По последним обстрелам ЗАЭС

Из нарастания возможных последствий от обстрелов территории ЗАЭС со стороны ВСУ можно сделать вывод, что "лягушку варят медленно". Цель постепенного наращивания тяжести возможных последствий от обстрелов для меня не ясна, но в целом укладывается в логику того, что я наблюдаю на территории б.Украины.

Сначала приведём выдержку из сообщения нашего МО от 27.08.2022 г.:

Всего было выпущено 17 снарядов, четыре из которых попали по крыше спецкорпуса № 1, где хранятся 168 сборок с американским ядерным топливом фирмы «ВестингХаус».

Ещё десять снарядов разорвались в 30 метрах от сухого хранилища отработанного ядерного топлива и три – разорвались в районе спецкорпуса № 2, в котором находится узел хранения свежего ядерного топлива фирмы «ТВЭЛ» и хранилище твердых радиоактивных отходов.

И из аналогичного сообщения от 28.08.2022 г.:

Всего было выпущено девять снарядов, три из которых упали в районе спецкорпуса № 2, в котором хранится новое ядерное топливо фирмы «ТВЭЛ» и твёрдые радиоактивные отходы.

В результате попадания снарядов на территорию АЭС произошло поражение осколками линии трубопроводов. В результате второго обстрела один снаряд упал в районе 6-го энергоблока, а пять других – напротив шестой блочной насосной станции, обеспечивающей охлаждение данного реактора.

А теперь переведём его для читающей меня аудитории. Опасность обстрела СХОЯТ ЗАЭС мы уже обсуждали. Сосредоточимся на спецкорпусе.

1) В чём опасность?
--- В спецкорпусе размещены установки по очистке жидких и газообразных радиоактивных сред, промежуточное хранилище радиоактивных отходов, установка и системы дезактивации оборудования первого контура, т.е. достаточно много радиоактивной грязи, что опасно само по себе, поскольку следствием обстрела спецкорпуса может быть радиационная авария. Самое неприятное в том, что в спецкорпусе расположен узел свежего топлива АЭС.

2) Свежее ядерное топливо (СЯТ) практически не радиоактивно. В чём опасность разрушения узла свежего топлива?
--- Для начала следует вспомнить, что свежее топливо, примерно треть которого загружается в активную зону реактора взамен наиболее выгоревшего, обеспечивает избыточную реактивность активной зоне, достаточную не только для выхода энергоблока на параметры и подъёма  мощности до номинала, но и для работы на номинальной мощности в течение 300+ суток. Фактически, это означает, что свежее топливо имеет весьма серьёзные размножающие свойства.
Сам по себе узел свежего топлива (УСТ, более подробно об УСТ можно почитать тут в гл.8.3.3 или тут в разделе 2.2.10, интересно, что наиболее полная техническая информация лежит в австрийском сегменте сети) является хранилищем класса 2, т.е. в соответствии с НП-061-05 "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА НА ОБЪЕКТАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ" обеспечивается:

- расположение хранилища выше незатопляемой отметки;

- отсутствие трубопроводов с водой и другими замедлителями в хранилище;

- наличие сигнализаторов обнаружения воды и дренажных систем или насосов аварийной откачки воды, связанных с сигнализаторами обнаружения воды.

Из приведённого определения становится понятной роль воды (на самом деле, любых водородосодержащих материалов, в число которых входит и бетон) в обеспечении ядерной безопасности в УСТ.
СЯТ поступает на АЭС в транспортных упаковочных комплектах (ТУК, попросту, в сдвоенных чугунных трубах), ядерная безопасность которых обеспечивается при большинстве проектных и запроектных аварий просто за счёт геометрии расположения топлива, которую очень непросто нарушить (надо заметить, что описаны наши ТУК, ТУК для американского топлива имеют иные геометрию и материалы и оценка их поведения в запроектных авариях мне неведома). Часто СЯТ на ЧСТ хранят именно в ТУК, размещая ТУК в несколько рядов, однако, поскольку ТУК являются возвращаемой тарой, часть СЯТ в УСТ может находиться в чехлах свежего топлива (ЧСТ), и вот тут начинаются сложности... ЧСТ является неплотным контейнером, в котором можно разместить до 18 ТВС. Основное предназначение ЧСТ - транспортировка СЯТ в реакторное отделение для его установки в активную зону во время ППР (планово-предупредительного ремонта). Ядерная безопасность при размещении топлива в ЧСТ обеспечивается организационно-техническими мерами. К таким мерам, например, относится размещение в ЧСТ не более 12 ТВС по периферии. Геометрия ЧСТ, к сожалению, нарушается достаточно легко, что может привести к ядерной аварии. За более подробной информацией отсылаю к разделу 2.5.2.4.4.6 Отчёта о периодической переоценке безопасности энергоблоков 3, 4 ОП ЗАЭС, поскольку:

