События на АЭС Фукусима -1 и тревожное ожидание возможных новых аварийных ситуаций и ухудшения обстановки показывают, что не все в «датском королевстве» хорошо. Информация с Японской АЭС настолько противоречива, что невозможно точно сказать, какие процессы происходят на АЭС сейчас и какие происходили в определенные моменты времени. Отметим основные события, происшедшие на АЭС Фукусима-1:  11.03.2011 произошло землетрясение магнитудой 8,9 c эпицентром в 373 километрах северо-восточнее Токио, с очагом на глубине 24 километра. Землетрясение вызвало цунами высотой более десяти метров. Проектная высота цунами для японской АЭС "Фукусима Дайичи" составляла 5,7 метров, а для АЭС "Фукусима Дайни" - 5,2 метров, передаёт "World Nuclear News". Между тем, отмечает агентство, по оценкам TEPCO, высота цунами 11 марта АЭС "Фукусима Дайичи" превысила 10 метров, а на АЭС "Фукусима Дайни" - 12 метров. Спустя три недели сложилась следующая обстановка [3]:

Реактор № 1. (Функционирование остановлено после землетрясения). Здание разрушено взрывом водорода. После снижения уровня воды в активной зоне разогрев и частичное плавление активной зоны. Температура корпуса была 394С на 3:30 вечера вторника.22.04.2011 (NHK), 23.03.2011 вновь отмечено повышение температуры с предельно допустимых 302 градусов по Цельсию до 400 градусов. Температура в активной зоне по оценке AREVA достигала от 900^оС до 2700 ^оС, можно предположить, что циркониевые оболочки прореагировали с паром на всю толщину оболочки, топливные таблетки, скорее всего, осыпались, активная зона потеряла геометрию и частично расплавилась. По оценке AREVA выделилось 300-600 кг водорода, температура в активной зоне достигала от 900^оС до 2700 ^оС, активная зона оставалась без воды 27 часов.  Персонал откачивает радиоактивную воду из машзала в емкость. Для предотвращения новых водородных взрывов в первый реактор аварийной АЭС "Фукусима-1" будет закачен азот. Восстановление электроэнергии произошло в понедельник 21.03.2011.

Реактор № 2. (Функционирование остановлено после землетрясения) Потеря охлаждения, обнажение твэл в активной зоне, по оценке AREVA выделилось 300-1000 кг водорода, взрыв в здании реактора с повреждением контайнмента и здания реактора, морская вода закачивалась в бассейн для отработанного топлива в воскресенье 20.03.2011, доступ к внешнему источнику питания восстановлен воскресенье, (по другим источникам в понедельник), в понедельник замечен дым. Температура охлаждающей воды в хранилище ядерного топлива приближалась к точке кипения во вторник 22.03.2011. 23.03.2011 все работники были эвакуированы из здания второго реактора, после того как приборы показали, что уровень радиации достигает 500 миллизивертов в час. По оценке AREVA температура в активной зоне достигала от 900^оС до 2500 ^оС, активная зона оставалась без воды 7 часов, контайнмент поврежден и возможен прямой выход радиоактивности.

Реактор № 3. (Функционирование остановлено после землетрясения) Частичное плавление активной зоны реактора из-за недостаточного охлаждения, морская вода закачивалась для охлаждения корпуса реактора, здание реактора сильно пострадало от взрыва водорода, возможно повреждение защитной оболочки реактора, морская вода сбрасывалась на бассейн выдержки отработанного ядерного топлива с вертолета в четверг 14.03.2011, вода распыляется на объект с земли в течение шести дней, начиная со вторника, рабочие вынуждены были покинуть окрестности реактора в понедельник в связи с сероватым дымом, поднимающимся с крыши. Термометр третьего реактора начал работать еще в субботу 19.03.2011. В то время температура внешней поверхности реактора была 366С. По оценке AREVA температура в активной зоне достигала от 900^оС до 1800 ^оС, активная зона оставалась без воды 7 часов. 23.03.2011 в 16.20 по местному времени (10.20 мск), - поднимался столб черного дыма, персонал был временно эвакуирован.

Реактор № 4. (находился на обслуживании, когда произошло землетрясение) Топливных стержней в активной зоне реактора нет, но есть опасность потери охлаждения твэл в хранилище отработанного ядерного топлива (примерно 10 дней после останова реактора), пожар в здании, температура в бассейне достигла 84C 14 марта, распыление воды проводилось три дня, начиная со вторника 15.03.2011..

Реактор № 5. (находился на обслуживании, когда произошло землетрясение) Некоторые топливные стержней остались в активной зоне реактора, охлаждение в бассейне хранения отработанного топлива возобновлено субботу, холодный останов реактора в воскресенье, доступ к внешнему источнику питания восстановлен в понедельник 21.03.2011, переход с аварийного источника питания на основной произведено в понедельник.

