ANALYSIS OF THE CAUSES AND CONSEQUENCES OF THE ACCIDENT

11 марта 2011 года, сразу после появления первых информационных сообщений о катастрофическом землетрясении и вызванном им цунами у восточных берегов Японии, а также последовавшими вследствие этого проблемами с охлаждением реакторных установок АЭС «Фукусима-1», Технический кризисный центр (ТКЦ) ИБРАЭ РАН был переведен в режим повышенной готовности в полном штатном составе.

В соответствии с регламентами и распоряжением Правительства Российской Федерации, эксперты кризисного центра должны были обеспечить круглосуточную научно-техническую поддержку НЦУКС МЧС России и СКЦ Росатома по следующим направлениям:

• прогнозирование ситуации на АЭС Японии (во взаимодействии с Госкорпорацией «Росатом»);
• прогнозирование радиационной обстановки в зоне АЭС (Фукусима-1,-2) при неблагоприятных сценариях развития;
• прогнозирование радиационной обстановки на территории России при неблагоприятном развитии ситуации на АЭС Японии (совместно с Росгидрометом, НПО «Тайфун»).

Работа ТКЦ ИБРАЭ Ран осуществлялась во взаимодействии с организациями Росатома через «оперативный штаб» Госкорпорации и совместно со специалистами МЧС России, Росгидромета (НПО «Тайфун») и ГМЦ

Кроме того, авария на АЭС «Фукусима-1» вызвала резонансную реакцию в обществе и потребовала оперативно информировать население о ситуации на станции и возможных последствиях. Эксперты ИБРАЭ РАН активно привлекались пресс-службами МЧС России и Госкорпорации «Росатом» для объективного информирования общественности, что в значительной степени позволило снизить уровень обеспокоенности населения Дальнего Востока России, избежать панических настроений.

Возможность неблагоприятного развития аварии с плавлением активной зоны и выходом значительной части радионуклидов за пределы защитных барьеров из трех автоматически остановленных после землетрясения реакторов АЭС «Фукусима-1» и хранилища отработавшего ядерного топлива четвертого энергоблока рассчитывалась специалистами ИБРАЭ РАН с помощью разработанного в Институте кода СОКРАТ. Результаты вычислений были использованы для количественных оценок, определяющих возможную временную динамику развития аварии, в том числе:

• активность продуктов деления в активной зоне и в бассейне выдержки отработавшего топлива;
• изменение мощности остаточного тепловыделения, радионуклидный состав и динамика выхода продуктов деления из твэлов под защитную оболочку реакторов и в окружающую среду при ухудшении аварийной ситуации на АЭС;
• последовательность и время возникновения ключевых событий (потеря конечного стока тепла, осушение, разогрев и разрушение активной зоны, сброс давления в реакторе и защитной оболочке, взрыв водорода);
• состояние и степень возможного повреждения активной зоны и корпуса реактора в различные моменты времени протекания аварии;
• возможность детонации водорода.

Таблица 1 - Фактическое и рассчитанное ТКЦ ИБРАЭ РАН время взрывов водорода на АЭС «Фукусима-1» в марте 2011 года

В дальнейшем многие технологические процессы на аварийных блоках АЭС «Фукусима-1» вышли из-под контроля персонала, была утрачена ясность в интерпретации отдельных событий, в том числе связанных с происходившими в последующие несколько суток выбросами радиоактивных веществ. В этих условиях мониторинг за загрязнением различных объектов внешней среды в районе размещения АЭС и за его пределами стал действенным инструментом анализа ситуации и прогнозирования возможных последствий.

Первый прогноз возможной радиационной обстановки в районе г. Владивостока, в предположении о неблагоприятном сценарии развития событий на четырех блоках АЭС «Фукусима-1» и продвижении радиоактивного облака в сторону Приморского края, был подготовлен вечером 11 марта 2011 г. и направлен экспертами ТКЦ ИБРАЭ РАН в НЦУКС МЧС России 12 марта 2011 г., т.е. задолго до радиоактивного загрязнения значительных территорий Японии. Результаты расчетов показали, что при всех возможных консервативных предположениях (вплоть до плавления топлива трех реакторов и в бассейне хранения отработавшего топлива, интенсивных осадков в районе Владивостока и др.) облучение жителей города не превысит 10 мЗв за первый год, т.е. мероприятия по защите населения не потребуются.

Дальнейшая обработка поступающей информации позволила начать работы по моделированию атмосферного переноса радионуклидов на основе лагранжевой стохастической методики расчета дисперсии радионуклидов в атмосфере. Данная методика позволяет рассчитывать распространение, выпадение радионуклидов от источника произвольного нуклидного состава с учетом цепочек распада в соответствующих метеорологических условиях. Она представляет вычислительное ядро разработанного в ИБРАЭ РАН расчетного кода Нострадамус.

Метеорологическую ситуацию в районе АЭС моделировали с помощью версии региональной гидродинамической модели WRF-ARW, а также возможностей Гидрометцентра России. Целью моделирования было оценить активность посуточных выбросов радионуклидов с различных реакторов аварийной АЭС, а также спрогнозировать возможность ухудшения радиационной обстановки на территории восточных регионов нашей страны.