10) В случае повреждения конструкций УСТ и высыпания СЯТ возможно формирование критической конфигурации из топлива и воды. Анализ консервативной модели в виде гомогенной сферы из смеси топлива и воды показывает возможность возникновения критичности при массе урана ≥60 кг и радиусе полученной сферы ≥20 см, что составляет 14 % массы топлива в кассетах ТВСА.

Для справки: в одной ТВС находится около полутонны топливной композиции.

3) Всё настолько плохо?
--- Для ЗАЭС с реакторами ВВЭР-1000 всё описывается "как есть". Для более современных АЭС с ВВЭР-1200 и выше ядерная безопасность на УСТ для большинства исходных, в т.ч. запроектных событий, обеспечивается на стадии проектирования. Например, хранение СЯТ производится в стеллажах с борированными поглощающими вставками, да и сам ЧСТ выполнен в виде сплошных шестигранных труб из борированной стали.

4) Что можно сделать, чтобы минимизировать риск ядерной аварии в УСТ?
--- Первый и наиболее очевидный шаг - переместить ЧСТ с СЯТ в  более защищённое место, например, в транспортный коридор остановленного энергоблока (под гермооболочку). Однако этот вариант не без изъяна, поскольку при нештатных ситуациях на самом энергоблоке возможно срабатывание локализующих систем безопасности, в частности, спринклерной системы, с попаданием воды в ЧСТ, что крайне не желательно. Да и не разместить там все ЧСТ. Если на УСТ ЗАЭС есть пустые ТУКи, я бы разместил в них максимально возможное количество СЯТ, остальное СЯТ разместил бы в минимальном количестве на один ЧСТ с закрытием ЧСТ крышками. Никаких иных рекомендаций мне в голову не приходит.
При этом единственный способ не допустить подобное развитие ситуации - не вести на территории АЭС боевые действия.

Также я хотел бы обратить внимание на то, что:

А) Обстрел территории ЗАЭС в большинстве случаев осуществляется с пролётом снарядов и ракет РСЗО непосредственно над энергоблоками. Большой привет НАЭКу, дико возмущавшемуся примерно месяц назад по поводу пролёта "Калибров" над ЮУАЭС...

Жёлтым отмечены спецкорпуса 1 и 2, "крыши" блоков - это красные точки на карте. Если посмотреть на менее подробную карту, то слева будет Никополь - одно из мест, откуда проводятся обстрелы.

Б) ВСУ начинает уничтожать инфраструктуру ЗАЭС, непосредственно относящуюся к её безопасности. Если попадание по кислородно-азотной станции несёт опасность только в перспективе, то попадание по блочной насосной станции блока 6 - это уже непосредственная опасность для охлаждения действующего (всё ещё действующего по указанию НАЭК!) энергоблока.

Фактически, мы уже имеем артиллерийскую "вилку", внутри которой находятся энергоблоки.

Предложение ген.директора МАГАТЭ Гросси по созданию постоянно действующей миссии МАГАТЭ на территории ЗАЭС мне видится несколько "надуманным" (и не является решением проблемы обстрелов).
Во-первых, нет никакой гарантии, что ВСУ прекратит обстрелы территории ЗАЭС при появлении на ней инспекторов МАГАТЭ.
Во-вторых, среди инспекторов МАГАТЭ довольно много людей, перешедших туда из спецслужб. Если кратковременный визит для инвентаризации топлива (естественно, в сопровождении по всем правилам) - оправданное действие, то постоянная миссия разведсообщества из стран, поставляющих оружие б.Украине - это уже перебор.