Главная Коллекция "Otherreferats" Экология и охрана природы Оценка и прогнозирование воздействия атмосферных выбросов Белоярской АЭС на референтные организмы биоты

Оценка и прогнозирование воздействия атмосферных выбросов Белоярской АЭС на референтные организмы биоты

Оценка и прогноз дозовых нагрузок на референтные организмы биоты, полученных в результате воздействия атмосферных выбросов энергоблоков БН-600 и БН-800 Белоярской АЭС и реактора Института реакторных материалов. Основные дозообразующие радионуклиды.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 18.06.2021
Размер файла 98,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВНИИ радиологии и агроэкологии

Оценка и прогнозирование воздействия атмосферных выбросов Белоярской АЭС на референтные организмы биоты

Нуштаева В.Э., Микаилова Р.А., Спиридонов С.И.,

Карпенко Е.И., Нуштаев С.Н., Кречетников В.В.

Аннотация

биота атмосферный выброс энергоблок

Проведена оценка и выполнен прогноз дозовых нагрузок на референтные организмы биоты, полученных в результате воздействия атмосферных выбросов энергоблоков БН-600 и БН-800 Белоярской АЭС и реактора Института реакторных материалов. Показано, что дозы облучения наземной биоты в результате воздействия выбросов реактора БН-800 ожидаются вдвое меньше дозовых нагрузок от реактора БН-600. К 2030 году при совместной эксплуатации энергоблоков дозы облучения биоты не будут превышать 6,4·10-3 мкГр/ч. С учетом совместного воздействия энергоблоков Белоярской АЭС и реакторной установки Института реакторных материалов дозы облучения биоты к 2030 году ожидаются ниже 0,02 мкГр/ч. Основными дозообразующими радионуклидами будут являться 3H и 41Ar.

Ключевые слова: БЕЛОЯРСКАЯ АЭС, РЕАКТОРЫ БН-600 И БН-800, РАДИОАКТИВНЫЕ ВЫБРОСЫ, РЕФЕРЕНТНЫЕ ОРГАНИЗМЫ БИОТЫ, ДОЗОВЫЕ НАГРУЗКИ, ОЦЕНКА, ПРОГНОЗ

Основная часть

В настоящее время прорабатываются различные концепции развития ядерной энергетики России, основанные на применении инновационных технологий. В рамках двухкомпонентной концепции предусматривается вовлечение быстрых реакторов в уже сложившуюся систему, включающую реакторы на тепловых нейтронах. В качестве перспективных рассматриваются быстрые реакторы с натриевым теплоносителем - БН-1200, разрабатываемые с учетом опыта эксплуатации БН-600 и БН-800. Поскольку реакторы БН-600 и БН-800 функционируют на Белоярской АЭС (БелАЭС), радиоэкологические оценки для территории, прилегающей к этой атомной станции, представляют значительный интерес. Кроме того, важным направлением исследований является оценка совместного воздействия на окружающую среду ядерно-энергетических объектов, расположенных на одной площадке.

Белоярская АЭС расположена на территории городского округа Заречный Свердловской области Российской Федерации, на восточном берегу Белоярского водохранилища, созданного в качестве водоема-охладителя. Атмосферные выбросы Белоярской АЭС в настоящий момент определяются действующими энергоблоками БН-600 и БН-800, введенными в эксплуатацию в 1981 и 2016 годах, также работами по выводу из эксплуатации остановленных энергоблоков с водографитовыми канальными реакторами АМБ-100 и АМБ-200 [1].

К источникам техногенного загрязнения рассматриваемого региона относится не только Белоярская АЭС, но и располагающееся в непосредственной близости от АЭС предприятие ОАО «Институт реакторных материалов» (ИРМ) с действующим исследовательским реактором бассейнового типа ИВВ-2М. Мощность этого реактора, эксплуатирующегося с 1966 г., -- 15 МВт [1].

Целью исследования являются оценка и прогноз доз облучения референтных представителей биоты в регионе размещения Белоярской АЭС на основе информации, характеризующей радиоактивные атмосферные выбросы.

Материалы и методика

Для расчета дозовых нагрузок на референтные организмы использовали усредненные данные по атмосферным выбросам энергоблока №3 БН-600 и реакторной установки ИРМ, а также информацию, характеризующую проектные выбросы энергоблока №4 БН-800 (табл. 1). Ввиду того, что состав инертных радиоактивных газов (ИРГ) в газоаэрозольном выбросе БН-600 не раскрывается, и известна только суммарная активность, величины активностей инертных радиоактивных газов были рассчитаны, исходя из относительного содержания отдельных радионуклидов в проектном выбросе реактора БН-800.

