Кіріспе

Бақыланбайтын ядролық бөліну тізбекті реакциясы

Критикалық апат – бұл бақыланбайтын ядролық бөліну тізбекті реакциясы. Оны кейде сындық ауытқу, сындық қуат ауытқуы, дивергенттік тізбекті реакция немесе жай ғана сын деп те атайды. Мұндай кез келген оқиға байытылған уран немесе плутоний сияқты сынық материалдың сынық массасының қасақана жиналуына немесе орналасуына байланысты болады. Егер олар қорғалмаған ортада орын алса, қауіпті апаттар өлімге әкелетін сәулелену дозаларын шығаруы мүмкін. Әдеттегі жағдайларда, сынық реакциясы (өздігінен қуаттылықпен қамтамасыз етілетін немесе қуаттылығы артатын) тек реактордың активтік аймағы немесе қолайлы сынақ ортасы сияқты қауіпсіз қорғалған жерде ғана болуы керек. Критикалық апат, егер реакция қасақана орындалмаса, мысалы, қауіпсіз емес ортада немесе реакторды күтіп-жөндеу кезінде орын алады. Ядролық қару жасау үшін қажетті барлық ерекшеліктер кездейсоқ түрде пайда бола алмайды. Кейбір жағдайларда тізбекті реакция кезінде бөлінетін жылу бөлініп шығатын (және басқа да жақын материалдардың) кеңеюіне себеп болады. Мұндай жағдайларда тізбекті реакция төмен қуатты тұрақты күйге түсуі немесе тіпті уақытша немесе тұрақты түрде тоқтауы (сындық емес) мүмкін. Атом энергиясын дамыту тарихында кем дегенде 60 критикалық апат болды, оның 22-сі процестік ортада, ядролық реактордың активтік аймағынан немесе тәжірибелік құралымдардан тыс, ал 38-і шағын тәжірибелік реакторларда және басқа да сынақ құралымдарында тіркелді. Реакторлардың сыртында болатын процестік апаттар үлкен сәуле шығарумен сипатталса да, шығарылымдар жергілікті болады. Дегенмен, осы оқиғаларға жақын адамдар сәулеленуге ұшырап, 20-дан астам адам қаза тапты. Реактор және сынақ құралымдарының кейбір апаттарында босаған энергия едәуір механикалық зақымдануға немесе будың жарылысына әкелді.

21 тамыз 1945 || Лос-Аламос || Ғалым Гарри Даглиан сәулеленуден уланып, 25 күннен кейін плутоний шаршасына вольфрам карбиді кірпішін кездейсоқ түсіргеннен кейін қайтыс болды, бұл кірпіш кейін "шайтан ядросы" деп аталды. Кірпіш нейтрондық рефлектор ретінде әрекет етіп, массаны сындық деңгейге жеткізді. Бұл өлімге әкелген алғашқы белгілі критикалық апат еді.

21 мамыр 1946 || Лос-Аламос || Ғалым Луи Слотин Даглиан апатына қатысқан плутонийдің "шайтан ядросы" сферасын пайдаланып, ұқсас оқиға кезінде (сол кезде "Паджарито апаты" деп аталды) өзіне кездейсоқ сәуле шағылыстырды. Слотин плутоний шаршасын жоғары және төмен орналасқан нейтронды шағылыстыратын бериллийден жасалған 9 дюймдік диаметрлі екі жарты шармен қоршады. Ол ыдыстарды сәл бөлек ұстап, құрастырманы сындық емес күйде ұстау үшін бұранданы пайдаланды, бұл қалыпты ережелерге қайшы келеді. Бұранда кездейсоқ сырғығанда, ыдыстар плутонийдың айналасын жауып, құрастырманы сындық деңгейге жеткізді. Слотин құрылғыны жылдам бөлшектеді, бұл бөлмедегі басқаларды өлімге әкелетін сәулеленуден сақтап қалды, бірақ Слотин өзі тоғыз күннен кейін сәулеленуден уланып қайтыс болды. "Шайтан ядросы" ерітіліп, материал келесі жылдары басқа бомба сынақтарында қайта пайдаланылды.