Реактор № 6. (находился на обслуживании, когда произошло землетрясение) Некоторые топливные стержни остались в активной зоне реактора, генератор аварийного электропитания и функции охлаждения восстановлены в субботу, холодный останов реактора в воскресенье.

Пристанционное «мокрое» хранилище ОЯТ  - 21 марта, в 15.30 по местному времени впервые была подана вода в пристанционное «мокрое» хранилище ОЯТ, где сосредоточено около 60% всего облученного ядерного топлива АЭС «Фукусима-I».

По оценке экспертов французского Института радиационной зашиты и ядерной безопасности (IRSN) Объем выбросов радиоактивных веществ на АЭС «Фукусима-I» составлял на 17 марта одну десятую часть от объема радиоактивных веществ, которые попали в окружающую среду при аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году. [3]

В IRSN отметили, что расчеты являются приблизительными и основываются на данных о выбросах летучих элементов, оказывающих наиболее сильное воздействие на здоровье при радиоактивных выпадениях: йоде, теллуре и цезии. По словам директора по безопасности ядерного топливного цикла IRSN Тьерри Шарля, которого цитирует «Platts», выброс этих элементов на АЭС «Фукусима» составил на 17 марта около 7,5 x 1017 беккерелей. Он отметил также, что IRSN провел расчеты на основании данных об инвентарном количестве радиоактивного материала, содержавшегося в трех реакторах, где произошел частичный расплав активной зоны (энергоблоки №№1,2 и 3), и допуска о масштабе разрушения топлива. По оценке французских экспертов, на трех энергоблоках произошел выброс летучих элементов в объеме, равном в сумме выбросам одной полной активной зоны. [3]

Американский институт проблем науки и международной безопасности подтвердил мнение французского Агентства по ядерной безопасности, которое оценило аварию на японской атомной станции "Фукусима-1" в шесть баллов по международной семибалльной шкале, передает Би-би-си. Представители института отметили, что взрывы на АЭС и последующие пожары "значительно ухудшили ситуацию" и приблизили ее к шестому уровню опасности. Они уточнили, что, "к сожалению, обстановка может достичь седьмого [3].

Итак, на сегодняшний день, мы имеем потерю охлаждения активных зон 3-х реакторов и бассейнов-хранилищ ОЯТ, взрывы водорода на 4-х блоках (информации о тепловых взрывах не поступало), пожары, осушение и разогрев отработанного топлива в бассейнах-хранилищах ОЯТ на 4-х блоках с проблемами на 5 и 6, плавление топлива на 1,2 и 3 блоках, выбросы радиоактивности. Более полная хронология приведена в [3].

И весь этот букет еще не привел к стабильному состоянию и через три недели после начала аварии. Так какие уроки уже сегодня можно извлечь из аварии в Японии?

Урок № 1: Уроком номер один должно быть политическое решение, что делать с выработавшими проектный ресурс блоками, на которых ранее предполагалось продлить срок эксплуатации на 10-15 лет. Энергоблоки 1-4 на АЭС Фукусима-1 относится как раз  к такому типу блоков. При проектном сроке в 30 лет, блок № 1, например, проработал 40 лет, при этом, предполагалось продлить срок его эксплуатации еще на 10 лет. Общеизвестно, что за 40 лет сообщество выработало новые требования, например, [1] и [2], которым старые блоки просто не удовлетворяют. Получается двойная бухгалтерия, новые блоки мы строим в соответствии с новыми требованиями, а эксплуатируемые продлеваем в лучшем случае с «косметической» модернизацией, скорее направленной на увеличение выработки, чем на увеличение безопасности. При этом заведомо знаем, что они не удовлетворяют новым требованиям к АЭС, но молчаливо думаем: «Авось пронесет?». Конечно, при этом выпускается масса обосновывающих продление документов и анализов, которые призваны обосновать безопасность, но изначально в своей основе они имеют цель не обосновать безопасность, а обосновать требуемое продление. Только расчетного обоснования безопасности явно недостаточно, требуются, как минимум, экспериментальные обоснования продления срока эксплуатации и серьезная модернизация концепции безопасности и систем безопасности блоков с продленным сроком эксплуатации. Образцом стратегии действий при продлении срока службы может быть подход специалистов Финляндии, когда они скрупулезно подошли к проблеме запроектных аварий и сделали действительно серьезные модернизации для выполнения концепции удержания расплава активной зоны внутри корпуса реактора за счет наружного охлаждения корпуса реактора. При этом надо учитывать факт, что еще при создании АЭС, уровень безопасности проекта ВВЭР-440, реализованного в Финляндии, сам по себе был выше, чем в  проектах, реализованных в СССР и странах Восточной Европы. Необходим расчет рисков от продления срока эксплуатации и сопоставление с получаемыми локальными доходами от эксплуатации в продленном режиме. На сегодняшний день минимальные издержки на блоках с продленным ресурсом, например в США, приносят баснословные прибыли, из-за которых топ-менеджеры не хотят видеть возможных рисков от аварий. Всем известно, что бесплатный сыр может быть только в мышеловке, однако каждый думает, что расплата за «сыр» будет не на его отрезке жизни или руководства.