Следует отметить, что метеорологическая ситуация с 11 по 14 марта 2011 г. была сложной и переменчивой. В это время над районом размещения АЭС «Фукусима-1» преобладал главным образом перенос воздушных масс на восток, и радиоактивные продукты воздушных выбросов с аварийных блоков АЭС сносились в Тихий океан. Однако в отдельные интервалы ветер менял направление. К 15 марта произошел поворот ветра на юг и юго-запад, в сторону суши. При этом 15 марта в связи с подходом с юго-запада мощного циклона начались интенсивные осадки, резко усилившие радиоактивное загрязнение местности.

Прогнозирование возможных траекторий переноса радионуклидов на основе анализа локальной атмосферной ситуации показало, что интенсивному радиоактивному загрязнению подвергнутся территории Японии к югу и северо-западу от АЭС «Фукусима-1». Перенос воздушных масс в сторону моря восстановился только к 20 часам 15 марта. Далее до 20 марта над АЭС преобладал умеренный западный ветер, что приводило к переносу радиоактивных выбросов АЭС в сторону Тихого океана.

Результаты моделирования показали, что в районе площадки  АЭС  «Фукусима-2» мощность дозы γ-излучения после прохождения облака могла составить 10-20 мкЗв/ч, в префектуре Ибараки - 1-2 мкЗв/ч. Это совпадает с результатами измерений мощности дозы датчиками мониторинга радиационной обстановки в точках контроля.

Аналогичные вычисления для других точек радиационного контроля позволили оценить возможную активность мощного выброса радиоактивных веществ в атмосферу со 2-го энергоблока АЭС «Фукусима-1» 15 марта 2011 г. Результаты этих оценок, в сравнении с представленными в различных публикациях расчетами суммарной активности выброса с АЭС «Фукусима-1», представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Активность выбросов радиоактивных веществ АЭС «Фукусима-1» по данным разных источников информации и оценок ИБРАЭ РАН, ЭБк

* -- оценка за 15 марта

Формирование радиоактивного загрязнения на территории Японии преимущественно произошло за счет выбросов первых двух энергоблоков АЭС «Фукусима-1». Выбросы при взрыве на третьем энергоблоке 14 марта в 11 ч 01 мин местного времени существенного влияния на радиоактивное загрязнение суши не оказали, поскольку они были существенно меньше, а также благодаря ветру, сносящему в этот период времени радиоактивные вещества в сторону океана.

Рассчетные данные по радионуклидному составу выбросов и модели распределения радионуклидов в атмосфере и океанической среде  позволили экспертам ТКЦ ИБРАЭ РАН оценить и спрогнозировать динамику формирования дозы облучения населения Японии, проживавшего в различных зонах радиоактивного загрязнения.

Большое внимание было уделено специалистами ТКЦ ИБРАЭ РАН и оценкам последствий попадания радиоактивных веществ в морскую среду за счет осаждения радионуклидов из облаков выброса, а также жидких сбросов радионуклидов при работах на разрушенных в результате аварии энергоблоках АЭС «Фукусима-1». Расчеты показали, что даже при самых консервативных вариантах загрязнения прибрежных вод в районе АЭС «Фукусима-1», с учетом направления морских течений в весенне-летний период 2011 г. опасности значимого повышения концентрации радионуклидов в морской воде и гидробионтах в районе Курильских островов и Камчатки не будет. Последующий мониторинг подтвердил справедливость этих оценок.

Заключение

В период работы Технического кризисного центра ИБРАЭ РАН в режиме чрезвычайной ситуации, связанной с аварией на АЭС «Фукусима-1», специалистам ТКЦ удалось определить и объективно оценить риск загрязнения территории Дальнего Востока нашей страны, довести до федеральных органов власти, средств массовой информации, общественности достоверную, актуальную и научно обоснованную информацию о возможных последствиях аварии для населения и окружающей среды. Было показано, что радиационная обстановка не потребует от российских властей принятия мер защиты населения.

Оценка масштаба социально-экономических последствий аварии на АЭС «Фукусима-1»

Специалистами ТКЦ ИБРАЭ РАН проведено аналитическое исследование радиологических, экономических и медико-биологических аспектов массовой эвакуации населения после аварии на АЭС «Фукусима Дайичи». Показано, что адекватные радиоэкологическим последствиям аварии финансовые затраты на эвакуацию людей из зоны отселения АЭС не превышают 200 млн долл. США. Основаниями для такой оценки являются выполненная в ИБРАЭ РАН реконструкция радиационной обстановки в префектуре Фукусима на 1 июня 2011 г., статистические данные о численности населения, покинувшего свои дома в ходе эвакуации, и предписанные нормами радиационной безопасности соответствия предотвращаемой коллективной дозы облучения населения величине потенциального экономического ущерба (в финансовом эквиваленте).
Между тем на сегодня затраты, связанные с ликвидацией последствий аварии, оцениваются по разным источникам в сумму от 100 до 200 млрд долл. (т. е., на 3 порядка выше), и во многом обусловлены популистским характером управленческих решений, принятых правительством Японии, и неадекватностью их реальным радиологическим рискам. Например, проведенные в ТКЦ ИБРАЭ РАН оценки дозовых нагрузок для населения показали, что 4/5 всех эвакуированных после аварии лиц могли бы безо всякого ущерба для здоровья продолжать жить в своих домах.