ТЕМА: «АВАРИИ НА АЭС. РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ МЕСТНОСТИ»
АВАРИИ НА АЭС
Радиоактивность — совсем не новое явление, как до сих пор считают некоторые, связывая ее со строительством АЭС и появлением ядерных боеприпасов. И радиоактивность, и сопутствующие ей ионизирующие излучения существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни.
Однако радиацию, как явление, человечество открыло всего сто лет тому назад.
В 1896 г. французский ученый Анри Беккерель положил несколько фотопластинок на стол, а сверху накрыл их минералом, содержащим уран. Когда проявил — обнаружил на них следы какого-то излучения. Позже этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой ученый химик, которая и ввела в обиход слово «радиоактивность».
Чуть раньше, в 1895 г. немецкий физик Вильгельм Рентген открыл лучи, которые и были названы его именем «рентгеновскими».
Ученые устремили свои усилия на разгадку одной из самых волнующих загадок всех времен, стремясь проникнуть в тайны материи. К великому сожалению, последующие их работы привели к созданию в США атомной бомбы (1945 г.) и только потом в СССР—атомной электростанции (1954 г.). Через три года со стапелей сошло первое в мире судно с атомной энергетической установкой — ледокол «Ленин». На сегодня в мире действует большое количество объектов с ядерными установками, вырабатывающими электрическую и тепловую энергию, приводящие в движение надводные и подводные корабли, работающие в научных целях.
Менее чем за полувековую историю развития ядерной энергетики произошло три крупных аварии на АЭ.С, вызвавшие тяжелые последствия. Первая — в 1957 г., вторая — в 1979 г. и третья — в 1986 г. А всего в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности и опасности.
Если бы такая частота катастроф сохранилась в ближайшем будущем, то это бы означало, что до 2000 г. на АЭС мира, которых к тому времени будет около 500, возникнут еще три чрезвычайные ситуации, связанные с расплавлением активной зоны реактора. Вероятность такого события — одни раз в 4-5 лет составит примерно 70%.
8 октября 1957 г. в Уиндскейле (Англия) во время профилактических работ на одном из реакторов АЭС произошел пожар и повреждение тепловыделяющих элементов (твэлов). На дне реактора и по сей день лежит около 1700 т ядерного топлива. В атмосферу были выброшены радионуклиды, образовалось облако, часть которого достигла Норвегии, а другая двигалась до Вены. Это была первая авария в атомной энергетике, которая коснулась населения. Последствия аварии тщательно скрывались. Только по истечении 30 лет стали известны некоторые подробности.
28 марта 1979 г. на втором блоке атомной электростанции «Три Майл Ай-ленд» в Гаррисберге (США) произошла авария, последствием которой явился выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Почти 10 т расщепляющегося материала из 100 т вышли за пределы активной зоны. Произошел выброс в атмосферу.
Происходили аварии и на атомных подводных лодках. В 1964 году случилась авария на американском спутнике с ядерной энергетической установкой. 70% всех радионуклидов выпало в Южном полушарии.
Чернобыльская катастрофа (26 апреля 1986 г.) представляет собой событие века, которое почувствовали не только в России, на Украине, в Белоруссии, но ив других странах, Еще в 1990 году в постановлении Верховного Совета СССР говорилось: «Авария на Чернобыльской АЭС по совокупности последствий является самой крупной катастрофой современности, общенародным бедствием, затронувшим судьбы миллионов людей, проживающих на огромных территориях». Одиннадцать областей, в которых проживало 17 млн. человек, из них 2,5 млн. детей до 5-летнего возраста, оказались в зоне заражения. В районах жесткого радиационного контроля — 1 млн. человек Гомельской, Могилевской, частично Брянской, Житомирской, Киевской и Черниговской областей. Пострадало много людей не только от того, что они начинали ощущать на себе пагубное воздействие радиации, но и оттого, что большому количеству жителей пришлось покинуть свои дома, свои населенные пункты. Нельзя забывать — через Чернобыль, участвуя в работах по ликвидации, прошло несколько сотен тысяч человек. Для значительного количества людей это не прошло бесследно.
