1 Введение.
Экологическая катастрофа… Данное словосочетание страшное даже (или особенно) для обывательского сознания. И всеже специалисты оказываются или наиболее чувствительными, или наиболее толстокожими, оперирующими цифрами о катастрофах и катаклизмах с таким спокойствием в языковых средствах, что начинаешь и их подозревать в антиэкологическом сознании. Известно, что экологические проблемы возникают из-за антиэкологического характера общества,а в конечном счете – всего человечества. Вспомним Ф.Ницше: “Безумие единиц – исключение, а безумие групп, партий, народов, времен – правила”.И я очень слабо верю в излечение времен и народов именно в этом плане экологического сознания. Как еще слабее – в совесть и моральные тормоза. Остается одно – закон. И здесь я, возможно,выскажу крамольную мысль: нужен закон, провозглашающий природу,окружающую среду, высшим по отношению к человеку субъектом права. Только при такой постановке вопроса можно говорить о спасении человечества, спасая природу. Только при таком подходе к решению экологических проблем можно надеяться, что безумие времен и народов станет исключением.
2 Радиационная опасность.
Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами: радио- активные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении, или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма- такой способ облучения называют внутренним. Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах – соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвер- гается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой эффективно эквивалентной дозы, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения. С начала прошлого века человек ”покорил атом” и к естественным источникам радиации добавились источники созданные самими людьми. Опасность получения радиоактивного облучения сильно возросла. Проблема радиационной обстановки очень актуальна на сегодняшний день: Много АЭС: Белоярская, Ленинградская, Балаковская, Минская, Брестская, Обнинская и т.д. Ряд небольших аварий, большинство из которых очень тчательно скрывались (например, об аварии на Чернобыльской АЭС было упомянуто в газете “Правда” уже после избрания Генеральным секретарём ЦК КПСС Ю.В. Андропова). Сентябрь 1957 года. Авария на реакторе близ Челябинска. Радиацией была заражена обширная территория. Население эвакуировали, а весь скот уничтожили. 7 января 1974 года. Взрыв на первом блоке Ленинградской АЭС. Жертв не было. 1977 год. Расплавление половины топливных сборок активной зоны на втором блоке Белоярской АЭС. Ремонт с переоблучением персонала длился около года. Октябрь 1982 года. Взрыв генера- тора на первом блоке Армянской АЭС. Машинный зал сгорел. 27 июня 1985 года. Авария на первом блоке Балаковской АЭС. Погибли 14 человек. Авария произошла из-зa ошибочных действий мaлоопытного оперативного персонала. Много атомных кораблей и подводных лодок. Проблема с выбросами радиоактивных отходов. Очень много вредных радиоактивных веществ выбрасываются в моря, реки и т.д. После аварий на АЭС иногда даже нет специальных контейнеров, в которых можно хранить радиоактивные вещества (в Чернобыле такие контейнеры строили уже после аварии, подвергая тем самым персонал пере- облучению). Крупные аварии: Чернобыльская АЭС, Уральская АЭС. Естественно, что эти аварии в большей мере подрывают веру многих людей в безопасность использования АЭС. Очень большой процент погибших и навсегда искалеченных людей. Но не одни АЭС являются источниками повышенной радиоактивной опасности. О них и пойдет далее речь.
3 Радиационно опасные объекты.
За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом. Индивидуальные дозы, получаемые разными людьми от искусственных источников радиации, сильно различаются. В большинстве случаев эти дозы весьма невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников оказывается во много тысяч раз интенсивнее, чем за счет естественных. Как правило, для техногенных источников радиации упомянутая вариабельность выражена гораздо сильнее, чем для естественных. Кроме того, порождаемое ими излучение обычно легче контролировать, хотя облучение, связанное с радиоактивным и осадками от ядерных взрывов, почти так же невозможно контролировать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земными источниками. Радиационно опасные объекты- предприятия, при аварии на которых или при разрушении которых могут произойти массовые радиационные поражения людей, животных, растений и радиоактивное заражение окружающей природной среды. К ним относятся:
1) Предприятия ядерного топливного цикла – урановая промышленность, радиохимическая промышленность, ядерные реакторы разных типов, предприятия по переработке ядерного топлива и захоронения радиоактивных отходов;
2) Научно – исследовательские и проектные институты, имеющие ядерные установки;
3) Транспортные ядерные энергетические установки;
4) Военные объекты;
Во избежание аварий на радиационно опасных объектах необходимо соблюдать технику безопасности. Режимы радиационной защиты – это порядок действия людей, применения средств и способов защиты в зонах радиоактивного заражения, предусматривающий максимальное уменьшение возможных доз облучения. Для обеспечения радиационной безопасности при нормальной эксплуатации объектов необходимо руководствоваться следующими положениями:
1. Непревышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения человека от всех источников ионизирующего излучения (принцип нормирования).
2. Запрещение всех видов деятельности по использованию источников ионизирующего излучения, при которых полученная для человека и общества польза не превышает риск возможного вреда, причиненного дополнительным к естественному фону облучения (принцип обоснования).
3. Поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения (принцип оптимизации).
3.1 Ядерное оружие.
