Авария на ядерном объекте Токаймура (30 сентября 1999 года)

Авария произошла на предприятии, которое занималось преобразованием изотопно-обогащенного гексафторида урана в диоксид урана. Диоксид урана использовался для производства топлива для некоторых японских коммерческих атомных электростанций. Во время проведения процедуры очистки урана произошел несчастный случай. 

Процедура была лицензирована японским Управлением науки и технологий и включала следующие шаги: порошкообразная закись-окись урана U3O8 механически смешивалась с азотной кислотой в специальном резервуаре. Затем полученный уранилнитрат направлялся в буферную емкость и после в 100-литровый отстойник (охлаждаемый специальной водяной рубашкой) для очистки с помощью аммиака и последующего извлечения. Процедура была разработана таким образом, чтобы предотвратить достижение критической массы. Для этого, в частности, буферная емкость была сделана высокой и узкой, что практически исключало возникновение самопроизвольной цепной реакции. Кроме того, предусматривался строгий контроль за количеством обрабатываемого сырья. Однако произошел непредвиденный инцидент в ходе этой процедуры.

За 3 года до аварии завод самовольно изменил процедуру очистки без согласования с Управлением науки и технологий. Работники стали вручную смешивать порошкообразную закись-окись урана и азотную кислоту в 10-литровых ведрах из нержавеющего материала вместо предназначенного для этого резервуара. Полученную смесь добавляли не в буферную емкость, а непосредственно в достаточно широкий и объемный отстойник. Все эти изменения были внесены с целью ускорения и упрощения процесса.

Завод, не являющийся одним из ведущих предприятий в японском ядерном топливном цикле, не привлекал особого внимания контролирующих организаций. Государственный инспектор посещал завод всего 2 раза в год. Происходило это лишь в периоды, когда предприятие было неактивно.

В течение 3 лет работы с низкообогащенным ураном для энергетических реакторов не было никаких проблем. Однако 30 сентября предприятие впервые за этот период начало переработку урана для реактора Дзёё с высокой степенью обогащения — 18,8 %. Трое работников, которые занимались этим, не имели опыта работы с таким высоким уровнем обогащения урана и плохо представляли себе процессы, происходящие с ним. В результате они загрузили в отстойник 7 ведер уранилнитрата, что почти в 7 раз превышало максимальное количество, разрешенное инструкцией.

Из-за этого в 10:45 в отстойнике накопилось около 40 литров смеси, содержащей примерно 16 кг урана. Хотя теоретическое значение критической массы чистого урана-235 составляет 45 кг, в растворе реальная критическая масса значительно ниже, чем в твердом топливе. Кроме того, водяная рубашка вокруг отстойника служила отражателем нейтронов. В результате критическая масса была существенно превышена, и началась самоподдерживающаяся цепная реакция.

Один из рабочих, который добавлял седьмое ведро уранилнитрата в отстойник, случайно заметил голубую вспышку черенковского излучения. Вместе с ним находился его коллега. Мужчины сразу почувствовали сильную боль, тошноту, затруднение дыхания и другие неприятные симптомы. Несколько минут спустя, когда рабочего уже отправили в помещение для дезактивации, он потерял сознание.

В результате ядерной реакции в отстойнике не произошло взрыва, но было обнаружено интенсивное гамма- и нейтронное излучение. Сработал сигнал тревоги, и были приняты меры по локализации аварии. В радиусе 350 метров от предприятия был эвакуирован 161 человек из 39 жилых домов. Эвакуированным жителям было разрешено вернуться в свои дома через двое суток. В течение 11 часов после начала аварии был зарегистрирован уровень гамма-излучения в 0,5 миллизивертов в час, что примерно в 1000 раз превышало естественный радиационный фон.

Подверглись радиационному облучению 667 человек, включая работников завода, пожарных, спасателей и местных жителей. За исключением трех рабочих, никто серьезно не пострадал.

Цепная реакция продолжалась в течение 20 часов с перерывами. Чтобы прекратить реакцию, работники слили воду из охлаждающей рубашки отстойника, которая отражала нейтроны и добавили борную кислоту в сам отстойник (бор является хорошим поглотителем нейтронов).

В этой операции участвовало 27 работников, которые также получили некоторую дозу облучения. Перерывы в цепной реакции происходили из-за того, что жидкость вскипала и количество воды становилось недостаточным для достижения критического состояния, что приводило к ее затуханию. После охлаждения и конденсации воды реакция возобновлялась.

Нейтронное излучение прекратилось вместе с цепной реакцией, но некоторое время оставался опасный уровень гамма-излучения от остаточных продуктов деления в отстойнике. Чтобы предотвратить распространение радиоактивности, была установлена временная защита из мешков с песком и других материалов. Большинство летучих радиоактивных продуктов деления осталось внутри помещений благодаря поддержанию более низкого давления, чем за пределами здания. Позднее эти частицы были собраны с помощью высокоэффективных воздушных фильтров. Однако некоторая часть радиоактивных благородных газов и йода-131 все же попала в атмосферу.

Эта авария выявила значительные недостатки в системах безопасности ядерных объектов в Японии, и после инцидента были приняты меры для ужесточения контроля. Все ядерные объекты в Японии были проверены, а процессы работы с радиоактивными веществами были улучшены.

Авария на ядерном объекте Токаймура напомнила о необходимости тщательного соблюдения всех мер безопасности при работе с ядерными материалами и повысила осведомленность общественности о рисках, связанных с ядерной энергией.