Только одни пример. Юрий Сологуб офицер уголовного розыска Донецкой области, мастер спорта по классической борьбе до Чернобыля был абсолютно здоров. Его направили в Припять старшим в группе по борьбе с мародерством. Пробыл в зоне около семи месяцев. Вернулся оттуда со справкой, в которой была указана доза облучения — 28,9 рентгена. Это можно считать в рамках допустимой нормы. Но так ли было на самом деле. Очевидно, нет. Несколько лет тому назад Ю. Сологубова не стало. И таких ох как много.
А почему собственно говоря произошла эта авария? Летом 1987 года на суде выяснилось: на АЭС творились безобразия, не было элементарного порядка в трудовой дисциплине, низка ответственность персонала. Даже после взрыва на энергоблоке бывший директор станции Брюханов радиационную разведку не организовал, нужных приборов для ее ведения не имел, противогазы у личного состава отсутствовали. Еще хуже — информации об аварии не было. Ее попросту по началу скрывали. Население понятия не имело о случившемся. Эвакуация началась лишь спустя 36 часов. Следует сказать о расхлябанности, неумелых и нерешительных действиях персонала в чрезвычайной ситуации.
Какой огромный объем работ пришлось проводить. Только в течение первых двух лет (на апрель 1988 г.) дезактивировано 21 млн. кв. м поверхности оборудования, захоронено 500 тыс. куб.м грунта, обеззаражено 600 деревень и сел. Свыше 5 млн. человек охвачено профилактическим медицинским контролем. Для эвакуированных построено более 21 тыс. домов и 800 объектов социально-бытового и культурного назначения. В кратчайшие сроки выделено 15 тыс. квартир. Работы, хотя и с меньшим размахом, но продолжаются и поныне.
Нельзя забывать о том, что из народнохозяйственного оборота исключены пашни, сенокосы, луга, остановились многие предприятия. Из 30-километровой зоны вокруг Чернобыля произведено отселение. По сути дела это пространство стало необитаемым. Еще долго ждать: не один десяток лет для постепенного восстановления жизнедеятельности этого региона.
Из-за Чернобыльской катастрофы многие считают— со строительством АЭС надо подождать. А вот генеральный директор МАГАТЭ Ханс Блике считает иначе. Он заявил: «Лично я выступаю за развитие ядерной энергетики. Она поможет содержать окружающую среду чистой. Не ядерная энергетика привела к серьезным нарушениям экологической среды в Европе, а скорее энергетика, основанная на угле и нефти». По его словам, основную опасность все же несет топливная энергетика. Другое дело, нужны серьезные меры, значительные материальные расходы, чтобы все АЭС мира сделать безопасными. Хотим мы того или нет, но будущее принадлежит ядерной энергетике.
Однако надо помнить — на начало 1989 г. в СССР насчитывалось 49 энергоблоков АЭС, а, по данным МАГАТЭ, на конец 1987 г. в мире действовали АЭС в 26 странах.
Представляют интерес цифры о профессиональном риске работающих в различных отраслях промышленности. А колеблются они в довольно больших пределах.
Вид деятельности
|
Число смертных случаев
на 10 тыс. работающих в год
|
Легкая промышленность
|
0,15
|
Ядерная энергетика
|
2
|
Химическая промышленность
|
4
|
Металлургическая промышленность
|
8
|
Сельское хозяйство
|
10
|
Угольная промышленность
|
14
|
Рыболовство
|
36
|
Как видим, самая опасная сфера деятельности – промышленность, а вовсе не ядерная энергетика. В принципе нет абсолютной безопасности чего-либо. В каждом деле, которым мы занимаемся, есть своя доля риска. Например, в Англии ежегодно погибает у себя дома от бытовых аварий один человек из 9 тыс. Это могут быть взрывы газа, пожары, поражение электрическим током, отравления химическими веществами и лекарствами, утонул в ванне, угорел или упал с высоты.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ МЕСТНОСТИ
Радиоактивное загрязнение (заражение) местности происходит в двух случаях: при взрывах ядерных боеприпасов (см. тему 8) или при аварии на объектах с ядерными энергетическими установками.
На АЭС реактор является мощным источником накопления радиоактивных веществ. В качестве ядерного топлива применяются, главным образом, двуокись урана-238, обогащенная ураном-235. Топливо размещается в тепловыделяющих элементах— ТВЭЛАХ , а точнее в металлических трубках диаметром 6 — 15 мм, длиной до 4 м.