Газоаэрозольные радиоактивные выбросы в атмосферу на БелАЭС осуществляются через вентиляционные трубы высотой 100 и 70 метров. Выброс радиоактивных веществ в атмосферу на ИРМ проводится через трубу высотой 40 метров.

Ввиду того, что высоты выбросов рассматриваемых радиационно-опасных объектов различны, наблюдается существенная пространственная вариабельность плотности выпадения радионуклидов. Для оценки максимальных доз облучения определено расстояние от объектов, на котором концентрации радионуклидов в приземном слое атмосферы достигают наибольших значений. Расчет переноса радионуклидов от источника проводился для сектора, где наблюдается максимальная повторяемость ветра.

Таблица 1

Усреднённые годовые выбросы радиоактивных газов и аэрозолей энергоблока №3 БН-600 и исследовательского реактора ИРМ, проектные выбросы энергоблока №4 БН-800, Бк/год [2, 3]

Радионуклид

ИРМ

БН-600

БН-800

41Ar

2,8·1014

1,5·1012

5,0·1012

85Кr

--

1,2·1011

4,0·1011

85mКr

--

3,0·1010

1,0·1011

87Кr

--

2,4·1010

8,0·1010

88Кr

--

4,5·1010

1,5·1011

133Хе

--

3,9·1012

1,3·1013

135Хе

--

4,5·1011

1,5·1012

3H

1,2·108

1,7·1014

8,4·1013

14C

4,1·1011

--

8,0·1010

60Co

3,4·108

6,2·105

1,9·106

58Co

--

--

2,8·106

54Mn

--

--

1,1·107

90Sr

2,9·106

5,6·106

2,9·106

89Sr

--

--

5,0·105

131I

3,2·107

2,6·107

4,0·106

134Cs

--

3,4·105

5,3·106

137Cs

3,1·108

1,8·107

1,9·107

239Pu

6,8·104

--

--

Суммарная активность

2,8·1014

1,8·1014

1,0·1014

Оценка доз облучения референтных представителей наземных экосистем проводилась с использованием международного программного кода ERICA [4, 5]. Прогноз рассеивания радионуклидов в атмосфере выполнен на основе модели атмосферной дисперсии, представленной в документе МАГАТЭ SRS №19 [6]. Дозовые нагрузки на биоту от инертных радиоактивных газов (41Ar, 85Kr, 88Kr, 131Xe, 133Xe) рассчитывали с использованием коэффициентов дозового преобразования для внешнего облучения [7].

Для оценки воздействия атмосферных радиоактивных выбросов радиационно-опасных предприятий на представителей наземных экосистем были выбраны референтные организмы в соответствии с рекомендациями МКРЗ [8]: аннелиды (дождевой червь), крупные млекопитающие (олень), мелкие млекопитающие (крыса), насекомые (пчела), дикорастущие травы, деревья (сосна).

С целью сопоставления радиационного воздействия на биоту рассматриваемых радиационно-опасных объектов выполнен прогноз доз облучения представительных организмов на 50 лет эксплуатации предприятий.

Результаты и обсуждение

Дозы облучения референтных представителей биоты от атмосферных выбросов Белоярской АЭС

Мощности дозы облучения представителей наземных экосистем в результате атмосферных выбросов БН-600 при длительной эксплуатации реактора находятся в пределах одного порядка и не будут превышать 4,2·10-3 мкГр/ч (табл. 2). Основной вкладчик в суммарную активность выброса БН-600 -- 3H (96%). Вследствие этого дозовые нагрузки на биоту, в основном, будут сформированы внутренним облучением от 3H (99%).

Таблица 2

Мощности доз облучения референтных представителей биоты в результате атмосферных выбросов энергоблока №3 БН-600 на 50-й год эксплуатации, мкГр/ч

