Аварія на ядерному об'єкті Токаймура

Підприємство, на якому сталася аварія, зазвичай займалося переробкою ізотопно-збагаченого гексафториду урану в діоксид урану, з якого в подальшому виготовляли паливо для деяких комерційних атомних електростанцій Японії . Перероблений уран мав ступінь збагачення за ізотопом U-235 не вище 5 %. Однак іноді підприємство займалося переробкою урану набагато більш високого ступеня збагачення — 18,8 %, для експериментального реактора на швидких нейтронах Дзьойо, що тягло за собою необхідність більш обережного поводження з сировиною[6][4] .

Інцидент стався в ході процедури очищення урану. Ліцензована японським Управлінням науки і технологій процедура очищення полягала в тому, що порошкоподібний закис-окис урану U₃O₈ повинен був механічно змішуватися з азотною кислотою в спеціальному резервуарі, після чого отриманий в результаті уранілнітрат надходить в буферну ємність, а звідти — в 100 літровий відстійник (охолоджується спеціальною водяною сорочкою), де відбувається його очищення за допомогою аміаку і подальше вилучення. Процедура була розроблена таким чином, щоб запобігти досягненню критичної маси, для чого, зокрема, буферна ємність була зроблена високою і вузькою (що практично виключало виникнення в ній мимовільної ланцюгової реакції) і передбачався строгий контроль за кількістю оброблюваної сировини[7] .

Однак за 3 роки до аварії завод без узгодження з Управлінням науки і технологій самовільно змінив процедуру очищення. Тепер працівники вручну змішували закис-окис урану і азотну кислоту в 10-літрових відрах з нержавіючої сталі, а не в призначеному для цього резервуарі; отриману ж суміш вони додавали не в буферну ємність, а безпосередньо в досить широкий і об'ємний відстійник. Все це було зроблено для прискорення і полегшення процесу[4][6][7] .

Оскільки завод не належав до провідних підприємств ядерного паливного циклу Японії, він не привертав до себе особливої уваги контролюючих організацій. Державний інспектор відвідував завод лише 2 рази на рік, причому це відбувалося тільки в періоди, коли завод простоював[4][6] .

Поки робота велася з низькозбагаченим ураном для енергетичних реакторів, ніяких інцидентів не відбувалося. Але 30 вересня вперше за 3 роки підприємство зайнялося переробкою урану для реактора Дзьойо з сировиною, збагаченою до 18,8 %. Троє робітників, які зайнялися цим, не мали досвіду роботи з ураном настільки високого ступеня збагачення і слабо уявляли собі процеси, що відбуваються в ньому. У підсумку вони завантажили в відстійник 7 відер уранілнітрату — майже в 7 разів більше максимальної кількості, дозволеної інструкцією[4][6] .

Черенковське випромінювання в ядерному реакторі

В результаті дій робітників о 10:45 в відстійнику виявилося близько 40 літрів суміші, що містить приблизно 16 кг урану. Хоча теоретичне значення критичної маси навіть чистого урану-235 становить 45 кг, в розчині реальна критична маса значно нижче в порівнянні з твердим паливом завдяки тому, що вода в розчині стала сповільнювачем нейтронів ; до того ж водяна сорочка навколо відстійника зіграла роль відбивача нейтронів. В результаті критична маса була істотно перевищена і почалася самопідтримувана ланцюгова реакція[4][6] .

Робочий, який додавав сьоме відро уранілнітрату в відстійник і частково звисав над ним, побачив блакитний спалах черенковського випромінювання . Він і ще один робочий, який перебував поблизу від відстійника, відразу ж відчули біль, нудоту, утруднення дихання та інші симптоми; через кілька хвилин, вже в приміщенні для дезактивації, його вирвало, і він втратив свідомість[8] .

Вибуху не було, але наслідком ядерної реакції було інтенсивне гамма — і нейтронне випромінювання з відстійника, яке викликало спрацьовування сигналу тривоги, після чого почалися дії щодо локалізації аварії. Зокрема, був евакуйований 161 чоловік з 39 житлових будинків в радіусі 350 метрів від підприємства (їм було дозволено повернутися в свої будинки через дві доби). Через 11 годин після початку аварії на одній з дільниць за межами заводу був зареєстрований рівень гамма-випромінювання в 0,5 мілізіверт на годину, що приблизно в 1000 разів перевищує природний фон[4][7] .

Ланцюгова реакція тривала з перервами протягом приблизно 20 годин, після чого припинилася завдяки тому, що з навколишнього відстійника охолоджуючої сорочки злили воду, яка зіграла роль відбивача нейтронів, а в сам відстійник додали борну кислоту (бор є гарним поглиначем нейтронів); в цій операції взяли участь 27 працівників, які також отримали деяку дозу опромінення[6][7] . Перерви в ланцюговій реакції були викликані тим, що рідина скипала, кількісоті води ставало недостатнім для досягнення критичності і ланцюгова реакція затухала. Після охолодження і конденсації вологи реакція поновлювалася.

Нейтронне випромінювання припинилося разом з ланцюговою реакцією, але якийсь час залишався небезпечний рівень залишкового гамма-випромінювання від продуктів поділу в відстійнику, через що довелося встановлювати тимчасовий захист з мішків з піском та інших матеріалів. Більшість летючих радіоактивних продуктів поділу залишилися всередині будівлі завдяки тому, що в ньому підтримувалося більш низький тиск, ніж за його межами, і були пізніше зібрані за допомогою високоефективних повітряних фільтрів. Однак, деяка частина радіоактивних благородних газів і йоду-131 все ж потрапила в атмосферу[4][6][7] .

Троє робітників (Хісасі Оті, Масато Сінохара і Ютака Екокава), що безпосередньо працювали з розчином, сильно опромінилися, отримавши дози: Оті отримав 17 зівертів, Сінохара — 10 зівертів і Екокава — 3 зіверта (при тому, що смертельною в 50 % випадків є доза близько 3-5 зівертів). Оті та Сінохара померли через кілька місяців. Оті отримав серйозні опіки більшої частини тіла, страждав від важкого пошкодження внутрішніх органів і мав майже нульову кількість лейкоцитів. Сінохарі вдало були вживлені численні шкірні трансплантати, але він зрештою помер від інфекції через пошкодження його імунної системи. Всього ж опроміненню піддалося 667 осіб (включаючи працівників заводу, пожежників і рятувальників, а також місцевих жителів), але, за винятком згаданих вище трьох робітників, їх дози опромінення були незначні (не більше 50 мілізівертів)[6].

Теплову потужність ланцюгової ядерної реакції у відстійнику згодом оцінювали в діапазоні від 5 до 30 кВт. Даним інцидентом було присвоєно 4-й рівень за міжнародною шкалою ядерних подій (INES). Згідно з висновками МАГАТЕ, причиною інциденту стали «людська помилка і серйозне нехтування принципами безпеки»[6].

• Радіаційна аварія в губі Андрєєва

• Завод з виготовлення палива компанії JCO, р. Токай-мура, 30 вересня 1999 р.
• Tokaimura Criticality Accident — What happened in Japan