В активной зоне реактора, где находятся ТВЭЛЫ , происходит реакция деления . ядер урана-235. В результате торможения осколков деления их кинетическая энергия разогревает реактор. Это тепло затем используется для получения пара, вращения турбин и выработки электрической энергии.
Во время реакции в ТВЭЛАХ накапливаются радиоактивные продукты деления. Если в бомбе процесс деления идет мгновенно, то в ТВЭЛАХ длится несколько месяцев и более. За этот срок короткоживущие изотопы распадаются. Поэтому идет накопление радионуклидов с большим периодом полураспада.
Возьмем к примеру реактор ВВЭР-440 (электрическая мощность 440 Мвт). Его загрузка составляет 42 т. В топливе примерно 3,3% (около 1,4 т) делящегося вещества урана-235. После отработки одна тонна превращается и продукты деления, а 400 кг можно потом на комбинате «Маяк» извлечь и использовать в новых ТВЭЛАХ.
Таким образом идет процесс накопления радиоактивных веществ с длительными периодами полураспада. Все они, как правило, являются бета-гамма-излучателями.
На фоне тугоплавкости большинства радионуклидов такие как теллур, йод, цезий обладают высокой летучестью. Вот почему аварийные выбросы реакторов всегда обогащены этими радионуклидами, из которых йод и цезий имеют наиболее важное воздействие на организм человека и животный мир. Как видим, состав аварийного выброса продуктов деления существенно отличается от состава продуктов ядерного взрыва. При ядерном взрыве преобладают радионуклиды с коротким периодом полураспада. Поэтому на следе радиоактивного облака происходит быстрый спад мощности дозы излучения. При авариях на АЭС характерно, во-первых, радиоактивное заражение атмосферы и местности легколетучими радионуклидами (йод, цезий и стронций), а, во-вторых, цезий и стронций обладают длительными периодами полураспада — до 30 лет. Поэтому такого резкого уменьшения мощности дозы, как это имеет место на следе ядерного взрыва, не наблюдается.
И еще одна особенность. При ядерном взрыве и образовании следа для людей главную опасность представляет внешнее облучение (90-95% от общей дозы). При аварии на АЭС с выбросом активного материала картина иная. Значительная часть продуктов деления ядерного топлива находится в парообразном и аэрозольном состоянии. Вот почему доза внешнего облучения здесь составляет 15%, а внутреннего — 85%.
Загрязнение местности от чернобыльской катастрофы происходило в ближайшей зоне (80 км) в течение 4-5 суток, а в дальней зоне примерно 15 дней. Наиболее сложная и опасная радиационная обстановка сложилась в 30-км зоне от АЭС, в Припяти и Чернобыле. Из-за этого оттуда было эвакуировано все население. К началу 1990 г. во многих районах мощность дозы уменьшилась и приблизилась к фоновым значениям 12—18 мкР/ч. Припять и Чернобыль и на сегодня представляют опасность для жизни.
ДОЗЫ ОБЛУЧЕНИЯ. ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ
При радиоактивном загрязнении местности от ядерных взрывов или при авариях на ядерных энергетических установках трудно создать условия, которые бы полностью исключали облучение. Поэтому при действии на местности, загрязненной радиоактивными веществами, устанавливаются определенные допустимые дозы облучения на тот или иной промежуток времени. Все это направлено на то, чтобы исключить радиационные поражения людей. Давно известно, что степень лучевых (радиационных) поражений зависит от полученной дозы и времени, в течение которого человек подвергался облучению. Надо понимать: не всякая доза облучения опасна для человека. Вам делают флюорографию, рентген зуба, желудка, сломанной руки, вы смотрите телевизор, летите на самолете, проводите радиоизотопное исследование — во всех этих случаях подвергаетесь дополнительному облучению. Но дозы эти малы, а потому и не опасны. Если она не превышает 50 Р, то лучевая болезнь исключается. Доза в 200-300 Р, полученная за короткий промежуток времени, может вызвать тяжелые радиационные поражения. Но если эту дозу получить в течение нескольких месяцев — это не приведет к заболеванию. Организм человека способен вырабатывать новые клетки, и взамен погибших при облучении появляются свежие. Идет процесс восстановления. Доза облучения может быть однократной и многократной. Однократным считается облучение, полученное за первые четверо суток. Если оно превышает четверо суток — считается многократным. Однократное облучение человека дозой 100 Р и более называют острым облучением. Соблюдение правил поведения и пределов допустимых доз облучения позволит исключить массовые поражения в зонах радиоактивного заражения местности. Ниже в таблице приводятся возможные последствия острого, однократного и многократного облучения человека в зависимости от дозы.