Радио-нуклид

Референтный организм

Аннелиды

Насекомые

Млекопитающие

Травы

Деревья

Мелкие

Крупные

131I

9,2·10-9

4,8·10-9

1,0·10-8

6,1·10-9

4,1·10-9

4,2·10-9

60Co

3,4·10-7

1,3·10-7

3,2·10-7

1,1·10-7

1,3·10-7

1,0·10-7

134Cs

4,0·10-8

1,6·10-8

6,5·10-8

1,1·10-7

2,0·10-8

1,6·10-8

137Cs

4,1·10-6

1,8·10-6

1,1·10-5

1,6·10-5

3,5·10-6

1,7·10-6

90Sr

1,4·10-7

5,8·10-7

4,1·10-6

4,3·10-6

1,6·10-6

1,2·10-6

3H

4,1·10-3

3,9·10-3

4,1·10-3

4,1·10-3

4,1·10-3

4,1·10-3

41Ar

1,8·10-8

7,6·10-6

1,6·10-8

3,7·10-6

7,4·10-6

4,8·10-6

85Кr

1,9·10-11

1,0·10-8

4,7·10-12

5,4·10-10

7,8·10-9

8,1·10-10

88Кr

1,6·10-9

6,8·10-7

1,1·10-9

2,4·10-7

6,4·10-7

3,0·10-7

133Хе

1,6·10-9

6,8·10-7

1,4·10-9

1,5·10-7

6,5·10-7

2,8·10-7

Сумма

4,1·10-3

3,9·10-3

4,2·10-3

4,2·10-3

4,2·10-3

4,2·10-3

Дозовые нагрузки на биоту спустя 50 лет эксплуатации энергоблока БН-800 не будут превышать 2,2·10-3 мкГр/ч (табл. 3). Основным дозообразующим радионуклидом в течение всего срока эксплуатации БН-800 будет является тритий (93-98 %). Вклад 14C будет составлять ~3% для млекопитающих, травянистых и древесных растений. Аргон (41Ar) будет вносить 2-4 % в дозу облучения насекомых, крупных млекопитающих, травянистых и древесных растений. Вклад 137Cs в дозовые нагрузки наземной биоты в первый год эксплуатации энергоблока не будет превышать 0,1%, но вследствие накопления этого радионуклида в почве спустя 50 лет его вклад увеличится и будет составлять ~1,5% (для млекопитающих).

Дозовые нагрузки на наземную биоту при совместной эксплуатации энергоблоков к 2030 году ожидаются ниже 6,4·10-3 мкГр/ч (рис. 1). В результате ввода в эксплуатацию БН-800 дозы облучения представителей наземных экосистем увеличиваются на 50%. Вследствие того, что эксплуатация энергоблока №3 запланирована до 2025 года, суммарные дозовые нагрузки на биоту после вывода из эксплуатации не будут превышать рассчитанных значений.

Таблица 3

Мощности доз облучения референтных представителей биоты в результате атмосферных выбросов энергоблока №3 БН-800 на 50-ый год эксплуатации, мкГр/ч

Радио-нуклид

Референтный организм

Аннелиды

Насекомые

Млекопитающие

Травы

Деревья

Мелкие

Крупные

3H

2,1·10-3

1,9·10-3

2,1·10-3

2,1·10-3

2,1·10-3

2,1·10-3

14C

1,9·10-5

1,9·10-5

6,3·10-5

6,3·10-5

4,0·10-5

6,1·10-5

131I

1,4·10-9

7,5·10-10

1,6·10-9

9,5·10-10

6,4·10-10

6,6·10-10

60Co

2,1·10-6

8,3·10-7

2,0·10-6

7,0·10-7

7,9·10-7

6,5·10-7

58Co

5,5·10-8

2,1·10-8

5,3·10-8

1,8·10-8

2,0·10-8

1,7·10-8

54Mn

7,6·10-7

3,0·10-7

7,3·10-7

1,5·10-7

2,8·10-7

2,5·10-7

90Sr

8,2·10-8

3,4·10-7

2,5·10-6

2,6·10-6

9,5·10-7

7,4·10-7

89Sr

1,1·10-10

4,7·10-10

3,0·10-9

3,0·10-9

1,2·10-9

8,9·10-10

134Cs

1,6·10-6

6,2·10-7

2,6·10-6

4,3·10-6

7,9·10-7

6,2·10-7

137Cs

9,1·10-6

3,9·10-6

2,5·10-5

3,6·10-5

7,8·10-6

3,9·10-6

41Ar

1,9·10-7

8,1·10-5

1,8·10-7

3,9·10-5

7,9·10-5

5,1·10-5

133Хе

1,7·10-8

7,3·10-6

1,5·10-8

1,6·10-6

6,9·10-6

3,0·10-6

85Кr

2,0·10-10

1,1·10-7

5,0·10-11

5,8·10-9

8,3·10-8

8,6·10-9

88Кr

1,7·10-8

7,2·10-6

1,2·10-8

2,5·10-6

6,9·10-6

3,2·10-6

Сумма

2,1·10-3

2,0·10-3

2,1·10-3

2,2·10-3

2,2·10-3

2,2·10-3

Рис. 1 Динамика мощности дозы облучения крупных млекопитающих при совместной эксплуатации энергоблоков БН-600 и БН-800, мкГр/ч

Дозы облучения референтных представителей биоты от атмосферных выбросов Института реакторных материалов

Мощности доз облучения референтных организмов от атмосферных выбросов реакторной установки ИРМ в течение 50 лет эксплуатации не превысят 8,4·10-3 мкГр/ч (табл. 4).