16 маусым 1958 || Оук Ридж, Теннесси || Y-12 зауытында уранды өңдеуге байланысты алғашқы тіркелген оқиға болды. Әдеттегі тесікті тексеру кезінде, білместен, 55 галлондық барабанға бөлінгіш ерітінді жинауға рұқсат етілді. Апат шамамен 20 минутқа созылды және нәтижесінде сегіз жұмысшы едәуір сәулеленуге ұшырады. Өлім-жітім болған жоқ, бірақ бесеуі 44 күн бойы ауруханада жатты. Барлық сегіз жұмыскер ақырында жұмысқа оралды.

15 қазан 1958 || Винча ядролық институты || Борис Кидрич ядролық институтындағы Винчадағы ауыр сулы РБ реакторында критикалық апат болды, нәтижесінде бір адам қаза тауып, бесеуі жарақат алды. Алғашқы тірі қалғандарға Еуропада алғаш рет сүйек миін трансплантация жасалды.

30 желтоқсан 1958 || Лос-Аламос || Плутонийді тазартумен айналысатын химиялық оператор Сесил Келли ірі араластыру резервуарындағы араластырғышты қосып, резервуарда айналым пайда болды. Органикалық еріткіште еріген плутоний тұнбаның ортасына ағып түсті. Процедуралық қатеге байланысты қоспада 3,27 кг плутоний болды, ол 200 микросекундқа дейін сындық деңгейге жетті. Кейінгі бағалауларға сәйкес, Келли 3900-4900 рад (36,385-45,715 Св) сәулелену алды. Басқа операторлар ақшыл көк жарықты көрді және Келлиді сыртта тауып: "Мен күйіп жатырмын! Мен күйіп жатырмын!" Ол 35 сағаттан кейін қайтыс болды.

3 қаңтар 1961 || SL-1, Айдахо Фоллсынан 64 км батысқа қарай || АҚШ армиясының тәжірибелік ядролық қуат реакторы SL-1 орталық басқару таяқшасын дұрыс емес қолмен шығару салдарынан будың жарылысына және активтік аймақтың бұзылуына ұшырады, нәтижесінде үш оператор жарылыс күшінен қаза тауып, денелеріне тікелей тиді.

10 желтоқсан 1968 || Маяк || Орталық Ресейдегі ядролық отынды өңдеу орталығында платонийді тазарту техникалары әртүрлі еріткіштерді қолдану арқылы тәжірибе жасалып жатты. Осы еріткіштердің кейбіреулері резервуарға құйылуы тиіс емес резервуарға көшті және бұл резервуар үшін бөлінгіш қауіпсіз шектің артығын құрады. Ережеге қайшы келіп, смена бастығы екі операторға резервуардың көлемін азайтуды және еріткішті басқа ыдысқа көшіруді бұйырды. Екі оператор "импровизацияланған және бекітілмеген операцияда уақытша сақтау ыдысы ретінде платонийлі органикалық ерітіндіні сақтау үшін қолайсыз геометриялы ыдысты" пайдаланды, яғни операторлар платоний ерітінділерін дұрыс емес – тіпті пішіні жағынан да – ыдысқа құйып жатты. Еріткіш ерітіндісінің көп бөлігі құйылғаннан кейін, жарық пен жылудың жарқырауы болды. "Қорқып, оператор бөтелкені тастап, баспалдақтан төмен қашты, бөлмеден шықты". Кешен эвакуацияланғаннан кейін, смена бастығы мен сәулеленуді бақылау бастығы ғимаратқа қайта кірді. Смена бастығы сәулеленуді бақылау бастығын алдап, оқиға орнына кірді; одан кейін смена бастығын сәулеленудің өлімге әкелетін дозасымен ұрып, мүмкін, ерітіндіні еденге құюға тырысқандықтан, үшінші және ең ірі критикалық апат болды.