Доза облучения
|
Признаки поражения
|
50
|
Признаков поражения нет
|
100
|
При многократном облучении (10 - 30 суток) внешних признаков нет. При остром (однократном) облучении у 10% тошнота, рвота, слабость
|
200
|
При многократном в течение 3 мес. внешних признаков нет. При остром (однократном) появляются признаки лучевой болезни I степени
|
300
|
При многократном - первые признаки лучевой болезни. При остром облучении - лучевая болезнь II степени. В большинстве случаев можно выздороветь
|
400 – 700
|
Лучевая болезнь III степени. Головная боль, температура, слабость, тошнота, рвота, понос, кровоизлияние внутрь, изменение состава крови. При отсутствии лечения – смерть
|
Более 700
|
В большинстве случаев смертельный исход
|
Более 1000
|
Молниеносная форма лучевой болезни, гибель в первые сутки
|
НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ И ИХ ТРЕБОВАНИЯ
В мирное время все страны, использующие атомную энергию на производстве, в медицине и науке, имеют национальные нормы и правила радиационной безопасности, основанные на рекомендациях Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ).
С 1976 г. у нас действовали Нормы радиационной безопасности (НРБ-76). После Чернобыльской аварии они были уточнены, дополнены и получили наименование НРБ-76/87, но со временем утратили свое значение. Требовалось коренным образом пересмотреть радиационную безопасность населения, ужесточив правила защиты людей от различного рода ионизирующих излучений (ИИ).
9 января 1996 г. Президент России подписал Федеральный закон "О радиационной безопасности населения" (№ 3-ФЗ). В нем приведены основные понятия некоторых принятых терминов и установлено государственное нормирование в области обеспечения радиационной безопасности, например:
Радиационная безопасность населения — состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.
Ионизирующее излучение — излучение, которое создается при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков.
Естественный радиационный фон — доза излучения, создаваемая космическим излучением природных радионуклидов, естественно распределенных в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, пищевых продуктах и организме человека.
Техногенно измененный радиационный фон — естественный радиационный фон, измененный в результате деятельности человека.
Эффективная доза — величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения организма человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности.
Санитарно-защитная зона — территория вокруг источника ионизирующего излучения, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации данного источника может превысить установленный предел облучения для населения. В санитарно-защитной зоне ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПОСТОЯННОЕ И ВРЕМЕННОЕ ПРОЖИВАНИЕ ЛЮДЕЙ, вводится режим ограничения хозяйственной деятельности и проводится радиационный контроль.
Зона наблюдения — территория за пределами санитарно-защитной зоны, на которой проводится радиационный контроль.
Законом устанавливаются следующие основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения на территории Российской Федерации в результате использования источников ионизирующего излучения:
— для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 зиверта, за период жизни (70 лет) — 0,07 зиверта.
— для сотрудников средняя годовая эффективная доза равна 0,02 зиверта, за период трудовой деятельности (50 лет) — 1 зиверту. Допустимо облучение в годовой эффективной дозе до 0,05 зиверта, но при условии, что она, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0,02 зиверта.
Надо иметь в виду, что эти нормативы вводятся с 1 января 2000 года.
Регламентируемые значения основных пределов доз облучения не включают в себя дозы, создаваемые естественным радиационным и техногенно измененным радиационным фоном, а также дозы, получаемые гражданами (пациентами) при проведении медицинских рентгенорадиологических процедур и лечения.
Как оказалось, примерно до 50% от общего облучения, которое получает человек в повседневной жизни, ему дает радиоактивный газ радон. Именно поэтому в ст. 15 сказано: "Облучение населения и работников, обусловленное РАДОНОМ, продуктами его распада, а также другими долгоживущими природными радионуклидами, в жилых и производственных помещениях не должны превышать установленные нормативы".