Ядерные взрывы. За последние 40 лет каждый из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов. Как известно после взрыва атомной бомбы в атмосферу попадает огромное колличество радиации, которая в последствии выпадает на различных территориях в виде осадков. Но речь идет не о тех радиоактивных осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, а об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в атмосфере. Максимум этих испытаний приходится на два периода: первый на 1954 1958 годы, когда взрывы проводили Великобритания, США и СССР, и второй, более значительный, на 1961 1962 годы, когда их проводили в основном Соединенные Штаты и Советский Союз. Во время первого периода большую часть испытаний провели США, во время второго СССР. Эти страны в 1963 году подписали договор об ограничении испытаний ядерного оружия, обязывающий не испытывать его в атмосфере, под водой и в космосе. С тех пор лишь Франция и Китай провели серию ядерных взрывов в атмосфере, причем мощность взрывов была существенно меньше, а сами испытания проводились реже (последнее из них в 1980 году). Подземные испытания проводятся до сих пор, но они обычно не сопровождаются образованием радиоактивных осадков. Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца , радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу (следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10- 50 км), где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара. Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается; основной вклад в облучение человека дает лишь небольшое число радионуклидов. Вклад в ожидаемую коллективно эффективную эквивалентную дозу облучения населения от ядерных взрывов, превышающий 1%, дают только четыре радионуклида. Это углерод-14, цезий-137, цирконий-95 и стронций-90. Дозы облучения за счет этих и других радионуклидов различаются в разные периоды времени после взрыва, поскольку они распадаются с различной скоростью. Так, цирконий-95, период полураспада которого составляет 64 суток, уже не является источником облучения. Цезий-137 и стронций-90 имеют периоды полураспада 30 лет, поэтому они давали вклад в облучение приблизительно до конца 20 века. И только углерод-14, у которого период полураспада равен 5730 годам, будет оставаться источником радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном будущем: к 2000 году он потеряет лишь 7% своей активности. Годовые дозы облучения четко коррелируют с испытаниями ядерного оружия в атмосфере: их максимум приходится на те же периоды. В 196З году коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила около 7% дозы облучения от естественных источников; в 1966 году она уменьшилась до 2%, а в начале 80-х до 1%. Если испытания в атмосфере больше проводиться не будут, то годовые дозы облучения будут становиться все меньше и меньше. Все приведенные цифры, конечно, являются средними. На Северное полушарие, где проводилось большинство испытаний, выпала и большая часть радиоактивных осадков. Пастухи на Крайнем Севере получают дозы облучения от цезия-137, в 100 1000 раз превышающие среднюю индивидуальнуюдозу для остальной части населения (впрочем, они получают большие дозы и от естественных источников цезий накапливается в ягеле и по цепи питания попадает в организм человека). К несчастью, те люди, которые находились недалеко от испытательных полигонов, получили в результате значительные дозы; речь идет о части населения Маршалловых островов и команде японского рыболовного судна, случайно проходившего неподалеку от места взрыва. Суммарная ожидаемая коллективно эффективная эквивалентная доза от всех ядерных взрывов в атмосфере, произведенных к настоящему времени, составляет 30000000 чел-Зв. К 1980 году человечество получило лишь 12% этой дозы, остальную часть оно будет получать еще миллионы лет. Возьмем для примера широко известный всем Семипалатинский полигон на котором в СССР проводились испытания ядерного оружия к северо-востоку от Семипалатинского полигона находится Алтайский край. Географическое положение Алтайского края и региональные проявления закономерностей глобальной циркуляции атмосферы обусловили близкую к 50% вероятность прохождения радиоактивных продуктов от атмосферных ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне над территорией Алтайского края. Это привело к созданию в мышлении жителей Алтайского края критического и, возможно, не обоснованного отрицательного отношения к использованию атомной энергии в каких бы то ни было целях. В то же время исследования влияния ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне на здоровье населения Алтайского края только начаты. Изучается общее состояние здоровья, функционирование отдельных систем организма, выявление генетических изменений. Целью данной работы было исследование влияния ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне на функциональную активность печени у женщин, проживавших в районах подвергавшихся воздействию радиоактивных продуктов ядерных взрывов, как органа занимающего “центральное место” в процессах обмена веществ. В соответствии с целью работы решались следующие задачи:
1) оценка белоксинтезирующей функции печени;
2) исследование обезвреживающей способности печени;
3) изучение депонирующей функции печени;
На данный момент исследования еще не завершены, но у местных жителей были обнаружены учащения случаев заболевания раком и другими заболеваниями. Все сказанное выше доказывает, что ядерное оружие является чуть ли не наиболее опасным радиационно опасным обьектом. При аварии последствия ядерного взрыва будут развиваться по принципу описанному выше, кроме того, в случае нахождения атомной бомбы (например склада по хранению оружия) в населенном пункте, количество жертв будет в тысячи, десятки тысяч раз больше. Основным источником радиоактивного заражения при ядерных взрывах являются осколки деления ядерного горючего, в качестве которого используются уран-233, уран-235 и плутоний-239.Кроме того, в комбинированных боеприпасах используется уран-238. Другим источником радиоактивного заражения является та часть горючего, которая не участвовала в ядерной реакции. Так как доля ядерного горючего, принимающего участие в реакции деления, сравнительно мала и, по некоторым данным, не превышает 20%, оставшаяся часть ядерного горючего, будучи раздроблена силой взрыва на мельчайшие частицы, также явится источником радиоактивных частиц. Третьим источником радиоактивного заражения является наведенная активность, возникающая в результате воздействия потока нейтронов, образующихся в момент взрыва, на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта и в оболочку ядерного боеприпаса.
3.2 Атомный флот.
На первом месте по колличеству в российском флоте и во флоте зарубежных стран стоят атомные подводные лодки (АПЛ). Поскольку АПЛ приходится плавать на больших глуби-нах, а, следовательно, при большом внешнем давлении, то принимаются особые меры по защите реактора. При повреждении реакторного отсека может возникнуть течь, произоидет облучение воды и, подхваченная течением, она может достичь побережья любого конти- нента. Следом возникнет заражение близ лежащих территорий и обитателей вод данной местности. Но не только плавающие атомоходы представляют опасность для окружающей среды и обитателей планеты. И затонувшие на большой глубине и списанные, они ставят перед человечеством очень сложную проблему захоронения смертельно опасных радио- активных отходов. Из-за несоверенства технологий и низкого качества материалов при высокой температуре и давлении постоянно происходят течи радиоактивного контура и другие аварии, связанные с облучением людей. В итоге после нескольких лет эксплуатации радиационная обстановка на некоторых лодках не позволяет проводить ремонтные работы в реакторном отсеке из-за опасности для жизни личного состава. После чего реактор вырезают , вынимают тепловыделяющий канал, затем заполняют его твердеющей смесью и затапли- вают. Но вынуть тепловыделяющий канал удается не всегда и реактор топят с радио- активными элентами. По заявлению МАГАТЭ глубина затопления подводных лодок и атомных реактаров составляет 4000 м, но возникают ситуации, при которых лодки затапли- вают на меньших глубинах. Так, например, была затоплена лодка К-27 в Карском море с координатами 72? 31’ с.ш. и 55? 30’ в.д. Ясно, что такие ”хранилища” представляют наибольшую опасность.
