Атомная энергия и радиационная безопасность

Размещено на http://www.allbest.ru/

15

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:

Не превышение допустимых пределов индивидуальных доз облучения человека от всех источников ионизирующего излучения (принцип нормирования).

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).

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).

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 количество 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 корректируют 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 индивидуальную дозу 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 объектом. 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.

Атомный флот

На первом месте по количеству в российском флоте и во флоте зарубежных стран стоят атомные подводные лодки (АПЛ). Поскольку АПЛ приходится плавать на больших глубинах, а, следовательно, при большом внешнем давлении, то принимаются особые меры по защите реактора. При повреждении реакторного отсека может возникнуть течь, произойдет облучение воды и, подхваченная течением, она может достичь побережья любого континента. 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 несовершенства 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 затапливают. Но вынуть тепловыделяющий канал удается не всегда и реактор топят с радиоактивными элементами. По заявлению МАГАТЭ глубина затопления подводных лодок и атомных реакторов составляет 4000 м, но возникают ситуации, при которых лодки затапливают 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 серьезными 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 радиоактивность за счет естественного распада на 90%. Мы же пока копим радиоактивные отходы

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 времени и расстояния. 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 уровень загрязнений 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 количества 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 радиоактивного 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. Известно 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 изменении.

Литература

1. Кривошеин Д.А., “Экология и безопасность жизнедеятельности” М., 2000 г.

2. Осипенко Л., Жильцов Л., Мормуль Н., “Атомная подводная эпопея” М., 1994 г.

3.Перечень 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.

4.Я. Е. Белозеров, Ю. К. Несытов ”Внимание! Радиоактивное заражение” Военное издательство министерства обороны СССР М., 1982 г.

5. У.Я.Маргулис Атомная энергия и радиационная безопасность. М., Энергоатомиздат, 1988г.

6. М.Ю.Вышенский, А.М.Русанов "Организационно-технические вопросы обучения по темам безопасной эксплуатации радиационно-опасных объектов" Пермское высшее военное командно-инженерное училище ракетныx войск, сборник статей "Воениздат".

7.У.Я.Маргулис Радиация и защита М.,1969г.

Размещено на Allbest.ru