Поэтому теперь, в целях обеспечения защиты населения, необходимо: тщательно подбирать участки для строительства зданий и сооружений, учитывая уровни выделения радона из почвы; проводить проектирование и строительство так, чтобы не допустить поступление этого газа в помещения вместе с воздухом; контролировать уровень содержания радона в помещениях в процессе их эксплуатации.
И еще одно новое требование, которого раньше никогда не было. Звучит оно довольно жестко: "Запрещается использовать строительные материалы и изделия, не отвечающие требованиям к обеспечению радиационной безопасности".
Вот почему на предприятиях, выпускающих кирпич, керамзит, облицовочную плитку, железобетонные и другие изделия, должен проводиться тщательный радиационный контроль как поступающего сырья, так и готовой продукции.
Обращено внимание и на медицинские рентгенорадиологические процедуры. Например, по требованию гражданина ему предоставляется полная информация об ожидаемой или о получаемой им дозе облучения и о возможных последствиях в результате таких процедур или исследований. Человек имеет право отказаться от них, за исключением профилактических исследований, проводимых для выявления заболеваний, опасных в эпидемиологическом отношении.
Если в 1986 г. на ликвидацию последствий Чернобыльской аварии люди ехали как в обыкновенную командировку, да еще в массовом количестве, то теперь такой самодеятельности положен конец. С атомом, да еще радиоактивным, шутить нельзя. Поэтому в ст. 21 сказано: "Облучение граждан, привлекающихся к ликвидации последствий радиационных аварий, НЕ ДОЛЖНО ПРЕВЫШАТЬ БОЛЕЕ ЧЕМ В 10 РАЗ СРЕДНЕГОДОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ основных гигиенических нормативов облучения для работников". И такое допускается только один раз в жизни ПРИ ДОБРОВОЛЬНОМ СОГЛАСИИ.
На основе этого закона были разработаны и постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 19 апреля 1996 г. № 7 введены в действие новые Нормы радиационной безопасности — НРБ-96. Эти нормы распространяются на следующие виды воздействия ионизирующего излучения на человека:
— облучение персонала и населения в условиях нормальной эксплуатации техногенных источников ионизирующего излучения (ИИИ);
— облучение населения и персонала в условиях радиационной аварии;
— облучение работников промышленных предприятий и населения природными ИИИ;
— медицинское облучение населения.
По сравнению с НРБ-76/87 исключены такие термины и определения, как "коэффициент качества излучения" (к), "экспозиционная доза", внесистемные единицы измерения доз (рентген, бэр и их производные), внесистемная единица активности кюри (Ки). Однако на практике все еще приходится пользоваться и старыми (привычными) единицами измерения — Р, мР, мкР, Р/ч, мР/ч, мкР/ч.
В новых Нормах радиационной безопасности изменена классификация облучаемых лиц, в соответствии с которой приняты две категории:
— персонал — лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);
— население, не занятое в сферах производства и обслуживания.
Дозовые пределы за год, мзв
Нормируемая величина
|
Персонал
|
Остальное население
|
Группа А
|
Группа Б
|
Эффективная доза
|
50
|
12,5
|
5
|
При проектировании зданий следует предусматривать, чтобы объемная активность изотопов радона и торона не превышала 100 Бк/м3, а в эксплуатируемых помещениях радона должно быть не более 200 Бк/м3. Мощность дозы гамма-излучения при этом не может превышать мощность на открытой местности более чем на 0,3 мкЗв/ч (30 мкР/ч). Если объемную активность изотопов радона снизить до 400 Бк/м3 и мощность дозы гамма-излучения менее чем до 0,6 мкЗв/ч не удается, то жильцов из таких зданий переселяют.
Территории, где эффективная доза превышает 1 мЗв в год, подразделяются на четыре зоны:
— радиационного контроля — от 1 до 5 мЗв (100 — 500 мбэр);
— ограниченного проживания населения — от 5 до 20 мЗв (0,5 — 2 бэр);
— добровольного отселения — от 20 до 50 мЗв (2 — 5 бэр);
— отселения — более 50 мЗв (более 5 бэр).
НРБ-96 разработаны с учетом Международных норм безопасности для защиты от ионизирующих излучений, отражают современное состояние и подходы в интересах обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия и радиационной безопасности населения.
|
