Человеческий фактор, стихийные бедствия и технические проблемы увеличивают риски, связанные с производством атомной энергии. Выброс радиоактивных материалов в атмосферу может вызвать лучевую болезнь, увеличить заболеваемость раком и генетическими дефектами. Известно, что ядерные аварии также влияют на окружающую среду, воздействуя на почву, воду, животных и растения.
По данным Международного энергетического агентства (МЭА), на долю атомной энергии приходится около 10% мирового производства электроэнергии. Она также является вторым по величине источником низкоуглеродной энергии. Ядерная энергия обычно получается в результате деления ядер - расщепления атомных ядер. Деление ядер может происходить как в виде цепной, так и нецепной реакции. Тем не менее, ядерные энергетические реакторы обычно работают по цепной реакции, когда при каждом делении образуются нейтроны, которые могут вызывать дальнейшие реакции деления, что приводит к самоподдерживающейся реакции.
Для этого процесса обычно используется уран-235, поскольку он легко делится на более мелкие ядра при столкновении с нейтронами. В результате выделяется огромное количество энергии, образуются тепло и пар, которые затем используются для привода турбин, вырабатывающих электричество. Однако уран-235 является радиоактивным материалом. Это означает, что он испускает ионизирующее излучение, способное повреждать живые ткани и вызывать долгосрочное воздействие на окружающую среду. Это серьезная проблема, связанная с использованием ядерной энергии, как мы видели в ряде ядерных катастроф.
Человеческие ошибки, стихийные бедствия и неисправность оборудования - все это привело к самым страшным ядерным авариям. Вот некоторые из них:
Чернобыльская катастрофа.
Дата: 26 апреля 1986 года.
Причины: Человеческий фактор и недостатки конструкции реактора.
Последствия: Согласно официальному, международно признанному количеству погибших, 31 человек умер непосредственно в результате аварии, в то время как ООН оценила, что 50 смертей могут быть непосредственно связаны с катастрофой. В 2005 году ООН прогнозировала, что еще 4 тыс. человек могут в конечном итоге умереть в результате воздействия радиации.
Хотя консенсус по-прежнему не достигнут, а статистические данные подвергаются ожесточенным спорам, некоторые утверждают, что число погибших от рака, вызванного радиационным воздействием в Чернобыле, может достигать десятков и даже сотен тысяч человек. Радионуклиды, полученные в результате аварии, были обнаружены в растениях, почве, воде, животных и продуктах животного происхождения (таких как молоко и шерсть).
Классификация Международного агентства по атомной энергии (INES): Уровень 7 (максимальная степень тяжести).
В ночь на 26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции, расположенной недалеко от города Припять на Украине, перегрелся и взорвался реактор РБМК-1000.
Операторы пытались смоделировать отключение электроэнергии, чтобы проверить реакцию систем безопасности реактора. В частности, они хотели оценить способность турбин реактора обеспечить достаточную мощность для охлаждения активной зоны реактора в случае его остановки.
Однако для этого они нарушили протоколы безопасности, отключив механизмы автоматического отключения и снизив мощность до опасно низкого уровня. Кроме того, реактор №4 в Чернобыле имел недостаток конструкции, а именно положительный коэффициент пустотности. Когда вода (теплоноситель реактора) превращалась в пар, она становилась менее эффективной для замедления нейтронов, и реактивность реактора возрастала. По мере того как реактор №4 становился все более реактивным, он производил все больше пара и все больше энергии, пока не произошел скачок тепла и мощности, что в итоге привело к паровому взрыву, разрушившему активную зону реактора и выбросившему в воздух значительное количество радиоактивных материалов.
Во время второго взрыва загорелся графитовый замедлитель реактора, в результате чего работники станции и пожарные получили высокие дозы радиации. По меньшей мере 30 из них умерли в течение нескольких недель после взрыва.