За время холодной войны СССР и США накопили огромное количество подводных лодок различного назначения и, в настоящее время, стоит проблема утилизации этих подводных лодок и захоронения радиоактивных отходов и ядерных реакторов с них. В России разработан проект государственной программы по обращению с радиоактивными отходами до 2005г. Однако практическое осуществление программы сталкивается с cерьезными трудностями. Не созданы хранилища для реакторных отсеков, в которых они могли бы содержаться тысячелетиями вплоть до естественного распада плутония-239, или до эксплуатации топлива в реакторах на быстрых нейтронах. Соединенные Штаты для хранения радиоактивных отходов всей Америки выбрали гору Юкка-Маунти в штате Невада. Только экспертиза на предмет возможности встроить в эту гору хранилище для радиоактивных отходов обошлась в миллиард долларов, строительство потребует 8 миллиардов. Хранилище представляет собой штольню длинной в 170км. Экспертизе потребовалось ответить на такие вопросы: Возможно ли поступление воды в штольню? Возможны ли в этом районе в ближайшие 10 тыс. лет вулканические явления или землетрясения, способные разрушить хранилище и “высвободить” продукты радиоактивного распада? Существуют и проекты “саркофагов” для реакторных отсеков. Они имеют достаточные научные обоснования. Известно, что вырезанный в 1959г. и затопленный реакторный отсек с подводной лодки “Си Вулф” за 20 лет снизил радиоактивость за счет естественного распада на 90%. Мы же пока копим радиоактивные отходы
3.3 АЭС.
Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, и являются атомные электростанции, хотя в настоящее время они вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики. К концу 1984 года в 26 странах работало 345 ядерных реакторов, вырабатывающих электроэнергию. Их мощность составляла 13% суммарной мощности всех источников электроэнергии и была равна 220 ГВт. До сих пор каждые 5 лет эта мощность удваивалась, однако, сохранится ли такой темп роста в будущем, неясно, Оценки предполагаемой суммарной мощности атомных электростанций на конец века имеют постоянную тенденцию к снижению. Причины тому экономический спад, реализация мер по экономии электроэнергии, а также противодействие со стороны общественности. Согласно последней оценке МАГАТЭ (1983 г.), в 2000 году мощность атомных электростанций будет составлять 720-950 ГВт. Атомные электростанции являются лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап производство ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл, как правило, захоронением радиоактивных отходов. На каждой стадии ядерного топливного цикла в окружающую среду попадают радиоактивные вещества. НКДАР оценил дозы, которые получает население на различных стадиях цикла за короткие промежутки времени и за многие сотни лет. Заметим, что проведение таких оценок очень сложное и трудоемкое дело. Начнем с того, что утечка радиоактивного материала даже у однотипных установок одинаковой конструкции очень сильно варьирует. Например, у корпусных кипящих реакторов с водой в качестве теплоносителя и замедлителя (Boiling Water Reactor, BWR) уровень утечки радиоактивных газов для двух разных установок (или для одной и той же установки, но в разные годы) может различаться в миллионы раз. Доза облучения от ядерного реактора зависит от вpемени и pасстояния. Чем дальше человек живет от атомной электростанции, тем меньшую дозу он получает. Несмотря на это, наряду с АЭС, расположенными в отдаленных районах, имеются и такие, которые находятся недалеко от крупных населенных пунктов. Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада. Большинство радионуклидов распадается быстро и поэтому имеет лишь местное значение. Однако некоторые из них живут достаточно долго и могут распространяться по всему земному шару, а определенная часть изотопов остается в окружающей среде практически бесконечно. При этом различные радионуклиды также ведут себя по-разному: одни распространяются в окружающей среде быстро, другие чрезвычайно медленно. Чтобы разобраться в этой ситуации, НКДАР разработал для каждого этапа ядерного топливного цикла параметры гипотетической модельной установки, имеющей типичные конструктивные элементы и расположенной в типичном географическом районе с типичной плотностью населения. НКДАР изучил также данные об утечках на всех ядерных установках в мире и определил среднюю величину утечек, приходящуюся на гигаватт-год вырабатываемой электроэнергии. Такой подход дает общее представление об уровне загрязнения окружающей среды при реализации программы по атомной энергетике. Однако полученные оценки, конечно же, нельзя безоговорочно применять к какой-либо конкретной установке. Ими следует пользоваться крайне осторожно, поскольку они зависят от многих специально оговоренных в докладе НКДАР допущений. Существует пять основных типов энергетических реакторов: водо-водяные реакторы с водой под давлением (Pressurised Water Reactor, PWR), водо-водяные кипящие реакторы (Boiling Water Reactor, BWR), разработанные в США и наиболее распространенные в настоящее время; реакторы с газовым охлаждением, разработанные и применяющиеся в Великобритании и Франции; реакторы с тяжелой водой, широко распространенные в Канаде; водо-графитовые канальные реакторы, которые эксплуатируются только в СССР. Кроме реакторов этих пяти типов в Европе и СССР имеются также четыре реактора-размножителя на быстрых нейтронах, которые представляют собой ядерные реакторы следующего поколения. Величина радиоактивных выбросов у разных реакторов колеблется в широких пределах: не только от одного типа реактора к другому и не только для разных конструкций реактора одного и того же типа, но также и для двух разных реакторов одной конструкции. Выбросы могут существенно различаться даже для одного и того же реактора в разные годы, потому что различаются объемы текущих ремонтных работ, во время которых и происходит большая часть выбросов. В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению количества выбросов из ядерных реакторов, несмотря на увеличение мощности АЭС. Частично это связано с техническими усовершенствованиями, частично с введением более строгих мер по радиационной защите. В мировом масштабе примерно 10% использованного на АЭС ядерного топлива направляется на переработку для извлечения урана и плутония с целью повторного их использования. Сейчас имеются лишь три завода, где занимаются такой переработкой в промышленном масштабе: в Маркуле и Ла-Are (Франция) и в Уиндскейле (Великобритания). Самым “чистым» является завод в Маркуле, на котором осуществляется особенно строгий контроль, поскольку его стоки попадают в реку Рону. Отходы двух других заводов попадают в море, причем завод в Уиндскейле является гораздо большим источником загрязнения, хотя основная часть радиоактивных материалов попадает в окружающую среду не при переработке, а в результате коррозии емкостей, в которых ядерное топливо хранится до переработки. За период с 1975 по 1979 год на каждый гигаватт -год выработанной энергии уровеньзагрязнений от завода в Уиндскейле по ?