Кышты́мская авария (или Кыштымская катастрофа, или Радиационная авария на ПО «Маяк» 1957 г.) — одна из первых в СССР радиационная чрезвычайная ситуация техногенного характера (взрывной выброс радиоактивных веществ), произошедшая 29 сентября 1957 года на химкомбинате «Маяк» в закрытом городе Челябинск-40 (ныне Озёрск).
Взрыв стал следствием нарушения режима охлаждения ёмкости хранения радиоактивных отходов. Авария относится к тяжёлой, по современной международной классификации радиационных инцидентов и аварий МАГАТЭ соответствует 6-му уровню из 7 возможных, с последствиями, повлёкшими необходимость применения мер радиационной защиты населения в локальном масштабе. Уступает лишь авариям на ЧАЭС и Фукусима-1, произошедшим значительно позднее.
Название Название города в советское время употреблялось только в секретной переписке и отсутствовало на общедоступных картах, поэтому авария и получила название «кыштымской» по ближайшему к Озёрску городу Кыштым, обозначенному на картах.
Предшествующая обстановка
9 апреля 1945 года Правительством СССР было принято постановление о строительстве завода № 817 для производства атомной бомбы в Челябинской области. В июне 1948 года первый в Евразии промышленный ядерный реактор «А-1» достиг проектной мощности. В январе 1949 года запущен радиохимический завод по выделению и переработке плутония. В феврале 1949 был запущен химико-металлургический завод по производству ядерного заряда. В дальнейшем на предприятии производились также источники ионизирующего излучения для других целей и ядерное топливо для атомных электростанций. С 2003 года предприятие перепрофилировано как Российское хранилище делящихся материалов (РХДМ) для переработки и хранения радиоактивных отходов. С 1949 года в открытые водоёмы производились плановые и аварийные сбросы средне- и малоактивных технологических жидких радиоактивных отходов производства. Так, в 1949—1951 годах сбросы производились в реку Теча, значительно её радиоактивно загрязнив. С накоплением знаний и опыта об опасности радиации часть жидких отходов начали сливать не в реку, а в бессточное озеро Карачай, впоследствии законсервированное ввиду угрозы широкомасштабного радиационного загрязнения (консервация производилась с 1973 по 2015 годы. // .ПО «Маяк» создаст 3D-модель процессов, идущих под грунтом засыпанного озера Карачай. Статья на сайте федеральной целевой программы «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2016—2020 годы и на период до 2030 года».// Статья от 30.11.2015 г. «Комсомольская правда». // Статья от 17.11.2016 г. «РИА Новости».). Кроме того, вследствие несовершенства технологии очистки воздуха имели место и выбросы в атмосферу газов и аэрозолей, содержащих иод-131 и радиоактивные изотопы инертных газов (в частности аргон-41), которые обнаруживались в радиусе до 70 км от ПО «Маяк». Высокоактивные радиоактивные отходы хранились на специальных площадках предприятия в закрытых специально оборудованных ёмкостях.
Взрыв произошёл в одной из таких ёмкостей для хранения высокоактивных радиоактивных отходов, построенной в 1950-х годах. Работы по строительству ёмкостей выполнялись под руководством главного механика Аркадия Александровича Казутова (1914—1994), главным инженером строительства «Маяка» в то время был В. А. Сапрыкин. Сами ёмкости представляют собой цилиндры из нержавеющей стали в бетонной рубашке.
Технология строительства этого хранилища была следующая: в котловане диаметром около 18—20 метров и глубиной 10—12 метров на дне и стенах с частым шагом закреплялась арматура, заливалась бетоном; в результате толщина бетонных стенок получалась около одного метра. После этого внутри сваркой отдельными царгами из нержавеющей стали собиралась сама ёмкость для отходов. Поверх строился купол на радиальных металлических фермах, которые в центре крепились к металлическому цилиндру диаметром до 1,5 метра. Над этими фермами бетоном высших марок заливалась крышка толщиной около метра. Поверх сооружения насыпался слой земли толщиной в два метра. Затем, для маскировки, укладывался зелёный дёрн.