Таблица 4

Мощности доз облучения референтных представителей биоты в результате атмосферных выбросов реакторной установки ИРМ на 50-ый год эксплуатации, мкГр/ч

Радио-

нуклид

Референтный организм

Аннелиды

Насекомые

Млекопитающие

Травы

Деревья

Мелкие

Крупные

131I

5,7·10-8

3,0·10-8

6,3·10-8

3,7·10-8

2,5·10-8

2,6·10-8

60Co

9,1·10-4

3,5·10-4

8,6·10-4

2,9·10-4

3,4·10-4

2,8·10-4

137Cs

3,5·10-4

1,5·10-4

9,6·10-4

1,4·10-3

3,0·10-4

1,5·10-4

90Sr

3,5·10-7

1,5·10-6

1,1·10-5

1,1·10-5

4,1·10-6

3,2·10-6

239Pu

8,4·10-7

7,1·10-7

3,9·10-7

3,9·10-7

4,5·10-7

1,9·10-6

14C

4,8·10-4

4,8·10-4

1,5·10-3

1,5·10-3

9,9·10-4

1,5·10-3

3H

1,4·10-8

1,3·10-8

1,4·10-8

1,4·10-8

1,4·10-8

1,4·10-8

41Ar

1,7·10-5

7,0·10-3

1,5·10-5

3,4·10-3

6,8·10-3

4,4·10-3

Сумма

1,8·10-3

8,0·10-3

3,4·10-3

6,6·10-3

8,4·10-3

6,3·10-3

Несмотря на то, что 41Ar вносит 99,8% в суммарную активность выброса, к основным дозообразующим радионуклидам для некоторых организмов, кроме 41Ar, можно отнести 14C, 60Co. Так, 41Ar вносит превалирующий вклад в дозу облучения насекомых (1-й год -- 93%, 50-й год -- 88%), крупных млекопитающих (1-й год -- 67%, 50-й год -- 51%), травянистых (1-й год -- 87%, 50-й год -- 81%) и древесных (1-й год -- 74%, 50-й год -- 69%) растений. Вклад 14C в дозовую нагрузку на крупных млекопитающих и деревья составляет 23-30 %. Вклад 137Cs в дозу внутреннего облучения крупных млекопитающих в 1-й год составляет 2%, а к 50-му году возрастет до 21%.

Дозы облучения мелких млекопитающих формируются, в основном, внутренним облучением от 14C (1 год -- 87%, 50 год -- 47%). В течение всего периода эксплуатации реактора ИРМ вклад этого радионуклида в облучение аннелид составляет 76%. С течением времени возрастает доза внешнего облучения от 60Co. Вклад для мелких млекопитающих достигнет ~25%. Для аннелид этот радионуклид становится основным дозообразующим, его вклад к 10-му году работы увеличивается до ~50%. Вклад 137Cs в дозу аннелид и мелких млекопитающих возрастает с 4% в 1-й год работы реактора до 20% и 28% в 50-й год.

Вклад радиационно-опасных объектов в дозы облучения референтных представителей биоты

Суммарные дозовые нагрузки на представителей наземных экосистем при совместной работе энергоблоков БН-600, БН-800 и исследовательского реактора ИРМ к 2030 году ожидаются ниже 0,02 мкГр/ч.

Сопоставление дозовых нагрузок позволило оценить вклад каждого из рассматриваемых ядерно-энергетических объектов в облучение представителей биоты (рис. 2). Белоярская АЭС с реакторами на быстрых нейтронах является основным дозообразующим предприятием для аннелид (78%) и мелких млекопитающих (65%). Институт реакторных материалов вносит основной вклад (57%) в дозы облучения насекомых и травянистых растений. Вклады БелАЭС и ИРМ в дозы облучения древесной растительности и крупных млекопитающих одинаковы.

Основными дозообразующими радионуклидами при сочетанном действии рассматриваемых объектов являются 3H и 41Ar. Инертный газ вносит превалирующий вклад в дозу облучения насекомых и травянистых растений, а тритий - в дозу облучения остальных референтных организмов.

