываемые 22 аварии, и таблицы, показывающие значения параметров (массу делящегося вещества, объем и т. д.), использованных при упрощенном воссоздании условий аварий.

Во втором из новых разделов представлены результаты и уроки, извлеченные из подробного обзора всех рассмотренных аварий. Этот процесс был неизбежно субъективным, поскольку во многих рассмотренных случаях очевидную роль играли действия оператора, непосредственно связанные с аварийной ситуацией, при этом очень редко сообщалось о том, что думал в это время оператор. Такое обобщение извлеченных уроков может быть полезным при обучении. Оно может также помочь персоналу, предоставляя ему информацию об основных факторах риска, помогая, таким образом, снизить риск и предотвратить возникновение аварийных ситуаций.

Хронология аварий, произошедших на промышленных предприятиях, приведена на рисунке 1.

Ниже перечислены существенные особенности этих 22 аварий.