- активности примерно в 3,5 раза, а по ?-активности в 75 раз превышал уровень загрязнений от завода в Ла-Are. С тех пор ситуация на заводе в Уиндскейле значительно улучшилась, однако в пересчете на единицу переработанного ядерного горючего это предприятие по-прежнему остается более “грязным “, чем завод в Ла-Are. Можно надеяться, что в будущем утечки на перерабатывающих предприятиях будут ниже, чем сейчас. Существуют проекты установок с очень низким уровнем утечки в воду, и НКДАР взял в качестве модельной установку, строительство которой планируется в Уиндскейле. Взрыв или повреждение ядерного реактора несет с собой огромную экологическую катастрофу. Не смотря на то, что при взрыве не высвобождается огромного колличества энергии, как при атомном взрыве последствия в результате заражения будут не меньшими. Важной особенностью аварийного выброса радиоактивных веществ является то, что они представляют собой мелкодисперсные частицы, обладающие свойством плотного сцепления с поверхностями предметов, особенно металлических, а также способностью сорбироваться одеждой и кожными покровами человека, проникать в протоки потовых и сальных желез. Это снижает эффективность дезактивации (удаление радиоактивных веществ) и санитарной обработки (мероприятия по ликвидации загрязнения поверхности тела человека). При одноразовом выбросе радиоактивных веществ из аварийного реактора и устойчивом ветре движение радиоактивного облака происходит в одном направлении. В этом случае след радиоак- тивного облака имеет вид эллипса. Радиационные характеристики зон радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС см. в Приложении 1 таблица 1.
Показатели размеров зон заражения см. в Приложении 1 таблица 2.
Доза облучения людей на ранней фазе протекания аварии формируется за счет гамма- и бета-излучения радиоактивных веществ, содержащихся в облаке, а также вследствие ингаляционного поступления в организм радиоактивных продуктов, содержащихся в облаке. Данная фаза продолжается с момента начала аварии до прекращения выброса продуктов ядерного деления (ПЯД) в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности. На средней фазе источником внешнего облучения являются радиационные вещества, выпавшие из облака и находящиеся на почве, зданиях и т.п. Внутрь организма они поступают в основном с загрязненными продуктами питания и водой. Средняя фаза длится от момента завершения формирования радиоактивного следа до принятия всех мер по защите населения. Продолжительность этой фазы может быть от нескольких дней до года после возникновения аварии. Поздняя фаза длится до прекращения выполнения защитных мер и отмены всех ограничений деятельности населения на загрязненной территории. В этой фазе осуществляется обычный санитарно-дозиметрический контроль радиационной обстановки, а источники внешнего и внутреннего облучения те же, что и на средней фазе. Есть мнение, что «шум», поднятый вокруг аварии на ЧАЭС журналистами и политиками, как фактор стресса и отрицательных эмоций нанес здоровью людей больший ущерб, чем радиационный выброс. Но, возможно, что АЭС не так опасны, как мы предполагаем. Ивестно что, с начала использования этих электростанций произошло много аварий и катастроф. Самая страшная катастрофа на АЭС произошла в 1986 в Чернобыле. В октябре 1989 года правительство СССР официально обратилось к МАГАТЭ с просьбой провести международную экспертизу разработанной в СССР концепции безопасного проживания населения на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению и дать оценку эффективности мероприятий по охране здоровья населения, проводимых в этих районах. В результате был создан Международный Чернобыльский Проект (МЧП), в котором приняли участие более двухсот ученых-экспертов из различных международных организаций и разных стран мира. МЧП отметил значительное, не обусловленное радиацией, нарушение здоровья у жителей как обследованных загрязненных, так и обследованных контрольных населенных пунктов, которые изучались в рамках Проекта, но не было выявлено каких-либо нарушений здоровья, непосредственно связанных с воздействием радиации. Авария повлекла за собой значительные отрицательные психологические последствия, выраженные в повышенном чувстве тревоги и возникновении стресса из-за постоянного ощущения весьма сильной неопределенности, что наблюдалось и за пределами загрязненных районов. На основании оцененных в рамках Проекта доз и принятых в настоящее время оценок радиационного риска можно сказать, что будущее увеличение числа раковых заболеваний или наследственных изменений по сравнению с естественным уровнем будет трудно определить даже при широкомасштабных и хорошо организованных долгосрочных эпидемиологических исследованиях. Сообщения о вредных для здоровья последствиях, объясняемых воздействием радиации, не подтвердились ни надлежащим образом проведенными местными исследованиями, ни исследованиями в рамках Проекта. По сравнению с контрольными районами не было обнаружено достоверных отличий числа и видов психологических нарушений, общего состояния здоровья, нарушений сердечно-сосудистой системы, функционирования щитовидной железы, гематологических показателей, случаев раковых заболеваний, катаракт, мутаций хромосом и соматических клеток, аномалий плода и генетических изменени.