Рис. 2 Мощности доз облучения референтных представителей биоты от атмосферных выбросов совокупности радиационно-опасных объектов (1 -- аннелиды, 2 -- насекомые, 3 -- мелкие млекопитающие, 4 -- крупные млекопитающие, 5 -- травы, 6 -- деревья), мкГр/ч

С целью оценки радиационного воздействия атмосферных выбросов рассматриваемых ядерно-энергетических объектов на биоту необходимо сравнить рассчитанные дозовые нагрузки с референтными уровнями облучения: 0,1-1 мГр/сут (4,17-41,7 мкГр/ч) -- для млекопитающих, наземных позвоночных животных и сосны обыкновенной; 1-10 мГр/сут (41,7-417 мкГр/ч) -- для наземных растений (кроме сосны обыкновенной); 10-100 мГр/сут (417-4166 мкГр/ч) -- для беспозвоночных животных) [8, 9]. С учетом совместного радиационного воздействия энергоблоков БН-600 и БН-800 Белоярской АЭС и исследовательского реактора ИРМ, дозовые нагрузки ожидаются значительно ниже референтных уровней облучения, следовательно, негативных эффектов у биоты наблюдаться не будет.

Заключение

Результаты оценки доз облучения референтных представителей биоты в регионе размещения Белоярской АЭС на основе информации, характеризующей радиоактивные атмосферные выбросы, показали, что дозовые нагрузки на наземную биоту при совместной эксплуатации энергоблоков БН-600 и БН-800 Белоярской АЭС к 2030 году не будут превышать 6,4·10-3 мкГр/ч. Основным дозообразующим радионуклидом будет являться тритий.

Сравнивая дозы облучения биоты в результате воздействия газоаэрозольных выбросов в течение 50 лет эксплуатации реакторов БН-600 и БН-800, можно сделать вывод, что реактор БН-800 является более экологичным, т.к. дозовые нагрузки на биоту от выбросов этого ректора ожидаются вдвое меньше доз облучения от выбросов ректора БН-600.

Дозы облучения референтных организмов от атмосферных выбросов исследовательского реактора Института реакторных материалов в течение 50 лет эксплуатации не превысят 8,4·10-3 мкГр/ч. Такие радионуклиды, как 41Ar, 14C и 60Co, вносят превалирующий вклад в дозы облучения представителей наземных экосистем от этого предприятия.

При совместном воздействии энергоблоков Белоярской АЭС с реакторами на быстрых нейтронах и реакторной установкой Института реакторных материалов дозовые нагрузки на биоту к 2030 году не будут превышать 0,02 мкГр/ч. С учетом сочетанного действия рассматриваемых предприятий, основными дозообразующими радионуклидами будут являться 3H и 41Ar.

Исходя из полученной информации, можно сделать вывод, что атмосферные выбросы ядерно-энергетических объектов региона расположения Белоярской АЭС не будут оказывать существенного влияния на окружающую среду. Дозы облучения биоты ожидаются ниже референтных уровней облучения.

Список использованных источников

1. Радиоэкологическая обстановка в регионах расположения предприятий Росатома / под ред. И.И. Линге и И.И. Крышева. М.: «САМ полиграфист». 2015. 296 с.

2. Радиационная обстановка на территории России и сопредельных государств в 1991-2017 годы. Ежегодники Росгидромета. Обнинск, НПО «Тайфун».

3. Белоярская АЭС. Энергоблок № 4. Оценка воздействия на окружающую среду. Том 1. Книга 1, 2. БЛ.4-0-0-ОВОС-001/1, БЛ.4-0-0-ОВОС-001/2, ОАО «СПбАЭП». 2012.

4. Brown J.E., Alfonso B., Avila R., Beresford N.A., Copplestone D., Hosseini A. New version of the ERICA tool to facilitate impact assessments of radioactivity on wild plants and animals // Journal of Environmental Radioactivity. 2016, v. 153. P. 141-148.

5. Larsson C.M. An overview of the ERICA Integrated Approach to the assessment and management of environmental risks from ionising contaminants // Journal of Environmental Radioactivity. 2008, v. 99, N 9. P. 1364-1370.

6. Generic models for use in assessing the impact of discharges of radioactive substances to the environment. Safety Reports Series No. 19. Vienna: International Atomic Energy Agency. 2001.

7. Vives I Batlle J., Jones S.R., Copplestone D. A method for estimating 41Ar, 85,88Kr and 131m, 133Xe doses to non-human biota // Journal of Environmental Radioactivity. 2015, v. 144. P. 152-161.

8. Environmental protection - the concept and use for reference animals and plants. ICRP Publication 108 // Annals of the ICRP. 2008, v. 38, N 4-6.

9. Protection of the environment under different exposure situations. ICRP Publication 124 // Annals of the ICRP. 2014, v. 43.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены