Особенности объекта "Укрытие" определяются его потенциальной опасностью, значительно большей, чем это допускается нормами и правилами для объектов, содержащих ядерные и радиоактивные материалы. Ситуация усложняется еще и тем, что оценка безопасности какого-либо объекта атомной энергетики и промышленности опирается, как правило, на практический опыт эксплуатации такого или аналогичного объекта. "Укрытие" же не имеет подобных аналогов, а опыт его технического обслуживания составляет всего 21 год. Начиная с 1986 года и по сегодняшний день исследовано не более 60 процентов помещений объекта «Укрытие» (блока «Б»). Остальные помещения недоступны либо вследствие высоких радиационных полей, либо из-за непроницаемых преград, возникших при взрыве, повлекшем разрушение конструкций и возникновение лавообразных топливосодержащих материалов, а также при закачивании бетона в период непосредственного строительства «Укрытия». Таким образом, значительная часть объекта остается неисследованной зоной, что является одним из наиболее серьезных современных рисков.
Потенциальная опасность объекта "Укрытие" для окружающей среды и человека определяется следующими факторами:
• Наличием ядерных материалов в количестве около 185 тонн, относительно которых отсутствуют средства активного влияния на их критичность, и отсутствием надежных физических барьеров на пути распространения радиоактивности в окружающую среду.
На сегодняшний день можно считать установленным, что внутри объекта “Укрытие” осталось около 95% топлива, которое было в реакторе на момент аварии. Его полная активность составляет около 16 млн. Кюри. Облученное ядерное топливо внутри «Укрытия» находится в виде следующих модификаций топливосодержащих материалов (ТСМ): фрагменты активной зоны, мелкодиспергированное топливо (пыль), горячие топливные частицы, застывшие лавообразные топливосодержащие материалы (ЛТСМ), вторичные урановые минералы, образовавшиеся из растворов ТСМ в виде кристаллических новообразований, растворенные формы урана, плутония, америция.
Результаты измерений параметров ТСМ показывают, что инцидентов, связанных с изменением размножающих свойств ТСМ, системами контроля не зафиксировано. Значения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения в местах скопления ТСМ (в сравнении с 1994 годом) имеют небольшую тенденцию к понижению и составляют в среднем около 3300 Рентген в час.
Деструктивные процессы, которые протекают в топливосодержащих материалах, с каждым годом увеличивают их опасность. Лавообразные ТСМ самопроизвольно разрушаются и содержащиеся в них радионуклиды переходят из связанного состояния в подвижные частички пыли, которые способны выйти за пределы "Укрытия" с воздушными потоками. На сегодня количество радиоактивной пыли по консервативным оценкам составляет около 4 тонн. Существует потенциальный риск выброса радиоактивной пыли в окружающую среду во время вероятного обрушения несущих конструкций, а также за счет водной миграции.
Основная опасность аварийного облученного топлива (как и ЛТСМ) заключается в его пылегенерирующей способности, которая находится в пределах 40 Бк/(см2•сут) по альфа-активности и 2400 Бк/(см2•сут) по бета-излучателям. Пыль образуется на поверхности облученного топлива и выносится вентиляционной системой за пределы «Укрытия».
На сегодня количество радиоактивной пыли, по консервативным оценкам, составляет около 4 тонн. Существует потенциальный риск выбросов радиоактивной пыли в окружающую среду. На площадке возле объекта под слоем почвы, песка, бетона находится значительное количество радиоактивных веществ, не изолированных от гидрогеологической среды.
• Поступление воды в помещения объекта «Укрытие» связано со многими негативными последствиями, способными дестабилизировать достигнутый в настоящее время уровень ядерной, радиационной и радиоэкологической безопасности объекта «Укрытие»:
• неконтролируемый перенос радиоактивности;
• возможное уменьшение подкритичности топливосодержащих масс;
• вымывание из ТСМ и перенос растворимых солей обогащенного урана с возможным накоплением его в отдельных, неконтролируемых, помещениях;
• разрушение ТСМ и образование дополнительного количества топливной пыли;
• ускорение процесса разрушения строительных конструкций объекта «Укрытие».
Кроме этого, вода нарушает нормальную работу диагностических систем, препятствует проведению исследований по повышению безопасности объекта, влияет на электробезопасность помещений «Укрытия».
Вода вступает в химическое взаимодействие с материалами засыпки, конструктивными и топливосодержащими материалами, разрушает их, растворяет и транспортирует долгоживущие радионуклиды и делящиеся элементы. В результате этих процессов образуются высокоактивные щелочно-карбонатные растворы, так называемые «блочные» воды. По данным исследований в 2002-2003 гг. отмечено увеличение концентрации радионуклидов (за исключением Cs137) и делящихся элементов в "блочных" водах, обусловленное процессом деструкции лавообразных ТСМ с последующим выщелачиванием из них радионуклидов. Эти процессы приводят к увеличению миграции радионуклидов по помещениям "ОУ". Наибольшую опасность представляет неконтролируемые перетоки "блочных" вод в помещения 3-го энергоблока. Высокоактивные «блочные» воды представляют реальную экологическую угрозу для геологической среды в случаи их утечки из объекта «Укрытие».
Источники поступления влаги внутрь объекта носят как природный, так и техногенный характер:
• атмосферные осадки, проникающие внутрь объекта через неплотности в ограждающих конструкциях площадью около 100 кв.м. Ежегодное поступление осадков оценивается приблизительно в 2200 м3 .
• конденсат, образующийся в летний период в количестве до 1650 м3 за счет разницы температуры и влагосодержания атмосферного воздуха и воздуха помещений на нижних отметках блока;
• работа штатной системы пылеподавления, при которой объем растворов, распыляемых в пространство под кровлей центрального зала, составляет около 270 м3 в год.
