1 вересня 2022 року місія МАГАТЕ на чолі з Рафаелем Гроссі дісталась Запорізької АЕС. Їхали у бронемашинах через лінію фронту, на першому блокпосту затримались через обстріл, прибули близько полудня. Це була перша постійна присутність агентства на атомній станції у зоні активних бойових дій.
11 вересня о 03:41 останній працюючий реактор (блок №6) від’єднали від електромережі. Усі шість блоків перевели у холодний зупин. Запорізька АЕС припинила генерувати електроенергію для країни.
На той момент наш прототип уже працював.
Чому був потрібен прототип, а не планова розробка
Хронологія подій на ЗАЕС улітку і восени 2022 року задавала темп:
5 серпня. Обстріл пошкодив електричний розподільчий щит 750 кВ. Три трансформатори зупинились. Один з трьох працюючих реакторів аварійно від’єднався від мережі.
6 серпня. Снаряди впали поблизу сховища сухого відпрацьованого ядерного палива. МАГАТЕ закликало створити «зону захисту ядерної безпеки».
25 серпня. Відключилась остання з чотирьох ліній 750 кВ — пожежа на вугільних відвалах. Вперше в історії ЗАЕС повністю втратила зв’язок з енергосистемою.
1 вересня. Місія МАГАТЕ прибула на станцію. Заснували ISAMZ (постійну місію підтримки).
7 вересня. Обстріл пошкодив резервну лінію між ЗАЕС і сусідньою тепловою станцією.
11 вересня. Холодний зупин усіх реакторів.
30 вересня. Вибух міни пошкодив кабель 6 кВ за периметром. Того ж дня російські військові затримали генерального директора станції Ігоря Мурашова; звільнено його 3 жовтня.
За 2022 рік ЗАЕС шість разів повністю втратила зовнішнє електропостачання. Кожного разу працювали дизельні генератори. Кожен такий інцидент — години, коли один збій генератора міг призвести до перегріву палива.
Планувати систему прогнозу на кілька років вперед у таких умовах не було сенсу. Ми вирішили зібрати прототип із того, що є.
Архітектура прототипу: три компоненти
Метеопрогноз. Наша модель AI YAT-Meteo на базі WRF (Weather Research and Forecasting [1]) генерує тривимірний прогноз вітру, температури і параметрів атмосферної стабільності на 48 годин наперед. Без точних полів вітру будь-яка дисперсійна модель дає ненадійний результат.
Модель розповсюдження. Ми використали CALPUFF — модель атмосферного переносу, яка з 2003 по 2017 рік була офіційно рекомендована US EPA для оцінки на відстанях понад 50 км [2]. CALPUFF працює з тривимірними полями вітру, враховує рельєф, хімічні перетворення і сухе/вологе осадження аерозолів.
Візуалізація. Результати моделювання накладаються на інтерактивну карту разом із показниками реальних радіаційних датчиків мережі. Це дає змогу одночасно бачити прогноз і зіставити його з поточними вимірами.
Що показав прототип
Ми запустили тестові сценарії для Запорізької і Чорнобильської АЕС. Головний результат технічно очевидний, але політично має значення: напрямок шлейфу повністю визначається погодою.
За одних метеоумов шлейф від ЗАЕС іде на Ростовську область. За інших — на Дніпро, Запоріжжя, Кривий Ріг. Статичні кола евакуації навколо АЕС — це лише перший рівень захисту. Реальне рішення потребує динамічної системи, яка оновлюється разом із прогнозом погоди.
Порогові дози для прийняття рішень визначає МАГАТЕ у стандарті GSR Part 7 [3]:
| Дія | Поріг | Часовий горизонт |
|---|---|---|
| Укриття у приміщенні | 10 мЗв | до 2 діб |
| Евакуація | 50 мЗв | до 1 тижня |
| Йодна профілактика | 50 мЗв на щитоподібну залозу | перші 7 днів |
Європейські рекомендації HERCA–WENRA (оновлені для української ситуації у березні 2022) [4] визначають просторові зони:
- евакуація — до 5 км від АЕС;
- укриття + йодна профілактика — до 20 км;
- за тяжкого сценарію (рівень Фукусіми) — евакуація до 20 км, укриття до 100 км.
Прототип розраховував, які саме населені пункти потрапляють у ці зони залежно від поточного вітру. Для кожного з 5 українських АЕС — Рівненської, Хмельницької, Південноукраїнської, Запорізької і Чорнобильської — конфігурація зон відрізняється радикально.
Партнерство з Інститутом Марзєєва
Прогноз розповсюдження — це лише половина картини. Потрібна ще оцінка впливу на здоров’я: дози зовнішнього і внутрішнього опромінення, ризики для конкретних вікових груп.
З цим питанням ми звернулись до ДУ «Інститут громадського здоров’я імені О. М. Марзєєва» НАМН України. Заснований у 1931 році, інститут від перших днів Чорнобильської аварії 1986 року брав участь у ліквідації: характеризував радіаційне забруднення, розраховував ефективні дози для мешканців зони суворого контролю.
Лабораторія радіаційного захисту Інституту Марзєєва (керівник — проф. Т.О. Павленко) закрила для нашої системи останній етап: від прогнозу шлейфу до оцінки доз для населення. Повний цикл — від метеорології до рекомендацій.
Що далі
Прототип довів, що задача вирішувана: модель працює, карти генеруються, дані датчиків інтегруються. Наступний крок — довести до продукту: додати шкалу доз, автоматизувати розрахунки для всіх 5 АЕС, підготувати інтерфейс для ДСНС та екологічних служб.
Про це — у наступній статті серії.
Поточну радіаційну обстановку і статус системи див. у розділі моделювання для сценаріїв аварій на АЕС.
References
Skamarock WC, Klemp JB, Dudhia J, et al. (2021) A Description of the Advanced Research WRF Model Version 4.3. NCAR Technical Note NCAR/TN-556+STR. NCAR OpenSky
Scire JS, Strimaitis DG, Yamartino RJ. (2000) A User’s Guide for the CALPUFF Dispersion Model (Version 5). Earth Tech Inc., Concord, MA.
International Atomic Energy Agency. (2015) Preparedness and Response for a Nuclear or Radiological Emergency. General Safety Requirements Part 7. IAEA Safety Standards Series No. GSR Part 7. IAEA
Heads of the European Radiological Protection Competent Authorities & Western European Nuclear Regulators Association (HERCA–WENRA). (2014, updated 2022) Approach for a Better Cross-Border Coordination of Protective Actions during the Early Phase of a Nuclear Accident.
Pisso I, Sollum E, Grythe H, et al. (2019) The Lagrangian particle dispersion model FLEXPART version 10.4. Geoscientific Model Development 12:4955–4997. GMD