10 самых ужасных ядерных аварий за всю историю

ВВЕДЕНИЕ

Энергия — это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека — от стирки белья до исследования Луны и Марса — требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше. Применение ядерной энергии в современном мире оказывается настолько важным, что если бы мы завтра проснулись, а энергия ядерной реакции исчезла, мир, таким как мы его знаем, пожалуй, перестал бы существовать. Мирное использование источников ядерной энергии составляет основу промышленного производства и жизни таких стран, как Франция и Япония, Германия и Великобритания, США и Россия.

Ядерная энергетика вызывает больше дискуссий, чем другие виды энергетики. Существуют диаметрально противоположные точки зрения по вопросам её безопасности, воздействия на компоненты биосистем и даже на стоимость киловатт-часа при этом способе его выработки. Изначально ядерная отрасль развивалась для военных целей, а гражданская энергетика была побочной ветвью. На сегодняшний день энергия атома широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводные корабли с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.

Использование атомной энергии создает много проблем. В основном все эти проблемы связаны с тем, что используя себе на благо энергию связи атомного ядра (которую мы и называем ядерной энергией), человек получает существенное зло в виде высокорадиоактивных отходов, которые нельзя просто выбросить. Отходы от атомных источников энергии требуется перерабатывать, перевозить, захоронивать, и хранить продолжительное время в безопасных условиях.

АЭС экономичнее обычных тепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации — это чистые источники энергии.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям.

«Чистая и дешевая энергия для всех» — так еще в 70-е годы прошлого века превозносили атомную энергию. Ей предвещали золотой век: к 2000 году АЭС во всем мире должны были вырабатывать от 3600 до 5000 ГВт. Но к концу 2012 года в электросети поступало всего 335 ГВт — менее одной десятой от запланированного объема. После Чернобыля и особенно Фукусимы эйфория окончательно угасла.

Авария на японской АЭС «Фукусима-1» незначительно отразится на стратегических перспективах атомной отрасли, и доля атомной энергетики в общемировой выработке электроэнергии вырастет до 2035 года на 70 проц. Таковы выводы последнего доклада Международного энергетического агентства (МЭА).

«В сценарии новых стратегий доля атомной энергетики вырастет более чем на 70 % до 2035 года, что лишь немногим меньше, чем прогнозировалось в прошлом году», — говорится в докладе МЭА. В документе отмечается, что события на АЭС «Фукусима» поставили под сомнение роль атомной энергетики в будущем, но не повлияли на подходы Китая, Индии, России и Кореи — странах, которые активно наращивают атомные мощности. Эксперты МЭА считают, что если в мире произойдет масштабный отказ от атомной энергетики, это создаст более благоприятные возможности для возобновляемых источников энергии, но с другой стороны — будет способствовать увеличению спроса на ископаемые виды топлива. В итоге рост глобального спроса на уголь вдвое превысит экспорт энергетических углей из Австралии, а рост спроса на газ составит две трети текущего экспорта природного газа из России

Денежный займ

С самого начала разработки проекта окончательная стоимость его варьировалась, так как рассматривались различные типы реакторов. Изначально требовалось 9 миллиардов долларов, 6 из которых должны было пойти на само строительство, а 3 на создание всей необходимой инфраструктуры: линий ЛЭП, жилых домов для работников станции, железнодорожных путей и прочего.

Уже сразу стало понятно, что всей необходимой суммы у Белоруссии просто нет. И потому руководство страны планировало взять кредит у России, причём в виде «живых» денег. При этом сразу же белорусы сказали, что если денег они не получат, то строительство окажется под угрозой срыва. В свою очередь российские власти озвучили свои опасения по поводу того, что их соседи окажутся неспособными вернуть долг или используют полученные средства для поддержания экономики своей страны.

В связи с этим российские чиновники вынесли предложение сделать так, чтобы атомная электростанция в Беларуси стала совместным предприятием, однако белорусская сторона на это ответила отказом.

Точка в этом споре была поставлена 15 марта 2015 года, когда Путин посетил Минск и предоставил Беларуси 10 миллиардов для строительства станции. Ориентировочный срок окупаемости проекта около 20 лет.

Общие положения в области радиационной защиты окружающей среды

Доказано, что человек наиболее уязвим к радиоактивному излучению из всех живых организмов. Поэтому радиационная защита должна быть направлена прежде всего на охрану здоровья людей.

Если она соответствует установленным стандартам, то защищенной от вредного излучения считается и окружающая среда. Этот принцип является антропоцентрическим.

