Описание состояний и физико-химических свойств ядерных материалов, которые находятся внутри Саркофага над 4-м блоком ЧАЭС

Основная опасность Саркофага обуславливается наличием внутри сооружения долгоживущих радиоактивных веществ, с суммарной активностью около 20 МКи. Радиоактивные вещества являются открытыми источниками ионизирующего излучения, с наличием ядерных материалов, количество которых, по самым консервативным оценкам, составляет около 200 тон (по данным Национального доклада Украины – 2006 года).

На данный момент провести точные оценки количества ядерных материалов внутри ОУ является крайне сложным и мало возможным. Это объясняется тем, что часть топлива, которое находится внутри ОУ, пока еще не удалось обнаружить. Ученые-исследователи не смогли добраться к ряду мест в объекте, где могут находиться значительные количества топлива. Отсутствие точных данных о количестве ядерных материалов внутри ОУ и их состоянии обуславливает статус данного объекта как ядерно-опасного.
Исследования Саркофага сегодня, а также контроль за его состоянием, который осуществляет персонал ЧАЭС, призваны ответить на такие вопросы:
– является ли действительно объект “Укрытие” ядерно-опасным объектом?
– возможно ли, при любом стечении случайных событий, возникновение критичности в любом из скоплений топливосодержащие материалы (ТСМ)?
– если опасность критичности существует, то какую угрозу это может представлять для персонала и окружающей среды?
– какие контрмеры следует применить для снижения этого риска?
Что бы понять суть поднятых проблем необходимо знать главное – что собой представляют ядерные материалы, которые, вот уже больше 20-ти лет, находятся под объектом «Укрытие». На данной странице мы попытаемся дать краткую характеристику этим, по своему уникальным, веществам. Информация представленная ниже была получена специалистами ИПБ АЭС (МНТЦ «Укрытие»), а также специалистов Курчатовского института при исследовании объекта «Укрытие».
Под ядерно-опасными материалами специалисты понимают вещество, которое содержит ядерное топливо разрушенного реактора Чернобыльской АЭС. Материалы, в состав которых входит ядерное топливо еще называют топливосодержащими материалами.
ТСМ – поврежденное в результате запроектной аварии ядерное топливо бывшего 4-го энергоблока ЧАЭС, независимо от его физико-химического состояния, тепловыделяющие сборки бассейна выдержки кассет 4-го блока, а также любые материалы (фрагменты активной зоны, смеси, расплавы, растворы, химические соединения, пыль и др.), в составе которых в заметном количестве содержится ядерное топливо (т.е. его концентрация составляет более 1 весового %).
В результате натурных исследований было установлено, что облученное ядерное топливо внутри объекта «Укрытие» находится в виде следующих модификаций ТСМ:
– фрагменты активной зоны, большая часть которых, как предполагается в настоящее время, выброшена при взрыве на верхние этажи блока, в частности, в центральный зал
– мелкодиспергированное топливо (пыль), горячие топливные частицы; размеры их изменяются от долей микрона до сотен микрон, они наблюдаются практически во всех помещениях объекта «Укрытие» (внешний вид топливных частиц);
– застывшие лавообразные топливосодержащие массы (ЛТСМ), которые образовались во время активной стадии аварии при высокотемпературном взаимодействии топлива с конструкционными материалами блока;
– вторичные урановые минералы, образовавшиеся из растворов ТСМ (в основном водных) в виде кристаллических новообразований.
Фрагменты активной зоны представляют собой части элементов конструкции и материалов активной зоны (АЗ) реактора РБМК-1000. К АЗФ относятся фрагменты ТВК, ТВС, ТВЭЛ, включая отдельные топливные таблетки и их фрагменты.
faz

Фрагменты активной зоны реактора (материалы архива МНТЦ “Укрытие”)

Во время аварии большое количество фрагментов активной зоны было выброшено из шахты реактора на верхние этажи 4-го блока и на окружающую его территорию. Тепловыделяющие сборки (ТВС), ТВЭЛы, топливные таблетки и их отдельные части были обнаружены на площадках вентиляционной трубы, на крыше деаэраторной этажерки, машзала, ВСРО, крышах сооружений 3-го блока, в центральном зале.
При всплеске мощности за счет выделения газообразных продуктов деления по границам зерен, из которых спрессована топливная таблетка, образовались топливные частицы (размеры составляли десятки и сотни микрон). Выброс этих частиц произошел, в основном, при первоначальном взрыве.
Во время взрыва и в период активной стадии аварии происходило также окисление ядерного топлива и образование «малых» топливных частиц (средний диаметр 3 – 4 мкм). Он совпадает с размером зерен (кристаллитов) диоксида урана. Такие частицы выносились потоками нагретого воздуха, и их выпадения существенны вплоть до расстояний в несколько десятков километров от блока. Больше информации о топливных частицах представлено на странице «Типы радионуклидного загрязнения».
Лавообразные топливосодержащие массы представляют собой гетерогенные стеклообразные массы коричневого или черного цвета с включениями различной природы. На первых этапах изучения ЛТСМ их называли черной или коричневой керамикой.
tsm

Лавообразные материалы (коричневая керамика) в басейне-барботере.
(материалы архива МНТЦ “Укрытие”)

tsmШлакообразные, гранулированные ТСМ – образовались при контакте «коричневой керамики» с водой.
(материалы архива МНТЦ “Укрытие”)

Цвет черной керамики обусловлен дисперсными включениями окислов урана и, в основном, радиационными дефектами. После переплавки она приобретает бледный бутылочно-зеленый цвет, характерный для силикатных стекол с примесями железа. Цвет коричневой керамики обусловлен, в основном, окислами железа и урана.
Лавообразные материалы, содержащие ядерное топливо, обнаружены во многих подреакторных помещениях. В их составе содержится значительная часть урана, находившегося до аварии в активной зоне, и значительная часть радионуклидов, которые были наработаны в реакторе за время эксплуатации.
Во время активной стадии аварии центром образования и распространения ЛТСМ стало подаппаратное помещение, точнее, его юго-восточная часть. Под действием выделяющегося тепла расплавлялись материалы активной зоны, строительные конструкции, металл, бетонные блоки, попавшие в шахту реактора и т.п. В состав расплава входило и топливо. По мере увеличения массы расплав распространялся по полу помещения, достигал краев паросбросных клапанов, переливался внутрь и попадал в нижние помещения, созданные для локализации пара при проектной аварии. Эти помещения – это парораспределительный коридор и два этажа бассейна-барботера.
Специалисты выделяют три основных потока ЛТСМ: большой вертикальный, малый вертикальный и большой горизонтальный.
Вторичные урановые минералы представляют собой кристаллические топливосодержащие новообразования, в составе которых были выделены урановые минералы: резерфордин, эпиянтиннит, студитит.
Необходимо отметить, что впервые эти вещества были обнаружены в сентябре 1990 года. Они имеют вид ярко-желтых пятен и разводов относительно плотных мелкозернистых корочек с наросшими на них щетками бесцветных, прозрачных, белых и желтых кристаллов размером порядка десятков и даже сотен микрон.

VN:F [1.9.10_1130]
Рейтинг: 4.9/5 (Голосов: 9)
Документы ЧАЭС: Саркофаг, Ядерные Топливосодержащие материалы, 4.9 out of 5 based on 9 ratings
Опубликовать в:
  • Facebook
  • В закладки Google
  • email
  • Twitter
  • Добавить ВКонтакте заметку об этой странице
  • Мой Мир
  • Яндекс.Закладки
  • LiveJournal
  • Google Buzz
  • Одноклассники
  • Blogger

Оставить комментарий