Ядрена безопасност

Ядрената безопасност се отнася за ядрените съоръжения, свързани с производство на електроенергия чрез използване на верижна реакция. Пример за такова съоръжение е АЕЦ Козлодуй. Ядрената централа се смята за безопасна при едновременното изпълнение на следните условия:

• радиационното въздействие на ЯЦ при всички експлоатационни състояния се поддържа по-ниско от нормативно определените дози за вътрешно и външно облъчване на персонала и населението и е на разумно достижимо ниско ниво
• авариите без стопяване на ядреното гориво не предизвикват радиационно въздействие, при което се налагат мерки за защита на населението
• авариите със стопяване на ядрено гориво, водещи до ранни или големи радиоактивни изхвърляния в околната среда, са практически изключени, а другите тежки аварии (които са практически изключени) имат само ограничено радиационно въздействие

АЕЦ Козлодуй с ВВЕР-1000

От световната ядрена общност са разработени общи принципи за осигуряване на безопасността на ЯЦ. Те са универсални за всички видове ядрени реактори.

Общи положения, свързани с безопасността

При проектиране и експлоатация на ядрена централа и при изпълнение на всички съпътстващи дейности се предприемат мерки за:

• контрол на радиационното облъчване на човека и на изхвърлянето на радиоактивни вещества в околната среда
• ограничаване честотата на появяване на събития, които могат да доведат до загуба на контрол на активната зона и на ядрената верижна реакция на делене
• намаляване на последствията от такива събития, ако те се случат

Общите принципи за осигуряване безопасността на ядрена централа се уточняват и допълват от резултатите от експлоатационния опит и анализа на авариите (анализ на авариите на АЕЦ „Три Майл Айланд“, „Фукушима“ и „Чернобил“). Те се съдържат както в националната нормативна документация, така и в международната нормативно-регламентираща документация. От MAAE и Международната консултативна група по ядрена безопасност към нея (INSAG), са разработени редица препоръчителни документи, определящи общите подходи и принципи за осигуряване на безопасността.

Принцип за защита

Сред основните принципи на безопасността особено място заема принципът на защита в дълбочина или концепцията на дълбоко ешелонирана защита. Той предполага създаване на редица последователни нива на защита от вероятни откази на техническите средства и грешки на персонала. Основава на използване на:

• система от физически бариери по пътя на разпространение на йонизиращите лъчения и радиоактивните вещества в околната среда
• система от технически и организационни мерки за защита на бариерите и запазване на тяхната ефективност
• система мерки за защита на населението и на околната среда в случай на разрушаване на бариерите

Физически бариери пред разпространението на радиоактивни продукти на деление

Принципът на защита в дълбочина обхващане само оборудването и инженерно-техническите системи, влияещи на безопасността на АЕЦ, но също така и човешката дейност (организация на експлоатацията, административен контрол, подготовка и атестиране на персонала). Системата от физически бариери на всеки енергиен блок на АЕЦ обхваща: ядреното гориво, обвивката му, границите на система първи контур и границите на херметичната обвивка.

Ядрено гориво

Ядреното гориво е първата бариера пред разпространението на радиоактивни материали. Тя осигурява задържане на по-голямата част от радиоактивните продукти на делене вътре в горивната матрица с изключение на тази част от тях, която е в газообразна форма. При нормална работа UO₂ задържа 98% от продуктите на деленето, само 1 – 2% от тях, като Kr, Xe, I, не се задържат. Критериите за цялостност на горивния елемент като бариера са изразени с необходимостта от поддържане на зададен температурен режим (максималната температура на горивото трябва да бъде по-ниска от температурата на топене) и предотвратяване на механичното и корозионно въздействие на обвивката над допустимите граници.

Обвивки на ядреното гориво

Обвивката на ядреното гориво е втората бариера пред разпространението на радиоактивните материали. Тя служи да осигури херметичност и здравина при всякакви нормални и аварийни въздействия в течение на дългогодишния жизнен цикъл (в активната зона и при съхранение на отработеното ядрено гориво) и радиационна устойчивост при продължително облъчване. Подложена е на радиационно окрехкостяване при облъчване с бързи неутрони, корозионно и силово въздействие от страна топлоносителя и горивото като е изключен пряк контакт между тях.

Система първи контур

Система първи контур е третата бариера пред разпространението на радиоактивните материали.

Система на защитна обвивка на реактора

Система на защитната обвивка на реактора е последната бариера пред разпространение на радиоактивните материали.

При аварийни ситуации със загуба на топлоносител от първи контур изключително важна роля играе четвъртата бариера – защитната обвивка, която е и локализираща система за безопасност. Основни ѝ функции са:

• да издържа повишеното налягане вътре в защитната обвивка при аварии със загуба на топлоносител
• да ограничава отделящата се при аварии със загуба на топлоносител енергия чрез взаимодействие със Системата за аварийно охлаждане на зоната (САОЗ) с цел предотвратяване повишаването на налягането над допустимите граници
• да ограничава разпространението на радиоактивни вещества по време и след аварии със загуба на топлоносител
• да намалява налягането и температурата в защитната обвивка след аварии със загуба на топлоносител

Системата за аварийно охлаждане на зоната охлажда активната зона, а специални системи (вентилационни, спринклерни) отвеждат енергията от защитната обвивка (или я натрупват), намалявайки температурата и налягането.

Обосноваване на безопасността в аварийна ситуация

Вътрешни събития в ЯЕЦ

• увеличаване на топлоотвеждането от първи контур
• намаляване на топлоотвеждането от първи контур
• намаляване разхода на топлоносителя в първи контур
• изменение на реактивността и разпределението на енергоотделянето
• увеличаване на количеството топлоносител в първи контур
• загуба на топлоносител от първи контур
• радиоактивни изхвърляния
• загуба на топлоносител от втори контур
• загуба на електрозахранване
• нарушения при работа с гориво
• лъжливо сработване на системи
• пожари

Външни събития в ЯЕЦ

• сеизмични въздействия
• ударни вълни
• наводнения
• загуба на охлаждаща вода
• падане на самолет
• торнадо

Методи за анализ на безопасността

Детерминистичен подход

Детерминистичен анализ на безопасността включва неутронни, термохидравлични, радиологични и якостни пресмятания.

Вероятностен подход

Вероятностен анализ, с който се определят систематично всички фактори, които имат съществен принос към безопасността и оценката на радиационния риск за населението и околната среда.

Комбиниран подход

Това е подход при който се комбинират вероятностните и детерминистичните анализи.