Но в XXI в. становятся популярны экоцентрические взгляды. Они формулируются следующим образом: человек может быть здоров только в здоровой окружающей среде. Основоположники этого принципа считают, что защита природы не менее важна, чем охрана здоровья человечества.

https://youtube.com/watch?v=LQYzfeBHFhY

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)

МАГАТЭ создано в 1957 году с целью развития сотрудничества между странами в области использования атомной энергии в мирных целях. С самого начала агентство осуществляет программу «Ядерная безопасность и защита окружающей среды».

Но самая главная функция — это контроль за деятельностью стран в ядерной сфере. Организация контролирует, чтобы разработки и использование ядерной энергии происходили только в мирных целях.

Цель этой программы — обеспечивать безопасное использование ядерной энергии, защита человека и экологии от воздействия радиации. Также агентство занималось изучением последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Также агентство поддерживает изучение, развитие и применение ядерной энергии в мирных целях и выступает посредником при обмене услугами и материалами между членами агентства.

Вместе с ООН МАГАТЭ определяет и устанавливает нормы в области безопасности и охраны здоровья.

Паломарский инцидент

17 января 1966 года 12 бомбардировщиков B-52 перевозили водородные бомбы в государства союзников в Европе в ходе военных учений. Основная цель состояла в подготовке к возможному военному конфликту с идеологическими противником, которым был тогда Советский Союз.

Один из бомбардировщиков врезался в танкер KC-135. Воздушная катастрофа в итоге привела к тому, что оба самолета взорвались.

Нескольким пилотам все-таки удалось успешно спрыгнуть с парашютом на землю, но семерым выжить не удалось.

К счастью, ни одна из водородных бомб в результате падения не сдетанировала. Спустя какое-то время после крушения было установлено точное место в Средиземном море, куда упала бомба.

А ведь, если бы она взорвалась, то излюбленное место туристов было бы сейчас похоже на радиационную пустыню.

Аварии с радиоактивными выбросами

Разобравшись, как работает АЭС, полностью понятен страх людей перед атомной энергетикой — слишком велика цена ошибки. Для обывателя, который вдобавок мало представляет, зачем нужны атомные электростанции в перспективе энергетического развития, цена тем более не стоит свеч.

Конечно, огромную роль в формировании такого вектора общественного сознания сыграли крупные катастрофы, которые либо нанесли экосистеме и населению огромный вред, либо привели к ситуации на грани. Помимо аварии на ЧАЭС, которая из-за личного героизма ликвидаторов имела колоссальный медийный эффект, были и другие катастрофы:

• Фактическое уничтожение Фукусима 1 и Фукусима 2 — крупнейшего японского энергетического объекта Японии (2011);
• Выброс радиоактивных веществ вследствие пожара на «Уиндскей», Великобритания (1957);
• Авария на «Три-Майл-Айленд», США — происшествие затормозило строительство АЭС по всей территории Штатов (1979).

Нельзя сказать, что подобные происшествия никак не повлияли на развитие атомной энергетики — негативное влияние было как локальным, так и глобальным.

Принцип работы атомной электростанции

АЭС является некой ядерной установкой, перед которой ставится цель — производить энергию, а впоследствии — электричество. Вообще, началом эпохи АЭС можно считать сороковые года прошлого столетия. В СССР разрабатывались различные проекты по поводу использования атомной энергии не в военных целях, а в мирных. Одной из таких мирных целей была добыча электроэнергии. В конце 40-х начались первые работы по воплощению этой идеи в жизнь. Такие станции работают на водяном реакторе, из которого выделяется энергия и передается в разные теплоносители. В процессе всего это дела выделяется пар, который охлаждается в конденсаторе. А после через генераторы ток идет в дома жителей городов.

Миф №1. Малейшая ошибка работника АЭС может привести к аварии

В медиа показывают: одно неправильное движение — и реактор тут же выходит из строя. Так происходит в сериале «Чернобыль» от HBO: действия разворачиваются стремительно, никто ничего не успевает понять. Пока сотрудники АЭС пытаются осознать происходящее, реактор взрывается. В течение всего сериала вину возлагают на Дятлова, который совершил ошибку: с этого буквально начинает свое послание Легасов в первой серии. И только в последней серии зрителю объясняют, что на самом деле причина не только в Дятлове.

Момент после взрыва в сериале выглядит так: все мечутся — и никто ничего не понимает

На самом деле 

Заместитель директора НИЯУ МИФИ и профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики ядерных реакторов Георгий Тихомиров объясняет: причиной трагедии в Чернобыле стала совокупность факторов — изначальная ошибка в конструкции реактора, нештатный режим работы, недочеты со стороны сотрудников — всего понемногу. Но человеческие ошибки здесь действительно значат очень много — это учитывают при проектировании современных АЭС.