3.4 Производство радиоактивного топлива
и захоронение радиоактивных отходов.
До сих пор мы совсем не касались проблем, связанных с первой и последней стадией ядерного топливного цикла: производством радиоактивного топлива и захоронением высокоактивных отходов от АЭС и других предприятий. Проблема захоронения является наиболее острой. Во-первых: потому, что в результате деятельности АЭС и других предприятий постоянно появляются радиоактивные вещества непригодные к дальнейшему использованию. Во-вторых: каждое предприятие вырабатывает свои отходы (см. Приложение 2). Эти проблемы находятся в ведении правительств соответствующих стран. В некоторых странах ведутся исследования по отверждению отходов с целью последующего их захоронения в геологически стабильных районах на суше, на дне океана или в расположенных под ними пластах. Предполагается, что захороненные таким образом радиоактивные отходы не будут источником облучения населения в обозримом будущем. НКДАР не оценивал ожидаемых доз облучения от таких отходов, однако в материалах по программе за 1979 год сделана попытка предсказать судьбу радиоактивных материалов, захороненных под землей. Оценки показали, что заметное количество радиоактивных веществ достигнет биосферы лишь спустя 10 – 20 лет. По данным НКДАР, весь ядерный топливный цикл дает ожидаемую коллективно эффективную эквивалентную дозу облучения за счет короткоживущих изотопов около 5,5 чел-Зв на каждый гигаватт-год вырабатываемой на АЭС электроэнергии. Из них процесс добычи руды дает вклад 0,5 чел-Зв, ее обогащение 0,04 чел-Зв, производство ядерного топлива 0,002 чел-Зв, эксплуатация ядерных реакторов около 4 чел-Зв (наибольший вклад) и, наконец, процессы, связанные с регенерацией топлива 0,95 чел-Зв. Как уже отмечалось, данные по регенерации получены из оценок ожидаемых утечек на заводах, которые предполагается построить будущем. На самом же деле для современных установок эти цифры в 10 – 20 раз выше, но эти установки перерабатывают лишь 10% отработанного ядерного топлива, таким образом, приведенная выше оценка остается справедливой. 90% всей дозы облучения, обусловленной короткоживущими изотопами, население получает в течение года после выброса, 98% в течение 5 лет. Почти вся доза приходится на людей, живущих не далее нескольких тысяч километров от АЭС. Ядерный топливный цикл сопровождается также образованием большого количества долгоживущих радионуклидов, которые распространяются по всему земному шару. НКДАР оценивает коллективно эффективную ожидаемую эквивалентную дозу облучения такими изотопами в 670 чел-Зв на каждый гигаватт-год вырабатываемой электроэнергии, из которых на первые 500 лет после выброса приходится менее 3%. Таким образом, от долгоживущих радионуклидов все население Земли получает примерно такую же среднегодовую дозу облучения, как и население, живущее вблизи АЭС, от короткоживущих радионуклидов, при этом долгоживущие изотопы оказывают свое воздействие в течение гораздо более длительного времени. 90% всей дозы население получит за время от тысячи до сотен миллионов лет после выброса. Следовательно, люди, живущие вблизи АЭС, даже при нормальной работе реактора получают всю дозу сполна от короткоживущих изотопов и малую часть дозы от долгоживущих. Эти цифры не учитывают вклад в облучение от радиоактивных отходов, образующихся в результате переработки и от отработанного топлива. Есть основания полагать, что в ближайшие несколько тысяч лет вклад радиоактивных захоронений в общую дозу облучения будет оставаться пренебрежимо малым 0,1 – 1% от ожидаемой коллективной дозы для всего населения. Однако радиоактивные отвалы обогатительных фабрик, если их не изолировать соответствующим образом, без сомнения, создадут серьезные проблемы. Примерно половина всей урановой руды добывается открытым способом, а половина шахтным. Добытую руду везут на обогатительную фабрику, обычно расположенную неподалеку. И рудники, и обогатительные фабрики служат источником загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Если рассматривать лишь непродолжительные периоды времени, то можно считать, что почти все загрязнение связано с местами добычи урановой руды. Обогатительные же фабрики создают проблему долговременного загрязнения: в процессе переработки руды образуется огромное количество отходов (хвостов). Вблизи действующих обогатительных фабрик (в основном в Северной Америке) уже скопилось 120 млн. т. отходов, и если положение не изменится, к концу века эта величина возрастет до 500 млн. т. Эти отходы будут оставаться радиоактивными в течение миллионов лет, когда фабрика давно перестанет существовать. Таким образом, отходы являются главным долгоживущим источником об лучения населения, связанным с атомной энергетикой. Однако их вклад в облучени можно значительно уменьшить, если отвалы заасфальтировать или покрыть и поливинилхлоридом. Конечно, покрытие необходимо будет регулярно менять. Урановый концентрат, поступающий обогатительной фабрике, подвергается дальнейшей переработке и очистке и на специальных заводах превращается в ядерное топливо. В результате такой переработки образуются газообразные и жидкие радиоактивные отходы, однако дозы облучения от них намного меньше, чем на других стадиях ядерного топливного цикла. Теперь ядерное топливо готово к использованию в ядерном реакторе. Если учесть эти два дополнительных источника облучения, связанные с производством радиоактивного топлива, то для населения Земли ожидаемая коллективно эффективная эквивалентная доза облучения за счет долгоживущих радионуклидов составит около 4000 чел-Зв на каждый гигаватт-год вырабатываемой энергии. Все подобные оценки, однако, неизбежно оказываются ориентировочными, поскольку трудно судить не только о будущей технологии переработки отходов, численности