Многоблоковые АЭС и вопрос их безопасности

http://secology.narod.ru/bzhd.html

Рязанцев Георгий Борисович - научный сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова

Хасков Максим Александрович - к.х.н., научный сотрудник ФГБНУ ТИСТУМ г. Троицк

А́томная электроста́нция (АЭС) — ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом) [1].

В 30 странах мира эксплуатируется 194 атомных электростанций с 435 энергоблоками общей электрической мощностью 370 049 МВт. 64 энергоблока находятся на стадии сооружения. 140 энергоблоков закрыты, ещё 5 не работают, однако решение об их окончательном закрытии пока не принято[2]. На одну АЭС в среднем приходится 2-3 блока. Но есть много как одноблочных (США), так и многоблочных до 7-8-блоков (Канада, Индия, Япония). В 1979 году произошла серьёзная авария на АЭС Три-Майл-Айленд, а в 1986 году — масштабная катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая, помимо непосредственных последствий, серьёзно отразилась на всей ядерной энергетике в целом. Она вынудила специалистов всего мира переоценить проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности АЭС [3]. Последняя крупная авария на АЭС произошла в марте 2011 года в Японии, в префектуре Фукусима.

На АЭС «Три-Майл Айленд» использовались водо-водяные реакторы с двухконтурной системой охлаждения, эксплуатировались два энергоблока, мощностью 802 и 906 МВт, авария произошла на блоке номер два (TMI-2) 28 марта 1979 года.

Ко времени аварии на ЧАЭС действовали четыре энергоблока на базе реакторов РБМК-1000 (реактор большой мощности кипящего типа) с электрической мощностью 1000 МВт (тепловая мощность — 3200 МВт) каждый. Ещё два энергоблока строились.

Авария на АЭС Фукусима-1 — крупная радиационная авария (по заявлению японских официальных лиц — 7-го уровня по шкале INES), произошедшая 11 марта 2011 года и привела к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии (общее число блоков 6).

Как известно, в качестве наиболее распространённого топлива в современных ядерных реакторах используют изотопы 235U, 238U или 239Pu, которые при нейтронном захвате, происходящем в процессе ядерной реакции, подвергаются бета-распаду с выделением потока антинейтрино. Например, при средней энергии в 200 МэВ, выделяемой при ядерной реакции, около 9 МэВ (4,5%) энергии уноситься с потоком антинейтрино, а по некоторым оценкам, средняя атомная электростанция может испускать до 1020 антинейтрино в секунду [4].

Не отвергая все другие возможные причины аварий на АЭС, следует обратить внимание на один вероятный механизм, который возможно еще не достаточно рассматривался. Не смотря на отсутствие строгих доказательств, необходимо его обсудить, вследствие, чрезвычайно тяжелых последствий подобных аварий! Речь идет о мощном нейтринном излучении реакторов, которое можно рассматривать, как наличие нейтринного поля вокруг каждого блока. Изначально нейтринное излучение постулировалось как чрезвычайно высоко проникающее, практически не реагирующее с веществом. Однако сечения захвата нейтрино, хотя и действительно имеют очень низкие значения, оцениваются по крайне приблизительным критериям. Ситуация здесь чем-то похожа, хотя еще более осложнена, на то что было с нейтроном. Действительно, нейтрон обладает тоже высокой проникающей способностью и зачастую тоже низкими сечениями захвата, но, тем не менее, для него хорошо изучены случаи резонансных процессов взаимодействия, которые имеют сечения на много порядков большие, чем обычно [9]. Резонансные ядерные процессы - процессы, для которых характерна резкая немонотонная зависимость эффективного сечения от энергии бомбардирующих частиц. С самого начала открытия нейтрино был принят какой-то, если так можно сказать, «проникающий уклон» в описании его свойств. Исследователи просто соревновались в подсчете астрономических единиц бетона, чугуна или свинца, которые беспрепятственно пронизывает нейтрино. А вот о возможных резонансных взаимодействиях его с веществом и их поискам, что-то совсем не слышно. Совершенно понятно, что это не простая задача, но дело в том, что, похоже, серьезно она и не ставилась! Хотя резонансные взаимодействия широко распространены в микромире и физике элементарных частиц [9], и было бы крайне не осмотрительно не допустить их наличие и для нейтрино, пусть, даже и с очень малой вероятностью. Надо сказать, что для ультранизкоэнергетичных (реликтовых) нейтрино высокий уровень взаимодействия их с веществом уже широко обсуждается [10], но при этом с оговорками, что для ядерных нейтрино это все же, якобы, не характерно?! Да, конечно, для большей части энергетического спектра нейтрино, но не для резонансных!