Урок № 2: Когда сегодня слышатся бравые возгласы, что с нашими блоками этого не могло бы случиться, то не надо слишком обольщаться. Да, действительно, надо еще постараться, чтобы довести наши блоки до состояния на АЭС Фукусима-1. Однако, какая-то ненулевая вероятность все равно остается. Ни один наш проект не застрахован от отказа по общей причине. Концепция физического разделения каналов безопасности по пространственному принципу не спасает. Например, на АЭС с ВВЭР-1000, в подобных Фукусиме условиях, все брызгальные бассейны, которые играют роль отвода тепла конечному поглотителю, были бы забиты грязью и мусором (это возможно и в случае мощного наводнения), и насосы подачи охлаждающей воды из брызгальных бассейнов отказали бы. Это может произойти в не зависимости от того, 1 или 3 или 4 канала безопасности реализовано на АЭС. Все дизеля также оказались бы затоплены, так как они находятся на одной отметке в отдельных зданиях вокруг контайнмента. Спасти от отказа по общей причине может только принцип разделения каналов по физическому выполнению функции, например, один канал активный, другой пассивный на принципе гравитации, третий на принципе пневмо или гидро подачи и т.д. Пока в требованиях к проектированию АЭС этот принцип заложен только для систем глушения реакции в активной зоне, однако опыт Фукусима-1 показывает, что и каналы систем отвода тепла конечному поглотителю должны строиться на принципе физического различия исполнения функции безопасности. Таким образом, уроком номер 2, должно стать более пристальное внимание к проблеме отказов по общей причине и пересмотр концепции построения каналов систем безопасности. Многие могут возразить, что это приведет к удорожанию проекта, однако никто пока не подсчитал, сколько мы уже потеряли от Фукусима-1, сколько еще потеряем, не считая урона от падения имиджа атомной энергетики в глазах мировой общественности. Если кто-то считает, что от аварии на Фукусима-1 теряют только японцы, то он глубоко ошибается.

  Урок № 3: При всем внимании в предыдущие годы к противоаварийному управлению (процедуры, тренировки, расчеты) действия противоаварийного персонала в первые часы и дни показывают полную растерянность и неготовность к подобным ситуациям. До сих пор полномасштабные тренажеры АЭС и программы тренировок на них не включают запроектные аварии с расплавлением активной зоны, а программное обеспечение расчета таких аварий в реальном масштабе времени если и разрабатывается, то в единичных экземплярах и без серьезной верификации на экспериментальных данных. Не применяется технология 3-D «виртуальной действительности», хотя в других отраслях эти методы уже давно разработаны. Требовать от эксплуатирующего персонала знаний в области запроектных аварий невозможно, так как вся программа их обучения и тренинга и технические средства обучения рассчитаны только на проектные аварии. Пришло такое время, когда необходима команда специалистов одна на все блоки страны, например, периодически проходящая тренинги на тренажере запроектных аварий, которая могла бы в течении 1-2 часов прилететь на аварийный энергоблок и взять управление запроектной аварией на себя. В процессе подготовки на тренингах эта команда должна отрабатывать различные непроектные решения по смягчению последствий запроектных аварий и, по сути, работать в режиме дежурства и круглосуточной готовности вылететь на аварийную площадку АЭС. Подобная система существует во Франции, где в случае выхода аварии за проектные пределы, управление аварией передается специальной обученной команде. Возможно, будет целесообразно организовать такие команды на международном уровне под эгидой МАГАТЭ, так как аварии на АЭС носят глобальный характер, выходящий за рамки национальных интересов. Это будет особенно актуально при расширении географии распространения АЭС в страны с низким уровнем культуры безопасности и опытом эксплуатации АЭС.