населения и местах его проживания, но и о дозе, которая будет иметь место через 10000 лет. Поэтому НКДАР советует не слишком полагаться на эти оценки при принятии каких-либо решений. Годовая коллективно эффективная доза облучения от всего ядерного цикла в 1980 году составляла около 500 чел-Зв. Ожидается, что к 2000 году она возрастет до 10000 чел-Зв, а к 2100 году до 200000 чел-Зв. Эти оценки основаны на пессимистическом предположении, что нынешний уровень выбросов сохранится, и не будут введены существенные технические усовершенствования. Но даже и в этом случае средние дозы будут малы по сравнению с дозами, получаемыми от естественных источников, в 2100 году они составят лишь 1% от естественного фона. Люди, проживающие вблизи ядерных реакторов, без сомнения, получают гораздо большие дозы, чем население в среднем. Тем не менее в настоящее время эти дозы обычно не превышают нескольких процентов естественного радиационного фона. Более того, даже доза, полученная людьми, живущими около завода в Уиндскейле, в результате выброса цезия-137 в 1979 году была, по-видимому, меньше 1/100 дозы, полученной ими от естественных источников за тот же год. Все приведенные выше цифры, конечно, получены в предположении, что ядерные реакторы работают нормально. Однако количество радиоактивных веществ, поступивших в окружающую среду при авариях, может оказаться гораздо больше. В одном из последних докладов НКДАР была сделана попытка оценить дозы, полученные в результате аварии в Тримайл-Айленде в 1979 году и в Уиндскейле в 1957 году. Оказалось, что выбросы при аварии на АЭС в Тримайл-Айленде были незначительными, однако, согласно оценкам, в результате аварии в Уиндскейле ожидаемая коллективно эффективная эквивалентная доза составила 1300 чел-Зв. Комитет, однако, считает, что нельзя прогнозировать уровень аварийных выбросов на основании анализа последствий этих двух аварий. Но вернемся теперь к нашим проблемам. За последнее время в России тоже произошли аварии на перерабатывающих заводах. 31.08.94 г. подгорание тепловыделяющей сборки ядерного реактора на ПО “Маяк”, в результате которого произошел выброс в атмосферу радионуклидов суммарной бета-активностью 230 мКи и активностью по цезию-137 около 150 мКи. Суммарная бета-активность выпадений, отобранных в ближних зонах ПО “Маяк” сразу после радиационного инцидента 1994 г. на этом предприятии, не превышала пределов обычных колебаний уровней фоновых выпадений для этих местностей. Радиоактивное загрязнение местности накопление на почве радиоизотопов, выпадающих из атмосферы, в течение 1994 г. практически не сказалось на уровнях загрязнения, сложившихся к концу предыдущего 1993 г. Географическое распределение радиоактивного загрязнения почвы на территории страны в 1994 г. также почти не изменилось. Захоронение радиоактивных отходов на дне морей и океанов практикуется с момента появления атомных реакторов на судах. Первыми это сделали США в 1946г., затем великобритания- в1949г., Япония- в 1955г. Первый морской могильник жидких радиоактивных отходов появился в СССР не позднее 1964г., официальных данных об этом естественно нет. Радиактивные отходы помещаются в специальные контейнеры, которые теоретически не разрушаются моркой водой и глубинным давлением. По выработанным МАГАТЭ рекомендациям хоронить предполагается на глубине 4000м, на достаточном удалении от континентов и островов и в районах с минимальной продуктивностью моря, то есть там, где не ведется промышленный лов рыбы и других морских животных. На западе информация о местах захоронения с указанием точных координат, глубины, массы, числа контейнеров и т.п. доступна не только специалистам, но и независимым исследователям. Рассчеты официальных экспертов достаточно оптимистичны: в течение 500 лет даже при существующих уровнях сбросов на одной площадке индивидуальные дозы облучения не должны достигнуть значительных величин. Однако в России существует и другая техника захоронения. Радиоактивные отходы складируются на списанных судах ВМФ, и когда ставить контейнеры с отходами уже некуда, суда буксируются в океан и топятся. Не соблюдаются нормы МАГАТЭ по содержимому затапливаемых контейнеров. Так, например, в заливе Амбросимова недалеко от архипелага Новая Земля, был обнаружен плавающий контейнер с уровнем излучения 160 Р/ч. Не серьезно сравнивать с рекомендациями МАГАТЭ и глубины затопления радиоактивных отходов в районе Новой Земли. Вместо положенного минимума в 4000 м, они колеблются от 18 до 270м. В 1992г. аппарат Президента России рассекретил данные о загрязнении северных и дальневосточных морей: ”В 1959-1992 гг. наша страна сбросила в северные моря жидких радиоактивных отходов суммарной активностью около 20,6 тысяч кюри и твердых – суммарная активность около 2,3миллиона кюри. В морях дальнего востока эти величины составили соответственно:12,3 и 6,2 тысячи кюри”. Видно, что затопление радиоактивных контейнеров производилось с нарушением элементарных норм, и до настоящего времени никто не контролирует их состояние. На Южном Урале в р. Теча, куда в 40-50-х гг. производились сбросы жидких радиоактивных стоков ПО “Маяк”, концентрации стронция-90 в речной воде в 100-1000 раз превышали фоновые. Уровни загрязнения морской воды стронцием-90 также не изменились по сравнению с 1993 г. В водах Каспийского, Охотского, Карского и Баренцева морей, а также в водах Тихого океана, омывающих берега Камчатки, концентрация стронция-90 колебалась в пределах (0,03-0,6)Ч10-12 Ки/л. Концентрации цезия-137, стронция-90 и плутония-239,240 в водах Баренцева и Карского морей, включая места захоронения радиоактивных отходов, сравнимы с наблюдаемыми в других морях и составляют:
цезий -137 – (8-54) Ч10-14 Ки/л;
стронций-90 – (8-32) Ч10-14 Ки/л;
плутоний-239,240 – (5-43) Ч10-17 Ки/л.