Жители Припяти были эвакуированы через 36 часов после взрыва; у многих из них уже начали проявляться симптомы радиационного отравления. По мере распространения радиоактивного загрязнения зона эвакуации была расширена, и была создана Чернобыльская зона отчуждения. Сегодня площадь этой запретной зоны составляет около 2,6 тыс. кв. км.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 600 тыс. человек в Советском Союзе подверглись радиационному облучению в результате этой аварии. Сообщалось, что это привело к увеличению числа случаев рака среди жителей пострадавших районов.
Фукусимская катастрофа.
Руководитель группы МАГАТЭ по установлению фактов Майк Уайтман осматривает реакторный блок № 3 на АЭС "Фукусима-1", чтобы оценить ущерб.
Дата: 11 марта 2011 года.
Причина: Стихийное бедствие.
Последствия: В результате стихийного бедствия погибло около 2313 человек, более 100 тыс. человек были эвакуированы, произошло загрязнение суши и моря.
Классификация INES: Уровень 7 (максимальная степень тяжести).
11 марта 2011 года у северо-восточного побережья Японии произошло землетрясение магнитудой 9,0. На атомной электростанции «Фукусима-1», эксплуатируемой Токийской электроэнергетической компанией (TEPCO), реакторы обнаружили землетрясение и автоматически отключились.
Однако землетрясение вызвало мощное цунами, высота волн которого достигала 40 метров, и электростанция оказалась на его пути. Цунами преодолело морскую стену и вывело из строя аварийные дизель-генераторы (EDG), обеспечивавшие резервное питание для прокачки охлаждающей жидкости по активной зоне реактора, которая оставалась горячей, несмотря на остановку.
Без надлежащего охлаждения активные зоны реакторов начали перегреваться, что привело к частичному расплавлению топливных стержней. Последовали химические взрывы, а радиоактивные вещества просочились в воздух и морскую воду. Более 300 тыс. человек были эвакуированы, поскольку зона отчуждения вокруг электростанции достигла 30 км.
Благодаря масштабным работам по очистке и дезактивации большинство районов в зоне отчуждения были вновь открыты с 2014 года. В 2022 году последним был открыт город Футаба, пять км от электростанции. Однако только 18% населения, проживавшего до аварии, захотели вернуться в муниципалитеты в эвакуированной зоне.
Реакторы были охлаждены водой, а загрязненная вода хранилась в резервуарах, пока не была сброшена в океан, несмотря на международное противодействие.
Кыштымская катастрофа.
Дата: 29 сентября 1957 года.
Причины: Отказ оборудования и человеческий фактор.
Последствия: Радиационное облучение примерно 270 тыс. человек. Радиационное заражение животных, растений, продуктов питания, воды и земли. Вероятная гибель сотен людей.
Классификация INES: Уровень 6 (серьезная авария).
Кыштымская катастрофа произошла 29 сентября 1957 года на производственном объединении «Маяк», ядерном комплексе, более известном под кодовым названием «Челябинск-40», недалеко от города Челябинска на восточных склонах центральных Уральских гор в Советском Союзе.
Комплекс занимался переработкой ядерного топлива и изготовлением плутония для использования в ядерном оружии. По этой причине он содержал большое количество радиоактивных отходов.
Жидкие отходы хранились в подземных резервуарах, один из которых имел неисправную систему охлаждения. Более года содержимое резервуара неуклонно нагревалось от радиоактивного распада, пока не взорвалось с силой, эквивалентной примерно 70 тоннам тротила.
Взрыв поднял в воздух шлейф радиоактивных осадков. Шлейф распространился на сотни км, пройдя через регион с сотнями тысяч жителей. Основная зона заражения имела радиус около 100 км. Сейчас эта территория называется Восточно-Уральским радиоактивным следом (ВУРС).
Во время Кыштымской катастрофы советское правительство проводило политику секретности в отношении ядерной деятельности. Фактически, потребовалась неделя, чтобы принять решение об эвакуации 10 тыс. местных жителей, многие из которых уже страдали от радиационного отравления. Дома, животные, растения и земля были заражены радиацией, продукты питания и корм для животных. Погибли сосны, что сказалось на дикой природе.
