ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

ГИПОТЕТИЧЕСКИЙ СЛУЧАЙ ВЫБРОСА

Был проведен анализ гипотетического случая выброса. Предпо­лагалось, что энергетическая установка находится на расстоянии 6,4 км от геотермального поля и что разрыв произошел в середине трубопровода, проложенного на поверхности. После того как датчи­ком давления была обнаружена утечка (6 с), быстродействующие кла­паны с обоих концов трубы закрыли систему за следующие 15 с. Пред­полагалось, что разрыв имеет такой же диаметр, что и трубопровод, и расположен на верхней стороне трубы. Были проведены расчеты для труб как высокого давления (диаметр трубы 457 мм), так и низкого давления (диаметр трубы 1370 мм). Хотя для этих двух случаев полу­чены различные цифры, выводы можно сделать одинаковые.

В табл. 3.13 приведена сводка условий, при которых произошел разрыв. Предполагалось, что в конце истечения пара давление в тру­бе равно 0,1 МПа, а температура 100 °С. Разрыв расположен на верх­ней стороне трубы, и поток пара направлен вверх.

Таблица 3.13

Условия разрыва паропровода [1] Длина трубопровода 6,4 км, диаметр трубы 457 мм; время срабатывания клапанов 15 с; скорость ветра 3 м/с. Параметр

Существует два вида метеорологических проблем, связанных с выбросом такого типа: 1) траектория средней линии султана пара и 2) диффузия вещества вокруг этой линии. Была рассчитана высота султана пара в конце выброса, однако это значение было сочтено слишком малым, так как пар продолжает подниматься и после оконча­ния выброса. Точно также равновесная высота для непрерывного то­чечного источника (при начальных значениях потоков тепла и импульса)

Ьыла сочтена слишком большой, поскольку начальные потоки не будут сохраняться в течение всего времени выброса. Были выбраны промежуточные значения высоты 600 и 1200 м для труб диаметром 457 и 1370 мм соответственно. Для горизонтального или направлен­ного вниз выброса ожидалась бы меньшая высота.

Через 6 мес после ядерного взрыва многие изотопы распадаются до незначительных количеств. Из оставшихся только некоторые счи­таются растворимыми. Они перечислены в табл. 3.14. Предполагалось, что перед разрывом они равномерно распределены по всему объему воды и что неконденсирующиеся газы (85Кг и 37Аг) уже улетучились. Окончательные концентрации радиоактивных изотопов в воде также приведены в табл. 3.14.

Расстояние от средней линии до границы турбулентной струи сос­тавляет ~10% расстояния от сопла. Поэтому первоначально облако имеет форму конуса. Для простоты этот объем предполагался цилинд­ром с радиусом, равным 5% высоты. Предполагалось также, что выне­сенная активность равномерно распределена по объему. Это дает уме­ренную концентрацию на уровне земли по двум причинам: 1) скорость выноса активности максимальна в момент разрыва, поэтому пропор­ционально большая активность будет иметь место на больших высотах; 2) при указанном предположении, в соответствии с которым ширина

Твбпица 3.15

Оолака на уровне земли больше ожидаемой, суммарные концентрации активности за время прохождения этого облака завышены.

Следует отметить, что здесь пренебрегалось уменьшением кон­центрации за счет конденсации и выпадения осадков, хотя предполага­лось, что выброс будет видимым, если атмосферные условия не бу­дут характеризоваться высокой температурой и сухостью. Это также дает осторожную оценку, поскольку принимается максимальная кон­центрация в нисходящем потоке воздуха.

Количество вынесенной активности приведено в табл. 3.15. Оно рассчитано на основе данных для концентрации активности в воде (табл. 3.14) и полного количества выброшенной воды (табл. 3.13). Пред­полагалось, что разрыв произошел через 6 мес после взрыва, непо­средственно после пуска установки, но и после удаления неконденси­рующихся радиоактивных газов.

Сносимое ветром со скоростью 3 м/с цилиндрическое облако вы­брошенного пара расширяется в горизонтальном направлении со ско­ростями, предсказываемыми теорией подобия для атмосферной турбу: лентности. Были использованы значения турбулентной диссипации, ко­торые согласуются с приведенными выше значениями скорости ветра и высоты центра облака над землей. Вертикальное расширение по срав­нению с начальной высотой не учитывалось.

В табл. 3.16 представлены расчетные значения концентрации ак­тивности на уровне земли в зависимости от расстояния для разрыва

100 300 500 1000 3000 5000 10000 МДК в воздухе, пКи/м3

Ж

1 > 1,2(—5) = 1.2 .10® с/к

457-миллиметровой трубы. В случае ядерного взрыва концентрации изотопов 127мТе и 137Cs на расстоянии 10 км лишь слегка перекры­вают свои максимально допустимые концентрации (МДК). Изотоп 3Н, полученный в результате термоядерного взрыва, на порядок превы­шает свою МДК на том же расстоянии. Однако МДК относятся к облу­чению в течение года, тогда как облако проходит мимо любой кон­кретной точки за минуты. Это иллюстрируется табл. 3.17, в которой приведены суммарные концентрации активности за время прохожде­ния облака. Эти концентрации сравниваются со значениями МДК, ум­ноженными на число секунд в году. При этом даже в худшем случае облучение изотопом 3Н, образовавшимся в результате термоядерно­го взрыва, на расстоянии 100 м в подветренном направлении состав­ляет лишь ~0,25% максимально допустимого.

Даже если пренебречь диффузией облака в атмосферу и ростом высоты султана пара (при этом сферическое облако, начальный объем которого определялся бы адиабатическим расширением выброшенно­го пара в атмосферу, сносилось ветром на уровне земли), то цифры, приведенные в табл. 3.16 и 3.17, были бы лишь на 1 - 2 порядка боль­ше вблизи места утечки и приближались бы к указанным в этих таб­лицах значениям для расстояний 10 км и более. Хотя использованная здесь модель дает умеренные значения по сравнению с более стро­гими оценками, суммарное облучение на несколько порядков меньше годового облучения, на котором основаны таблицы МДК.