Урок № 4: Все модернизации и работы по снижению издержек, дающие копеечный эффект, могут в один день быть в десятки и сотни раз перекрыты потерями от подобных аварий, поэтому системный поиск уязвимости АЭС должен проводиться не когда «клюнет петух …», а постоянно, вплоть до выделения в тарифе на отпускаемую электроэнергию определенной доли на эти работы, с целью исключения подобных сценариев. Сюда же надо приплюсовать еще и поиск уязвимых точек для атаки террористов и разработку антитеррористических мероприятий. Как признали эксперты в [4]: «Мы знаем, что природная склонность человека к самоуспокоению может привести к эрозии режима ядерной безопасности, т.е., если мы не занимаемся повышением безопасности постоянно, уровень безопасности снижается.»

Урок № 5: Хорошо, на мой взгляд, сформулировал урок Фукусимы неизвестный автор на сайте «Proatom.ru» в комментариях к заявлению экспертов [4]: «Проекты реакторных зданий первых 4 реакторов Фукуcимы показали, что 9-бальное землетрясение приводит к нарушению герметичности мокрых хранилищ ОЯТ, появлению течей воды из этих хранилищ и оголению хранящегося ОЯТ. Вот главная опасность Фукуcимы. …Вот принципиальные и очевидные ошибки проекта: «висящие» хранилища, маленький контайнмент, сброс избыточного давления из контайнмента в здание, отсутствие систем длительного отвода остаточного энерговыделения без электропривода. Само наличие огромного количества ничем не прикрытого ОЯТ, стоящего на открытом воздухе после повреждения реакторного здания - это общий системный просчет всех проектов АЭС во всех странах. Урок с хранилищами - это главный урок Фукуcимы. Проекты должны кардинально решать проблему отвода остаточного энерговыделения от ОЯТ на АЭС с учетом возможности потери охлаждающей воды. Кроме того, нужно принципиально снижать количество хранимого на АЭС ОЯТ.»

Урок № 6: Требуется серьезная работа и в МАГАТЭ. К сожалению, эта организация превратилась в инертную бюрократическую машину, выпускающую тонны документов, прочитать которые не каждый бы отважился, жизни не хватит. Все-таки, от МАГАТЭ мы ждем более существенной роли в деле инспекции и мониторинга безопасности на АЭС в мире, а в некоторых странах с низкой культурой безопасности и прямой ответственности за безопасность на АЭС и других ядерных объектах. Мы не увидели серьезной помощи от МАГАТЭ японским специалистам в данной ситуации.

Генеральный директор МАГАТЭ Юкия Амано заявил: "Я уверен, что один урок (из событий на японской АЭС "Фукусима Дайичи") уже очевиден. Нынешняя система международного обмена информации при ЧС должна быть пересмотрена. Она создавалась, в основном, после чернобыльской катастрофы в 1986 году и до информационной революции. Она отражает реальности 80-ых годов, а не XXI века. Скорость, с которой распространяется сегодня информация, и огромные объёмы информации в публичном доступе - одно из тех значительных изменений, которые произошли с тех пор. Интернет и телевещание дают постоянные обновления о развитии кризиса (причём не всегда точные) глобальной аудитории. В зону ответственности МАГАТЭ входит предоставление авторитетной и проверенной информации "так скоро, как возможно". Но в рамках нынешней системы это занимает время и наталкивается на ряд ограничений. Мы не являемся сторожевыми псами ядерной безопасности, и ответственность за ядерную безопасность ложится на государства. МАГАТЭ выступает как хаб для международного сотрудничества, помогает вводить стандарты безопасности и предоставляет экспертные советы по лучшим практикам".

Заключение.

 Если примерить сценарий аварийной ситуации на АЭС Фукусима – 1 к новым проектам АЭС, например, АЭС-2006, АР1000, EPR, то, пожалуй, только на АР1000 не будет достигнуто плавление топлива, при условии, что после 72 часов каким либо образом все же подадут электричество или воду для капельного орошения металлического контайнмента. Как уже отмечалось выше, для АЭС-2006 слабым звеном будут брызгальные бассейны, которые откажут во всех активных каналах. Заведутся ли дизеля после 10 метрового цунами? Навряд ли, они все расположены в затапливаемой зоне. Спасут ли пассивные системы отвода тепла от парогенераторов? Есть определенные сомнения, так как имеется механический узел открытия воздушных каналов пассивных теплообменников, который может отказать из-за землетрясения или цунами. От радиоактивных выбросов может спасти ловушка, но есть вероятность, что реактор мы потеряем навсегда. С EPR примерно такая же ситуация, ловушка может спасти от выброса радиоактивных материалов за пределы контайнмента, но реактор будет потерян. Назрела пора применить подходы безопасности реакторов 4 поколения к легководным тепловым реакторам, например, как в проекте IRIS фирмы Westinghouse (7 суток без вмешательства оператора), и интенсифицировать исследовательскую программу по быстрым реакторам.