4 Заключение.
Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что радиационно опасные объекты являются опасными не только в момент, или после аварии. Эти объекты явлются источниками радиоактивного заражения, в результате несовершенства конструкций, на протяжении всего своего существования. Эта радиация незначительна, но в случае аварии она возрастает во много раз. На всей территории нашей страны осуществляется государственный контроль за радиационной обстановкой. Все ядерные материалы подлежат государственному учёту и контролю на различных уровнях государственной власти. Государство регулирует так же безопасность при использовании атомной энергии при помощи специально уполномоченных на то федеральных органов исполнительной власти. Они вводят в действие нормы и правила в области использования атомной энергии, осуществляют надзор за их исполнением, проводят экспертизу ядерных установок, применяют меры административного воздействия и выполняют другие функции, связанные с обеспечением безопасности при использовании атомной энергии. На федеральном уровне государственный учёт и контроль ядерных материалов осуществляют Министерство по атомной энергии (Минатом России) и Министерство обороны РФ. На ведомственном уровне эти функции выполняют федеральные органы исполнительной власти, в непосредственном распоряжении которых находятся ядерные материалы. На уровне эксплуатирующей организации, деятельность которой связана с производством, хранением или использованием ядерных материалов, их учёт и контроль осуществляет её администрация. Надзор же за самой системой учёта и контроля ядерных материалов для использования в мирных целях осуществляет Федеральный надзор России по ядерной и радиационной безопасности. Государственный таможенный комитет РФ контролирует перемещение ядерных материалов через таможенную границу. Особо подчёркивается, что вмешательство в деятельность эксплуатирующей организации в части использования ядерной установки не допускается. При потере управления некоторыми частями ядерной установки может наступить серьёзная радиационная авария, что не просто нежелательно, а просто недопустимо. В организациях, где теоретически возможны подобные аварии, обязательно должен быть план мероприятий по защите работников и населения, а так же средства для ликвидации аварий. В качестве профилактики проводятся мероприятия по обеспечению правил, норм в области радиационной безопасности, информирование населения о радиационной обстановке, его обучение в области радиационной безопасности. Общие проблемы безопасности включают глобальный комплекс мероприятий от обоснования требований к персоналу и формирования режимов допуска к информации и работам до ограничений по мерам радиационной, электро-, пожаро-, и взрыво-безопасности. При этом важнейшим является предупреждение аварийности и несанкционированных действий, на что должны быть направлены стройная и четкая система организационно-технического обеспечения и однозначно толкуемая документация. Все это принимает особую необходимость, если РОО находится недалеко от населенного пункта или внутри. В Москве имеются радиационно-опасные объекты, аварии на которых могут привести к заражению значительной части территории города и повлечь за собой человеческие жертвы (см. Приложение 3). В настоящее время особо актуальными стали проблемы учета РОО, поэтому система отчетности требует оптимизации. Соображения безопасности не могут не учитываться на самых ранних стадиях проектирования РОО, поэтому соответствующие требования должны предъявляться к конструктивным системам и программно-аппаратным средствам обеспечения безопасной эксплуатации РОО. При условии соблюдения всех объективных параметров безопасности субъективный фактор приобретает первостепенную важность в соблюдении мер безопасности, бесперебойности функционирования систем эксплуатации, и организационно-технических мер предотвращения несанкционированных действий. Немаловажное значение имеет обучение мерам предупреждения и снижения аварийности и последствий аварий, для чего персонал обязан уметь работать во всеобъемлющей системе контроля, оперативно и квалифицированно действовать при локализации произошедших аварий, проводить комплекс первоочередных и последующих мероприятий по ликвидации последствий аварий. Нельзя обойти вопросы экологических проблем существования всех компонентов РОО. Кроме непосредственно радиоактивных материалов необходимо учитывать наличие активных (в том числе ядовитых), особо чистых веществ, цветных, тяжелых и драгоценных металлов.
Все вышеперечисленное требует соответствующей учебно-материальной базы, основанной на реальных документах, максимально приближенных к реальной технике тренажерах, макетах, муляжах. Процесс обучения целесообразно проводить комплексным методом в ограниченных по количеству группах, сочетая привитие глубоких знаний и твердых практических навыков. Максимальные наглядность, доступность и научность необходимо сочетать без взаимного ущерба и без угрозы стать заложниками финансового дефицита.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
таблица 1.
Радиационные характеристики зон радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС.
Наименование зон индексДозы излучения за 1-й год после аварии (рад) мощность дозы излучения через 1 ч после аварии (Рад/ч) зонНа внешн. границе на внутренней границев середине зоны на внешн. границена внутр. границе Радиационной опасностиМ550160,0140,14Умеренного загрязненияА505001600,141,4Сильного загрязненияБ5001500866 1,44,2Опасного загрязненияВ150050002740 4,214Чрезвычайно опасного загрязненияГ 5000-9000 14
таблица 2.
Показатели размеров зон заражения (тип реактора – РБМК-1000).
выход активности (%)Индекс
зоны категория устойчивости “А”, скорость ветра 5 м/сек категория устойчивости “Г”, скорость ветра 5 м/сек длина (км)ширина (км) площадь (кв.км.)длина (км) Ширина (км)площадь (кв.км) 10
10М
А270
75 18,2
3,93860
231 241
527,8
1,721499
7110
10Б
В17,4
5,8 0,69
0,119,4
0,52 (остальные зоны не образуются)30
30М
А418
145 31,5
8,410300
959 430
12614
3,64760
35930
30Б
В33,7
17,6 1,73
0,6945,8
0,52 (остальные зоны не образуются)50
50
50М
А
Б 583
191
47,142,8
11,7
2,4 19600
1760
88,8561
168
15 18
4,08
0,418280
644
4,95 50
50В
Г23,7
9,4 1,1
0,220,5
2,05 (остальные зоны не образуются)
Приложение 2.