На площадке возле объекта под слоем грунта, песка и бетона находится значительное количество радиоактивных веществ, неизолированных от гидрогеологической среды.
Многолетние наблюдения за содержанием радионуклидов в грунтовых водах локальной зоны объекта «Укрытие» показывают отсутствие тенденции к распространению радионуклидов по линии тока подземных вод. Ниже по потоку грунтовых вод от объекта «Укрытие» не обнаружено ни урана, ни плутония, хотя они оба представлены в значительных количествах в «блочных» водах.
• Строительные конструкции объекта не отвечают требованиям нормативно-технической документации по безопасности относительно механической стойкости, структурной целостности, конструктивной надежности и имеют неопределенный срок эксплуатации.
В результате аварии 1986 года часть конструкций реакторного блока, деаэраторной этажерки, машинного зала и других была разрушена. В западной зоне стена имеет отклонение в западном направлении до 50 см., в некоторых местах ее зафиксированы разломы. Такое состояние в случае землетрясения 4,3 балла за шкалой Рихтера может привести к падению части кровли "саркофага". В южной зоне выше отметки 24,3 м каркас деаэраторной этажерки, который удерживает значительное количество обломков и строительных материалов, отклонился от вертикали примерно на 1,5 м. И хотя во время строительства саркофага это место было укреплено металлическими опорами, расчеты показывают, что в случае землетрясения существует риск их падения в сторону машзала, что повлечет выброс радиоактивной пыли в окружающую среду через образовавшийся разлом. Ученые подсчитали, что величина вероятного риска такого события за 1 год составляет 0,24, что значительно превышает нормативное значение, рекомендованное МАГATЭ для объектов ядерной энергетики.
В результате высокого уровня влажности в помещениях "Укрытия" железобетонные конструкции насыщенны водой, что приводит к их постепенному разрушению. Металлоконструкции в значительной степени повреждены коррозийными процессами. Деформационный процесс продолжается. Анализ состояния строительных конструкций свидетельствует о наличии критических зон, чувствительных даже при небольших землетрясениях, торнадо и других природных явлениях, возможных в условиях размещения промплощадки ЧАЭС.
• На сегодняшний день невозможно полностью обеспечить контроль состояния объекта, в том числе – состояния ядерных и радиоактивных материалов из-за ограниченного доступа в отдельные помещения, который осложняется высокими уровнями радиации. В результате недостаточного обследования объекта не сделано надежных количественных оценок разных видов опасности.
Объем контроля ядерных и радиационных параметров, который осуществляется существующими системами контроля, нельзя признать достаточным. В составе систем контроля "Укрытия" нет штатной системы контроля строительных конструкций, отсутствуют системы пожарной безопасности, а внутри "Укрытия" находится возле 2000 тонн возгораемых материалов – графит, кабели, пластикат, деревянные конструкции. Износ систем контроля состояния топливосодержащих материалов также достиг критического уровня. Например, система "Финиш" работает уже с 1988 года, неоднократно проводились ремонтно-обновительные работы.
• Радиоактивные аэрозоли объекта "Укрытие"
В настоящее время объект «Укрытие» не оказывает заметного влияния на общее радиоактивное загрязнение окружающей воздушной среды, которая в основном определяется поверхностным загрязнением прилегающей территории в результате аварии 1986 года.
Сегодня из объекта «Укрытие» выносятся как радиоактивные образования, появившиеся в момент аварии и находящиеся внутри сооружения в виде пыли, так и формирующиеся в процессе физико-химического разрушения ТСМ.
Вынос радиоактивных аэрозолей происходит двумя основными путями – "неорганизованным" и "организованным".
"Неорганизованный" выброс аэрозолей осуществляется через щели сооружения, суммарная площадь которых составляет в настоящее время около 100 кв.м. "Организованный" выброс осуществляется системой естественной вентиляции объекта «Укрытие» через вентиляционную шахту третьего блока ЧАЭС. Максимальная оценка общего выброса из "Укрытия" в последние годы составляет 1,1 % от допустимого предела.
С целью уменьшения выноса радиоактивных аэрозолей в окружающую природную среду с конца 1989 года на объекте введена в эксплуатацию стационарная система пылеподавления для нанесения различных химических составов на поверхность «развала», что позволило примерно в 10 раз уменьшить «неорганизованный» вынос активности из объекта «Укрытие». Система была модернизирована в 2003 году, что позволило увеличить площадь покрытия пылеподавляющими составами.
Концентрация радиоактивных аэрозолей в приземном слое атмосферы на промплощадке объекта «Укрытие» незначительна. Однако, как показали исследования концентрации радиоактивных аэрозолей в приземном слое атмосферы, при проведении земляных работ возможно значительное повышение активности.
Несмотря на прилагаемые усилия в течение всего периода эксплуатации ОУ состояние безопасности объекта со временем снижается:
• происходит процесс постепенной деградации строительных конструкций;
• требуют замены или существенной модернизации оборудование и системы, фактически выработавшие свой ресурс;
• под действием микроклиматических условий внутри ОУ продолжают разрушаться ТСМ, что приводит к возрастанию количества радиоактивной пыли;
• существует вероятность обрушения отдельных строительных конструкций, что может привести к значительному радиоактивному загрязнению промплощадки ЧАЭС и прилегающей местности и облучению персонала;
• имеется вероятность загрязнения радиоактивными стоками с ОУ прилегающей территории, поверхностных и подземных вод;
• существует потенциальная возможность возникновения самоподдерживающейся цепной реакции;
• продолжается негативное воздействие влаги и воды (обусловленное попаданием атмосферных осадков, конденсацией воды и ее перемещением в ОУ) на объект «Укрытие».