«В любой сложной системе самое уязвимое звено — человеческий фактор. В критической ситуации человек может ошибиться, впасть в ступор. На таких объектах, как АЭС, это прекрасно понимают. Поэтому существует понятие единичного отказа: один отказ не должен приводить к чему-то плохому. Должны сразу включаться системы, которые поддерживают нормальную работу станции и не допускают аварии».

Чтобы соблюсти принцип единичного отказа, на современных российских АЭС делают три канала систем безопасности, и каждый независим от других. Например, резервные насосы для подачи воды в реактор при аварии: каждый из трех питается от своего генератора, а генераторы расположены в отдельных зданиях. Даже если с одним что-то случится, на остальные два это не повлияет.

Большинство процессов на АЭС автоматизированы — человек исключен из процесса, поэтому не может что-то испортить. К примеру, если на электростанции вдруг пропадет электричество, ситуация не выйдет из-под контроля. Над реактором расположены стержни из бора, который останавливает реакцию. Они подвешены на электромагнитах. Если электричества не будет, электромагниты отключатся, и стержни опустятся в реактор — ядерная реакция остановится.

Так что повторение Чернобыля из-за человеческой ошибки — практически невероятный сценарий. Если что-то случится, сразу сработает автоматика, которая не допустит аварии.

Способы улучшения ситуации

Для решения проблем ядерной энергетики ученые предлагают следующие способы:

1. Постоянно модернизировать и улучшать качество оборудования, которое применяется при работе атомных электростанций. При этом необходимо использовать все новейшие исследования и разработки.
2. Непосредственно на производстве ядерной энергии дублировать самые уязвимые системы, которые при поломке могут привести к техногенной катастрофе.
3. Предъявлять высокие требования к обслуживающему АЭС персоналу, постоянно повышать уровень квалификации специалистов.
4. Правильно организовывать и всегда контролировать защиту окружающей среды от вредных излучений.
5. Искать новые способы переработки ядерных отходов, чтобы они не создавали загрязнение воздуха и почвы, опасное для биосферы.

Ученые считают, что решение о захоронении ядерных отходов на Севере может снизить нагрузку на области, густо заселенные людьми. В условиях вечной мерзлоты радиоактивные элементы не будут причинять вреда человечеству.

Оборудование на АЭС постоянно модернизируется и улучшается.

Как работает атомная (ядерная) энергия?

Простыми словами объяснить работу ядерного реактора («сердца» атомной электростанции) можно так:

1. В атомном реакторе распадается элемент уран-235, что сопровождается колоссальным выделением тепла.
2. Выделяемая тепловая энергия кипятит воду.
3. Выходит пар — под давлением он крутит турбину, которая, в свою очередь, вращает электрогенератор.
4. Генератор вырабатывает полезное электричество.

Не все атомные реакторы искусственного, рукотворного происхождения. Науке известен также и естественный — он ранее находился в урановом месторождении Окло (Габон), но остыл 1,5 млрд лет назад. 

Уголь возвращается

Последствия отказа от АЭС в Carnegie Mellon University оценили на примере жителей долины реки Теннеси, где в 1985–1988 годах под давлением зеленых остановили два реактора. Нехватку энергии власти компенсировали открытием двух угольных теплоэлектростанций. В результате в округе выросло загрязнение воздуха, а средний вес новорожденных упал на 5,4 %, или на 134 грамма. Это, в свою очередь, привело к понижению IQ и качества жизни этих людей.

Дымоход угольной электростанции
Фото: engel.ac / Shutterstock / FOTODOM

В масштабах страны картина и вовсе ужасающая. Ежегодно в Штатах из-за воздействия ТЭС на окружающую среду преждевременно умирают 50 тыс. человек. Очевидно, схожая картина наблюдается по всему миру, просто нет соответствующих исследований.

Уголь остается главным источником электроэнергии в мире
Инфографика: ВЕДОМОСТИ / Статистический обзор мировой энергетики, 2021 год

С 2021 года на фоне энергетического кризиса начался «угольный ренессанс», и по итогам года выработка электроэнергии с помощью угля в мире достигла исторического максимума. Чуть меньший рост показала газовая генерация. Китай, Индия, США, Европа стали наращивать долю угля в своих энергосистемах. 