Теперь мы знаем, что около 23 тыс. кв. км. земли было загрязнено и что по меньшей мере 270 тыс. человек подверглись воздействию радиоактивных осадков, выпавших в результате инцидента.
Пожар в Виндскейле.
Дата: 10 октября 1957 года.
Причина: Дефект конструкции реактора.
Последствия: Широкомасштабное радиационное загрязнение, запрет на продажу молока, возможные долгосрочные последствия для здоровья.
Классификация INES: Уровень 5 (авария с более широкими последствиями).
Пожар в Уиндскейле - ядерный инцидент, произошедший 10 октября 1957 года на ядерном объекте Уиндскейл (ныне Селлафилд) в Англии. Завод состоял из двух реакторов с графитовыми моделями, которые использовались для производства плутония для программы ядерного оружия Великобритании.
Авария произошла во время планового нагрева активной зоны реактора, предназначенного для регулирования уровня энергии Вигнера, которая накапливалась в результате смещения атомов углерода в кристаллической структуре графита после многократной нейтронной бомбардировки. Эту энергию необходимо было регулярно отжигать с помощью процесса нагрева, который высвобождал энергию.
Однако на этот раз реактор перегрелся до 400°C, даже после отжига. Через три дня после первого обнаружения аномалии нагрева, когда попытки охладить реактор не увенчались успехом, загорелся перегретый топливный картридж. Охлаждающие вентиляторы, которые были ускорены, чтобы помочь охладить реактор, подпитывали пламя. Были предприняты усилия по тушению пожара, в том числе закачивание углекислого газа и воды в груду, что в итоге позволило охладить реактор до стабильной температуры.
Однако в результате пожара радионуклиды распространились по Великобритании, Уэльсу и частям Северной Европы. Из-за возможности употребления коровами зараженной травы британское правительство ввело запрет на молоко для коров, выращенных в районе реактора площадью 520 кв. км.
Хотя поначалу авария преуменьшалась, со временем с пожаром стали связывать случаи заболевания раком и генетические нарушения в пострадавшем районе. Это самая страшная ядерная авария в истории Великобритании.
Остров Три Майл.
Дата: 28 марта 1979 года.
Причины: Человеческая ошибка, приведшая к аварии с потерей охлаждающей жидкости и частичному ядерному расплавлению.
Последствия: Массовая эвакуация.
Классификация INES: Уровень 5 (авария с более широкими последствиями).
Авария на АЭС «Три-Майл-Айленд» произошла 28 марта 1979 года на атомной электростанции «Три-Майл-Айленд» недалеко от Харрисбурга.
Авария началась с относительно небольшой неисправности во вторичном контуре охлаждения, которая привела к повышению температуры теплоносителя первого контура. Хотя реактор был автоматически остановлен, приборы не зарегистрировали неспособность закрытия перепускного клапана. Это привело к значительной потере теплоносителя первого контура, что позволило остаточному теплу распада накопиться в активной зоне реактора, что привело к серьезным повреждениям.
Операторы не заметили этого, и реактор продолжал терять теплоноситель, пока не обнажилась верхняя часть активной зоны реактора, и сильное тепло вызвало частичное ядерное расплавление. Радиоактивные изотопы просочились в охлаждающую воду. Когда это было обнаружено, все здание защитной оболочки было заражено радиоактивным газом.
Начальство «Три-Майл-Айленд» объявило чрезвычайную ситуацию. Беременные женщины и дети дошкольного возраста в радиусе пяти миль от станции были эвакуированы через два дня после аварии, так как уровень радиации в этом районе повысился. К 30 марта 1979 года, зона эвакуации была расширена до 30 км.
Независимые медицинские исследования не выявили никаких признаков аномального количества раковых заболеваний в этом районе в течение нескольких лет после аварии. Однако ликвидация последствий аварии заняла почти 12 лет и обошлась примерно в $973 млн, что сделало аварию на «Три-Майл-Айленд» самой серьезной в истории американской коммерческой атомной энергетики.