В прочности этой конструкции на момент строительства не было никаких сомнений, что показывает диалог Казутова и В. А. Сапрыкина на строительстве хранилищ отработанного топлива:
Помню встречу, когда главный инженер Василий Сапрыкин приехал осмотреть хранилище. Это было днём, сильно грело солнце. Он спросил меня, улыбаясь:
— А не завалится под собственным весом?
Я, шутя, ответил:
— Можете ещё догрузить паровозом с загруженным тендером.
Василий Андреевич над шуткой посмеялся, а потом задумчиво и, как мне показалось, с лёгкой тревогой произнёс:
— Кто знает, какая сила нужна, чтобы разрушить это?
По другим данным, хранилище радиоактивных отходов представляло собой заглублённые в грунт бетонные сооружения с двумя рядами цилиндрических ёмкостей-хранилищ из нержавеющей стали высотой 6 метров, наружным диаметром 8 метров и толщиной стенок 13 мм; всего ёмкостей было 20, рассчитаны они были на 300 содержимого каждая. Каждая ёмкость находилась в отдельном бетонном каньоне диаметром 9, глубиной 7,4 м, с толщиной боковых стенок 0,8—1,2 м и верхним накрытием железобетонной плитой толщиной 0,8 м и массой 160 т, присыпанной грунтом 1—1,5 м. Комплекс имел циркуляционное водяное охлаждение, вентиляцию, контрольно-измерительную аппаратуру уровней заполнения, охлаждающей воды, температуры.
Заполнение банки № 14 отходами радиоактивного производства происходило с 9 марта по 10 апреля 1957 года, было залито 256 , в основном NaNO3, NaOAc.
Взрыв и образование радиоактивного следа Из-за выхода из строя системы охлаждения произошёл взрыв ёмкости объёмом 300 , где содержалось около 70—80 тонн к тому времени высохших высокорадиоактивных отходов (первоначально было около 256 жидких отходов: изотопы стронций-90, цезий-137, церий-144, цирконий-95, ниобий-95, рутений-106). Наиболее вероятной была следующая последовательность развития аварийного процесса — возникновение неисправности приборов контроля температуры и уровня охлаждающей воды, сокращение или прекращение подачи охлаждающей воды к ёмкости с радиоактивными отходами, повышение температуры содержимого ёмкости, повлёкшее выпаривание воды вплоть до превращения содержимого в сухой остаток, и взрыв сухого остатка по точно не установленным инициирующим причинам. Оценки 1997 года за наиболее вероятную причину взрыва приняли спонтанный тепловой взрыв сухого остатка — химически активной смеси — нагревание которого, возможно, инициировало в нём окислительно-восстановительные процессы с выделением газообразных продуктов, при нагревании такая смесь могла вести себя как порохhttps://newdaynews.ru/chel/350686.html, поскольку в смеси солей нитрат натрия служил окислителем, а ацетат — восстановителем (горючим). Причиной взрыва могла стать и электрическая искра в неисправных токопроводящих цепях.
По заключению комиссии Министерства среднего машиностроения от 11 октября 1957 года мощность взрыва составила 25—29 т в тротиловом эквиваленте (ТНТ), современные оценки на основе анализа степени разрушения на ближней территории площадки дают от 8 до 170 т.
Взрывом была полностью разрушена ёмкость № 14, на её месте образовалась воронка глубиной около 10 м и диаметром около 20 м, листы корпуса ёмкости разлетелись на расстояние до 150 м. Бетонная крышка была отброшена на расстояние более 20 м (без заметных её повреждений), на расстояния до 1 м были сдвинуты перекрытия соседних каньонов № 7 и № 13. На расстоянии до 1 км было полностью разрушено остекление зданий. Взрыв привёл к остановке работы комплекса «С-3» и осложнению работы всего комплекса предприятия «Маяк».
В атмосферу из разрушенной ёмкости было выброшено около 20 млн кюри радиоактивных веществ в виде крупнодисперсных аэрозолей, газов и механических взвесей. Перемещение образовавшегося облака продуктов взрыва происходило в направлении северо-северо-восток, по современным оценкам высота подъёма продуктов взрыва могла достигнуть 1100 м. Около 90 % выброса осели на промышленной площадке, остальное — в прилегающем районе на территории Челябинской, Свердловской и Тюменской областей (т. н. Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС)). Масштабы последствий были определены в начале 1958 года — радиоактивному заражению подверглась довольно узкая зона шириной 20—40 км и протяжённостью до 300 км, основную долю радиоактивности давали γ-излучающие 144Ce, 95Zr, 106Ru, при относительно небольшом вкладе долгоживущего 90Sr.