23 қыркүйек 1983 || Буэнос-Айрес, Аргентина, Centro Atomico Constituyentes || RA-2 зерттеу реакторындағы оператор реактордағы суды жаңадан орналастыру кезінде 3700 рад (37 Гр) сәулеленудің өлімге әкелетін дозасын алды, екеуі жарақат алды.

10 тамыз 1985 || Чжажма шығанағы, Владивосток || Ядролық қуатпен жұмыс істейтін советтік суасты қайығы К-431-дің реакторлық бак қақпағы отынды ауыстырғаннан кейін ауыстырылып жатты. Қақпа дұрыс орнатылмады және басқару таяқшаларымен бірге қайтадан көтерілуі керек болды. Сәуледен қорғау үшін қақпаны тым жоғары көтерілмейтіндей етіп, сәуледен қорғау бағанасы орнатылуы керек еді, бірақ бұл бағана дұрыс орнатылмады және басқару таяқшаларымен бірге қақпа тым жоғары көтерілді. Сағат 10:55-те бортық реактор жылдам сындық деңгейге жетті, нәтижесінде шамамен 5·1018 бөліну және жылу/будың жарылысы болды. Жарылыс жаңа отынды шығарып, машиналық бөлімдерді жойды, суасты қайығының қысым корпусын және артқы бөлігін бұзды және 70 метр қашықтықта суға түскен шатырды жартылай жойды. 4 сағаттан кейін өрт болды, одан кейін радиоактивтік ластануды бағалау жұмыстары басталды. Он адам қаза тауып, 49 адам сәулеленуден зардап шекті, ал Дунай түбегінің солтүстік-батыс бөлігі ауыр ластанды.

Көк сәуле

Көптеген сынды апаттар көк түсті жарқын шығаратыны байқалды. Осы себепті ауадағы электр ұшқындары, соның ішінде найзағай да көк түсті болып көрінеді. Чернобыль апаттық жағдайды жойғандар озон иісін қоршаған ортадағы жоғары радиоактивтіліктің белгісі деп есептеген. Бұл көк жарқын немесе "көк сәуле" су сынды жүйеге қатысқанда немесе көк жарқынды адам көзімен қабылдағанда Черенков сәулеленуімен де байланысты болуы мүмкін. Алайда, ядролық ыдыраудан шығатын төмен энергиялы зарядталған бөлшектерге қатысты емес.

Жылу әсерлері

Кейбір адамдар "жылу толқыны" сезінгенін хабарлады. Бұл жағдайға психосоматикалық реакция болуы мүмкін бе (яғни, өлімге әкелетін сәулелену дозасынан болатын сөзсіз өлімнің жоғары ықтималдығын түсінуге байланысты), әлде бұл радиацияның нәтижесінде қызудың (немесе терідегі жылу сезгішін жүйкелердің термиялық емес стимуляциясы) физикалық әсері ме? Көз куәгерлерінің баяндамалары бойынша барлық сынды жағдайларды қарап шығу көрсетті, жылу толқындары тек флуоресцентті көк сәуле (Шеренков емес жарық, жоғарыда қараңыз) байқалған кезде ғана тіркелген. Бұл екеуінің арасындағы байланыс болуы мүмкін екенін көрсетеді, және олардың бірін анықтауға болады. Тығыз ауада азот пен оттегінің шығарылым сызықтарының 30% -дан астамы ультракүлгін диапазонда, ал 45% -ы инфрақызыл диапазонда. Көрінетін диапазонда тек 25% ғана. Тері жарықты (көрінетін немесе көрінбейтін) тері бетін қыздыру арқылы сезінеді, сондықтан бұл құбылыс жылу толқынының сезіміне түсіндіру беруі мүмкін. Дегенмен, бұл түсіндірме расталмады және куәгерлер баяндаған жарықтың қарқындылығы мен сезілген жылудың қарқындылығы арасындағы айқайшылықтар болуы мүмкін. Осы мәселені зерттеуге адамдардың осы жағдайларға куә болып, өз тәжірибелері мен байқауларын егжей-тегжейлі баяндауға жеткілікті уақыт тіршілік еткен жағдайлардың аздығы кедергі келтіреді.