Это один момент. Но есть и другой: а именно, взаимодействие нейтрино с веществом относится к, так называемому, слабому взаимодействию и вытекающим из него последствиям, но как указывал крупнейший специалист по физике нейтрино академик Б.М. Понтекорво в 1970 г. [5, 6, 8], а еще в 1964 г. это обсуждалось в работе Э. Беляницкой-Бируля [7], взаимодействие между самими частицами могут протекать по механизму сильного взаимодействия! Это в корне меняет ситуацию, наличие рядом двух и более нейтринных полей может приводить к их сильному взаимодействию, возможно, по синергическому механизму и последствия этого могут быть просто катастрофическими. А именно:

1) резкое ускорение обратного бета-процесса [11], что приведёт к большому дополнительному выбросу энергии;

2) к увеличению доли возбужденных ядер делящегося материала, что приведет к уменьшению его критической массы и неконтролируемому переходу режима реактора в надкритическое состояние! Это связано с тем, что деление атомных ядер возможно не только из основного, но и из возбужденного состояния [9]. Так, для некоторых нуклидов с зарядовым числом от 92 до 97 (от урана до берклия) обнаружены возбужденные состояния с малым периодом полураспада по спонтанному делению.

О других возможных процессах с нейтрино мы еще вообще очень мало знаем. Поэтому работа двух и более рядом находящихся реакторов вызывает крайнюю озабоченность. Тем более, явно обозначилась тенденция еще большего увеличения числа совместно работающих блоков (до 7-, что увеличивает вероятность катастроф по нейтринному механизму! Господствующая в настоящее время концепция независимости в работе рядом расположенных энергоблоков может оказаться глубоко ошибочной. Наиболее опасная ситуация в Японии, Канаде и Индии (АЭС с 7-8 блоками), в Украине есть АЭС с 6-тью блоками (Запорожская), в России распространены станции с 4,5-тью блоками.

Литература:

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/АЭС

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Список_АЭС_мира

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Авария_на_АЭС_Три_Майл_Айленд

4. http://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino

5. Б.М. Понтекорво, Успехи физ. Наук,104,№1,10(1971).

6. D. B a r d i n , S. B i l e n k y , В. P o n t e c o r v o , Phys. Lett. 32B, 121 (1970).

7. Ζ. Β i a 1 у η i с к а - Β i r u 1 a, Nuovo Cim. 33, 1484 (1964).

8. http://ufn.ru/ufn71/ufn71_5/Russian/r715a.pdf

9. И.Н. Бекман, Радиохимия. Т.1, М., ОнтоПринт,2011,С.98,170

10. http://www.nkj.ru/archive/articles/6834/

11. http://pontecorvo.jinr.ru/work/pswork4.html

12. http://secology.narod.ru/bzhd.html

Лучше делать предупредительное обслуживание АЭС.

Ученые МГУ не несут никакой ответственности за безопасность АЭС.Безопасность их немного контролирует и МАГАТЭ — международная организация инженеров. Но и они  не учитывают землетрясение с цунами. Поэтому произошла авария на Фукусиме.

https://w.wiki/_xrmR

В Японии было место подальше от моря, где можно было  построить АЭС. Тогда бы цунами не ударили по АЭС и ничего бы не было. Японцы решили сэкономить на безопасности, построив АЭС и хранилище жидких радиоактивных отходов вместе с системой их охлаждения и реактора у самого моря. Цунами повредило системы охлаждения отходов и реакторов.Поднялась температура, из воды начал выделятся водород. Последовал взрыв. Затем расплавление активной зоны реактора. Реакторы были старинной конструкции 60 годов, спроектированные в США.

Сравните разницу интеллектов. В СССР начали строить АЭС в Крыму, но получив вероятное событие примерно как на Фокусиме отказались от их строительства в Крыму.

Насчет опасности потоков нейтрино нужно спросить у специалистов. Вмерсте с потоками нейтрино есть потоки рентгеновского, нейтронного излучения, а также излучение разных видов от жидких радиоактивных отходов. Если их температура поднимется, выделится водород, то будет взрыв.

К примеру. Упал самолет на хранилище жидких отходов АЭС. Система охлаждения стала хуже работать. Может ли поток нейтрино от ядерного реактора увеличить поток нейтронов в емкости, контейнере с жидкими отходами? Скорее всего нет. Но могет произоити отказ работы нескольких других систем.Например датчиков температуры.

Катастрофа  наступает, если 4-5 редких событий происходят вместе или последовательно.