Россия пошла по пути постепенного отказа от угольной энергетики, однако новые угольные ТЭС продолжают строиться и в нашей стране. При наиболее реалистичном сценарии доля этого вида топлива в энергобалансе государства сохранится на текущем уровне 10,9 % вплоть до 2050 года. К тому времени атомная энергетика сможет обеспечивать четверть потребности РФ в электроэнергии. Но начнется рост только после 2030 года, а сначала произойдет спад с текущих 20 % до 12 %. Это связано с выводом ряда устаревающих мощностей, да и новые станции не могут сразу начать работать на заявленном уровне. Кроме того, постепенно увеличивается выработка на солнечных, ветряных и гидроэлектростанциях. Вместе с АЭС они образуют так называемый зеленый квадрат экологически чистых источников. 

Калининская АЭС в Удомле в Тверской области
Фото: «Росатом»

Не в каждой стране есть крупные реки, круглый год светит солнце и достаточно ветра, чтобы получать от них энергию. Атомную станцию же можно построить и в пустыне, и в зоне вечной мерзлоты. Кроме того, современная ядерная энергетика вносит серьезный вклад в борьбу с глобальным потеплением, став экономичной и экологически чистой альтернативой угольным и газовым ТЭС. Совершенствование технологий открывает новые горизонты, в том числе в безопасности и удешевлении стоимости киловатт-часа такой энергии. Вдобавок ядерная энергия, по всей видимости, пригодится для освоения космоса.        

Теория относительности

Стремление увязать воедино серию экспериментальных парадоксов, касающихся абсолютного пространства и времени, породило теорию относительности. Два сорта экспериментов со светом давали противоречивые результаты, а опыты с электричеством еще больше обострили этот конфликт. Тогда Эйнштейн предложил изменить простые геометрические правила сложения векторов. Это изменение и составляет сущность его «специальной теории относительности».

Для малых скоростей (от медлительной улитки до быстрейшей из ракет) новая теория согласуется со старой.
При высоких скоростях, сравнимых со скоростью света, наше измерение длин или времени модифицируется движением тела относительно наблюдателя, в частности масса тела становится тем больше, чем быстрее оно движется.

Затем теория относительности провозгласила, что это увеличение массы носит совершенно общий характер. При обычных скоростях никаких изменений нет, и только при скорости 100 000 000 км/час масса возрастает на 1%. Однако для электронов и протонов, вылетающих из радиоактивных атомов или современных ускорителей, оно достигает 10, 100, 1000%…. Опыты с такими высокоэнергетическими частицами великолепно подтверждают соотношение между массой и скоростью.

На другом краю находится излучение, не имеющее массы покоя. Это не вещество и его нельзя удержать в покое; оно просто имеет массу, и движется со скоростью с, так что его энергия равна mс2. О квантах, мы говорим как о фотонах, когда хотим отметить поведение света как потока частиц. Каждый фотон имеет определенную массу m, определенную энергию Е=mс2 и количество движения (импульс).

Опасно или экологично?

Атомные станции по уровню выбросов уступают только наземным ветрякам, выделяя всего 12 граммов углекислого газа на киловатт-час. Это в 40 и 68 раз меньше, чем газовые и угольные соответственно. Мирный атом — экологически чистый и недорогой способ добычи электроэнергии, который может позволить себе даже Бангладеш. Для бедных государств ядерная энергетика едва ли не единственный способ дать людям электричество, поскольку завозить газ и уголь в нужных объемах такие страны не могут.   

АЭС «Руппур» — строящаяся атомная электростанция в Республике Бангладеш
Фото: M. Nafis Fuad / CC BY-SA 4.0

Однако неизбежно возникает логичный вопрос о ядерных могильниках. Куда девать отработавшее ядерное топливо (ОЯТ)? Современные технологии позволяют 97 % таких отходов использовать повторно. Оставшиеся 3 % планируется дожигать на экспериментальных реакторах. Кроме того, из ОЯТ добывают дорогостоящие металлы, в том числе калифорний-252, стоимость которого достигает 27 млн долларов за грамм. В России ядерный рециклинг уже реальность, пусть пока и на отдельных атомных станциях. Но накопленное на других использовать повторно тоже возможно.  

Диск из металла калифорния
Фото: United States Department of Energy / The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Springer, Dordrecht. / Public Domain

Тем не менее отходы образуются, и их необходимо хранить в специальных условиях. Меры безопасности для этого давно проработаны. По подсчетам Naked Science, за 60 с лишним лет существования ядерной энергетики накопилось только 2,5 тыс. тонн того, что переработать пока действительно нельзя. Для сравнения, ветряки дают 150 тыс. тонн отходов в виде одних только стеклопластиковых лопастей на триллион киловатт-часов — примерно столько энергии в год сейчас потребляет Россия. 