Количество радиоактивных отходов, хранящихся на предприятиях Минатома России
Источник образования
РАОВидРадиоактивные отходы
Количество (м3) Активность(Ки)Место храненияДобыча и переработка рудыШламы и
отвалы
пород
(НАО)1,0Ч108 1,8Ч105Хранилища и площадкиОбогащение урана и производство тепловыделяющих элементовЖидкие
и
твердые
отходы
(НАО)1,6Ч106 4,0Ч103Хранилища на предприятияхАтомные электростанцииЖидкие
концен-
траты
(САО)
Твердые
отходы
(НАО,
САО)
Отверж-
денные
отходы
(САО)1,5Ч105 4,2Ч104
0,8Ч105 0,7Ч103
1,6Ч104 1,0Ч103Металлические емкости
Хранилища на АЭС
Хранилища на АЭСРадиохимический комплекс
предприятия
(переработка ОТВС
с учетом отходов,
накопившихся при
получении оружейного
плутония)
ИтогоЖидкие
(ВАО)
Остек-
лован-
ные
(ВАО)
Жидкие
(НАО,
САО)
Твердые
(НАО,
САО)2,5Ч104 5,7Ч108
9,5Ч103 2,0Ч108
4,0Ч108 7,0Ч108
1,0Ч108 1,2Ч107
~ 6,0Ч108 ~ 1,5Ч109Стальные емкости на ПО “Маяк”
Хранилища на ПО “Маяк”
Емкости, водоемы, бассейны
Бетонированные хранилища на предприятияхПримечание: НАО – низкоактивные радиоактивные отходы
САО – среднеактивные радиоактивные отходы
ВАО – высокоактивные радиоактивные отходы
Количество радиоактивных отходов,хранящихся на предприятиях различных ведомств
Источник образования
РАОВидРадиоактивные
Количествоотходы
АктивностьМесто храненияВоенно-морской флотЖидкие
отходы
(НАО)
Твердые
отходы
(НАО)1,4Ч104
1,3Ч1041,8Ч102
8,0Ч102Береговые и
плавучие базы
Бетонные хранилищаСудостроительная промышленностьЖидкие
отходы
(НАО)
Твердые
отходы
(НАО)2,5Ч103
1,5Ч1035,0Ч102
1,0Ч102Береговые и
плавучие базы
Хранилища на
предприятияхГражданский морской флотЖидкие
отходы
(НАО)
Твердые
отходы
(НАО)
Твердые
отходы
(ВАО)3,9Ч102
1,4Ч103
1,0Ч102 0,6
2,1Ч102
2,0Ч104Береговые
хранилища
Береговые
хранилища
Береговые
ХранилищаПункты захоронения РАО от предприятий неядерного топливного цикла (16 пунктов)Жидкие,
твердые
отходы,
ампули-
рован-
ные ИИИ2,0Ч1052,0Ч106Хранилища спецкомбинатов
“РАДОН”Итого~ 2,4Ч105~ 2,1Ч106Количество отработавшего ядерного топлива, хранящегося на предприятиях
Минатома, Минтранса и ВМФ России
Ведомство, Радиоактивные отходы
вид топлива Количество (т) Активность (Ки) Место хранения
Минатом России топливные сборки АЭС реакторов РБМК-1000 топливные сборки АЭС реакторов ВВЭР-1000 реакторов ВВЭР-1000 топливные сборки реакторов:
ВВЭР-440
БН-350/600
АМБ
КС-150 тран.ЯЭУ6000,0
486,0
212,0
67,0
116,0
64,5
5,53,0Ч109
3,8Ч108
6,7Ч107
2,0Ч107
1,0Ч107
5,0Ч106
3,0Ч106Хранилища ЛАЭС,
Курской АЭС и
Смоленской АЭС
Хранилища Калининской и
Балаковской АЭС топливные
ГХК
Временное хранилище на ПО
“Маяк”НИИ Минатома топливные сборки реакторов ЯЭУ
Минтранс России топливные сборки реакторов ЯЭУ
Итого-
30,0
10,0
~ 7800,01,0Ч106
1,5Ч107
1,7Ч107
~ 3,9Ч109Хранилища в НИИ и
Хранилища береговых и
плавучих технических баз
Хранилища береговых и
плавучих технических баз
Приложение 3.
Перечень Московских предприятий и организаций, в состав которых входят особо радиационно-опасные и ядерно-опасные производства
и объекты, осуществляющие разработку, производство, эксплуатацию,
хранение, транспортировку, утилизацию ядерного оружия,
компонентов ядерного оружия, радиационно-опасных
материалов и изделий
1. Государственное предприятие “Московский завод полиметаллов”
2. Производственное обединение “Машиностроительный завод “Молния”
3. Всерегиональное обединение “Изотоп”
4. Опытный химико-технологический завод
5. Акционерное общество “Промэлектромонтаж”
6. Федеральное государственное предприятие “База спецперевозок”
7. Государственный научный центр Российской Федерации –
Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов имени А.А.Бочвара
8. Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии
9. Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники
10. Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации
11. Научно-инженерный центр “Союзный научно-исследовательский институт приборостроения”
12. Государственный научный центр Российской Федерации – Институт теоретической и экспериментальной физики
13. Научно-исследовательский испытательный центр радиационной безопасности космических обектов
14. Государственный научный центр Российской Федерации – Институт биофизики
15. Завод “Медрадиопрепарат”
16. Государственный научный центр Российской Федерации – Научноисследовательский физико-химический институт имени Л.Я.Карпова
17. Московский государственный инженерно-физический институт
(технический университет)
18. Государственный научный центр Российской Федерации – Российский научный центр “Курчатовский институт”
19. Московское научно-производственное обединение “Радон”