На территории с плотностью радиоактивного загрязнения свыше 2 Ки/км² проживало более 10 000 человек, с плотностью свыше 100 Ки/км² — около 2100 человек, всего в зоне ВУРС проживало около 270 000 человек.
Изотоп T1/2 Излучение при распаде Продукты распадаСтрелка означает дальнейший распад образовавшегося нестабильного продукта деления, в скобках указаны T1/2 и излучение при распаде. Доля в выбросе, %Верещако Г. Г., Ходосовская А. М. Радиобиология: термины и понятия / Энциклопедический справочник, ИРБ НАН Беларуси // Минск: Беларуская навука, 2016. — 340 с. — ISBN 978-985-08-2017-4. (с. 150, «МАЯК»). церий-144 285 сут β-, γ-, α- празеодим-144 (17,5 мин / β-) → неодим-144 (2,3 лет / α-) → церий-140 (стабильный)66 цирконий-95 64 сут β-, γ- ниобий-95 (35 сут / β-) → молибден-95 (стабильный)25 стронций-90 28,8 лет β- иттрий-90 (64,1 ч / β-, γ-) → цирконий-90 (стабильный)5 цезий-137 30,17 лет β-, γ- барий-137 (стабильный) ниобий-95 35 сут β- молибден-95 (стабильный) рутений-106 374 сут β- родий-106 (29,8 с / β-, γ-) → палладий-106 (стабильный)
Хроника образования ВУРС По Толстикову: 29 сентября 1957 года (воскресенье), 16:22 по местному времени. Произошёл взрыв банки № 14 комплекса «С-3». 19:20. Воздушные массы из района химкомбината двигались в направлении села Багаряк и города Каменск-Уральский Свердловской области. 22:00 или 00:00 30 сентября. Радиоактивное облако достигло территории Тюменской области. Около 23:00 было замечено странное свечение в небе; основными цветами этого свечения были розовый и светло-голубой. Свечение вначале охватывало значительную часть юго-западной и северо-восточной поверхности небосклона, далее его можно было наблюдать в северо-западном направлении. 30 сентября, 03:00. Полностью завершён процесс формирования радиоактивного следа (без учёта последующей миграции).
Версии причин происшествия
Официальная 11 октября 1957 года была создана специальная техническая комиссия по установлению причин взрыва. В её состав вошли 11 человек, в основном учёные, специалисты атомной отрасли, такие как Н. А. Бах, И. Ф. Жежерун, Б. П. Никольский и другие. Председателем комиссии был назначен химик, будущий член-корреспондент АН СССР В. В. Фомин. Поначалу членами комиссии по расследованию причин аварии были выдвинуты три возможные её причины — ядерная цепная реакция на плутоний, взрыв гремучего газа, взрыв образовавшихся при испарении воды из радиоактивных отходов сухих солей нитратов и ацетатов натрия. Первые две были исключены проведёнными расчётами.
Комплекс, в который входила взорвавшаяся ёмкость, представлял собой заглублённое бетонное сооружение с ячейками — каньонами для ёмкостей из нержавеющей стали объёмом 250 каждая. В ёмкостях складировались жидкие высокорадиоактивные отходы химкомбината «Маяк». Из-за высокой радиоактивности их содержимое выделяет тепло, и по технологии ёмкости постоянно охлаждаются циркулирующей водой. В 1956 году в одном из контейнеров охлаждающие трубки стали подтекать и были отключены. Прошло больше года без попыток исправить повреждения, отходы стали подсыхать в результате индуцируемого ими тепла, при этом склонная к взрыву смесь нитратных и ацетатных солей собиралась на поверхности. От случайной искры произошло воспламенение и взрыв смеси солей, мощность произошедшего взрыва оценивается по воронке и разрушениям в 70—100 тонн тринитротолуола В книге цитируются доклад Б. Никипелова для МАГАТЭ, объяснения Е. И. Микерина и видеофильм о Кыштымской аварии..
Альтернативная