Уиндскейл-1957: первый крупный пожар на реакторе и его последствия
В октябре 1957 года в Великобритании загорелась графитовая кладка реактора во время планового отжига. Выброс ушёл через вентиляционную трубу, и фильтры на ней сильно уменьшили последствия. Разбираем, почему загорелся графит, что спасло ситуацию и какие требования выросли из этого случая.
В октябре 1957 года на площадке Уиндскейл в Великобритании выполняли плановую операцию: отжиг графитовой кладки реактора. Процедура считалась рутинной, её делали регулярно. В этот раз что-то пошло иначе — температура в кладке начала расти там, где её не ждали, и часть активной зоны загорелась. Пожар в реакторе с графитовым замедлителем тушили несколько дней. Радиоактивные вещества уходили в атмосферу через высокую вентиляционную трубу, на которой стояли фильтры. Эти фильтры оказались самой важной деталью всей истории.
Что такое энергия Вигнера
Реактор Уиндскейла был графитовым. Графит служил замедлителем нейтронов, и под нейтронным облучением его кристаллическая решётка постепенно искажается: атомы выбиваются из своих положений и застревают в новых. В этих смещениях накапливается энергия. Явление известно как эффект Вигнера.
Энергия не остаётся в графите вечно. При нагреве решётка частично восстанавливается, и запасённая энергия выделяется в виде тепла. Если позволить ей выделиться разом, разогрев может стать неуправляемым. Поэтому кладку периодически прогревали контролируемо — отжигали, чтобы сбросить накопленное малыми порциями. Именно такая операция и выполнялась в октябре 1957 года.
Почему рутинная операция стала аварией
Отжиг — операция нестандартная по своей природе. Реактор в это время работает не в проектном режиме: температурные поля другие, контроль ведётся по показаниям термопар, которые расположены в конечном числе точек кладки. Распределение температуры по всему объёму графита приборы не показывают — они показывают её там, где стоят.
В этом и была ловушка. Процедура опиралась на опыт предыдущих отжигов, а не на понимание того, как именно распределяется выделение энергии Вигнера по объёму. Локальный перегрев в зоне, не охваченной контролем, развился до возгорания. К моменту, когда ситуацию распознали, горела уже заметная часть кладки, и типовых средств её гашения не существовало: процедуры на такой случай никто заранее не писал.
Роль фильтров на трубе
Выброс шёл через высокую вентиляционную трубу. На ней были установлены фильтры, которые задерживали значительную часть аэрозолей. Установка этих фильтров в своё время считалась избыточной тратой и обошлась недёшево — они не требовались для нормальной эксплуатации. Во время пожара именно они многократно снизили выброс.
Это редкий в истории отрасли случай, когда можно прямо указать на конкретный элемент оборудования и сказать: без него последствия были бы существенно тяжелее. Фильтры делали ровно то, для чего барьеры и предназначены, — работали в режиме, который считался маловероятным.
Пятый уровень по шкале ИНЕС
Событию задним числом присвоен пятый уровень по международной шкале МАГАТЭ — авария с широкими последствиями. Выброс вышел за пределы площадки, потребовались ограничительные меры в прилегающем районе, в том числе по сельскохозяйственной продукции. Реактор после пожара не восстанавливали.
Три урока, ставшие требованиями
| Урок Уиндскейла | Во что он превратился |
|---|---|
| Нестандартная операция опаснее штатной | Отдельный регламент, программа работ, анализ рисков и разрешение на каждую такую операцию |
| Контроль по нескольким точкам не равен контролю состояния | Требование к достаточности и представительности контроля параметров, важных для безопасности |
| Состояние конструкционных материалов меняется со временем | Контроль старения и деградации материалов, ресурсные характеристики в обосновании безопасности |
| Фильтры на выбросе бесполезны — пока не пригодятся | Системы очистки выброса как барьер безопасности, их обслуживание и проверка эффективности |
| Аварии не было в процедурах — и её нечем было тушить | Планы противоаварийных действий для сценариев, признанных маловероятными |
Самая опасная работа на объекте — та, которую делают редко, по памяти предыдущего раза и без письменного регламента.
Как это выглядит на обычном предприятии
Графитовых реакторов у российских промышленных организаций нет. Механизм аварии при этом воспроизводится где угодно. Нестандартные работы есть на любой площадке: перезарядка источника, перемещение установки, ремонт защиты, разгерметизация оборудования, вывод из эксплуатации участка. Все они выполняются редко, все требуют отступления от обычного режима, и почти на всех можно услышать «мы это уже делали, всё было нормально».
- На каждую нестандартную работу оформляется программа: что делаем, кто руководит, какие параметры контролируем, при каких признаках останавливаемся.
- Критерий остановки формулируется заранее и в числах. «Если станет хуже» — не критерий.
- Контроль ставится там, где ожидается наихудшее значение, а не там, где удобно поставить датчик.
- Перед работой разбирается сценарий отказа и проверяется, что средства реагирования физически есть на площадке.
- Вентиляция и фильтры проверяются до работы, а не по графику раз в год.
Системы очистки выброса — не формальность
История Уиндскейла до сих пор используется как аргумент в пользу того, чтобы не экономить на системах очистки воздуха. Российские федеральные нормы и правила, размещённые в библиотеке ЯРБ, требуют для объектов использования атомной энергии предусматривать очистку газоаэрозольных выбросов и контроль их эффективности. На проверке Ростехнадзор смотрит не наличие установки, а записи: когда менялись фильтры, кто проверял эффективность очистки, каковы фактические показатели.
Что стоит взять из этой истории
Уиндскейл — редкий случай, когда авария и удачное решение оказались в одном событии. Одна часть истории показывает, как недостаток понимания процесса и отсутствие регламента превращают штатную процедуру в аварию. Вторая показывает, что барьер, установленный «на всякий случай» и годами простоявший без дела, способен изменить масштаб последствий. Обе части одинаково полезны, и обе применимы к предприятию, на котором работают с источниками излучения сегодня.
Атом-Плюс разрабатывает регламенты и программы нестандартных работ с источниками излучения, готовит разделы анализа аварий в обоснованиях безопасности, выстраивает контроль параметров и систем очистки выброса, пишет инструкции по действиям в аварийных ситуациях и готовит организации к инспекциям Ростехнадзора. Если у вас впереди нетиповая работа с источниками, оставьте заявку в форме ниже.
Фото: Methem (Mikko J. Putkonen), Wikimedia Commons, CC BY 3.0