Даже несмотря на то что и ООН, и Еврокомиссия признают атомную энергию экологичной, страх перед ней на Западе укоренился слишком глубоко. Ведь еще до появления атомной энергетики как таковой людей пугали радиацией в кино и литературе, а катастрофы на «Три-Майл-Айленд», в Чернобыле и на «Фукусиме-1» серьезно подкосили отрасль.   

Как в России обезвреживают ядерные и токсичные отходы

Читать

Принцип работы атомной электростанции

АЭС является некой ядерной установкой, перед которой ставится цель — производить энергию, а впоследствии — электричество. Вообще, началом эпохи АЭС можно считать сороковые года прошлого столетия. В СССР разрабатывались различные проекты по поводу использования атомной энергии не в военных целях, а в мирных. Одной из таких мирных целей была добыча электроэнергии. В конце 40-х начались первые работы по воплощению этой идеи в жизнь. Такие станции работают на водяном реакторе, из которого выделяется энергия и передается в разные теплоносители. В процессе всего это дела выделяется пар, который охлаждается в конденсаторе. А после через генераторы ток идет в дома жителей городов.

Атомная энергетика

Во второй половине сороковых годов двадцатого столетия советские ученые начали разрабатывать первые проекты мирного использования атома. Главным направлением этих разработок стала электроэнергетика.

И в 1954 году в СССР построили станцию. После этого программы быстрого роста атомной энергетики начали разрабатывать в США, Великобритании, ФРГ и Франции. Но большинство из них не были выполнены. Как оказалось, АЭС не смогла конкурировать со станциями, которые работают на угле, газе и мазуте.

Но после начала мирового энергетического кризиса и подорожания нефти спрос на атомную энергетику вырос. В 70-х годах прошлого столетия эксперты считали, что мощность всех АЭС сможет заменить половину электростанций.

В середине 80-х рост атомной энергетики снова замедлился, сраны начали пересматривать планы на сооружение новых АЭС. Этому способствовали как политика энергосбережения и снижение цены на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской станции, которая имела негативные последствия не только для Украины.

После некоторые страны вообще прекратили сооружение и эксплуатацию атомных электростанций.

Преимущества и недостатки атомных станций

У атомных электростанций как и у любых других энергообъектов есть как преимущества, так и недостатки. Однако из-за предвзятого отношения считается, что последних гораздо больше. Это мягко говоря голословное утверждение — потенциал АЭС всегда значительно преуменьшается из-за низкой информированности населения, а вот страшные легенды наоборот, преувеличиваются.

Плюсы АЭС

Главный плюс атомной энергетики — это огромное количество производимой энергии, которое пока невозможно добыть никаким другим способом. Даже самые упрямые скептики признают, что на данный момент для человечества этот метод борьбы с энергетическим кризисом представляется самым реалистичным.

Помимо этого есть и другие плюсы:

1. Экологичность. Для многих является открытием то, что атомная энергетика — один из самых «зелёных» способов добывать энергию, не жертвуя при этом её количеством. Реального вреда окружающей среде при соблюдении всех правил безопасности нет (с поправкой на масштабы объекта).
2. Безопасность. Очевидный плюс на поверхности, который постепенно замещает панику в информационном пространстве.
3. Доступность электроэнергии для всех. АЭС делают электричество дешёвым, а значит — доступным для потребителей и предпринимателей. Низкая цена на энергию однозначный бустер экономики и ВВП.
4. Возможность питания труднодоступных регионов. АЭС вырабатывает так много энергии, что становится целесообразным дорогой её транспорт в регионы, где нельзя построить другие электростанции.

При должном уходе и правильной эксплуатации АЭС может служить десятилетиями, закрывая для государства и населения вопрос с электроснабжением. Также такая станция может быть построена для нужд тяжёлой промышленности, в разы поднимая производственные мощности.

Минусы АЭС

Минусы у атомных электростанций, как и у любых других энергетических объектов, тоже имеются. Но они и близко не такие критичные, как их позиционируют.

Основные недостатки:

1. Высокая стоимость постройки и качественного обслуживания. Несмотря на весь свой потенциал, окупаться станция начнёт только спустя десятилетия.
2. Возможность аварии. Эта вероятность очень маленькая — на уровне статистической погрешности, но последствия по теоретическим расчётам и из опыта существующих инцидентов представляются экспертам разрушительными.
3. Утилизация и контроль отходов. Работа реактора так или иначе даёт отходы, которые необходимо утилизировать согласно строжайшим правилам экологической и санитарной безопасности.

Позволить себе атомную электростанцию может далеко не каждое государство — это не вопрос одноразовой покупки, а серьёзное вложение в энергетическую независимость.