Файл: лекции ядер безопас.doc

Радиоактивные вещества, попавшие на кожу или слизистые оболочки глаз, носа, рта, если их быстро не удалить, могут вызвать местные радиационные ожоги (воспаления, язвы). Поэтому мероприятия на местности, зараженной РВ, необходимо выполнять в средствах индивидуальной защиты. Степень радиоактивного заражения поверхностей объектов (производственные и жилые здания, оборудование, автомобили, одежда, кожные покровы человека, животных и т.д.) принято характеризовать также мощностью дозы в миллирентгенах в час (мР/ч). При действиях на зараженной местности следует принять все меры защиты, прежде всего от внешнего гамма-излучения. Наиболее надежную защиту людей от него обеспечивают убежища (в том числе быстровозводимые), противорадиационные и простейшие укрытия. Разновидностью ядерного оружия является нейтронное. Оно предназначено в основном для массового поражения людей.

Нейтронные ядерные заряды - это термоядерные заряды типа «деление-синтез» малой и сверхмалой мощности, устройство которых обеспечивает перераспределение энергии взрыва в пользу проникающей радиации, а точнее - потока нейтронов (до 80% общей энергии взрыва). Поток нейтронов обладает большой проникающей способностью. Взаимодействие нейтронов с живыми клетками приводит к их гибели и в целом к радиационному поражению организма. Этот поток вызывает поражение людей на площади, которая в два раза превышает площадь поражения ударной волной при взрыве обычного ядерного заряда той же мощности. Защита от нейтронного потока сложнее, чем от проникающей радиации обычного ядерного взрыва. Защитный слой укрытия должен быть по возможности комбинированным, чтобы обеспечить не только замедление, но и поглощение нейтронов.

Хорошие защитные свойства имеют бетон, дерево, грунт. Например, слой грунта в 11 сантиметров уменьшает поток нейтронов в два раза. Мерой опасности ионизирующего излучения для человека служит эквивалентная (или биологически значимая) поглощенная доза - 1 бэр. Для характеристики гамма - и рентгеновского излучения используется рентген. 1 бэр примерно равен 1 Р.

В заключение приведем некоторые практические величины, получаемые человеком в том или ином случае. В частности, ежедневный в течение года трехчасовой просмотр телевизора дает 0,5 мбэр; облучение при флюорографии - 370 мбэр; полет на самолете в течение 3 часов - 1 мбэр; фоновое облучение за год -100 мбэр; облучение при рентгенографии зубов - 3 бэр; облучение при рентгеноскопии желудка (местное) - 30 бэр; кратковременные незначительные изменения состава крови вызывают 75 бэр; нижний уровень развития лучевой болезни - 100 бэр; тяжелая степень лучевой болезни - 450 бэр. Как видно, не столь уж безобидны для человека иные процедуры и жизненные блага. Хотя и ничего особо опасного при пользовании ими нет. Просто во всем, как говорится, надо знать меру.

Особенности аварии на радиационно-опасном объекте

К основным источникам загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами (РВ) относятся производственные предприятия, добывающие и перерабатывающие сырье, содержащее РВ, атомные электростанции (АЭС), радиохимические заводы, научно-исследовательские институты и др. объекты. В настоящее время правоохранительными органами Рос­сийской Федерации обобщается практика исполнения законодательства, направлен­ного на предупреждение незаконного вво­за, вывоза, захоронения, утилизации отра­ботавшего ядерного топлива, радиоактив­ных, токсичных, химических и иных вред­ных для окружающей природной среды и здоровья населения зарубежных и отече­ственных промышленных отходов.

Цель данной лекции в том, что бы наиболее полно раскрыть радиоактивный фон и проблемы его снижения. Задачи лекции: − аварии и катастрофы на АЭС и других ядерных энергетических установках (ЯЭУ); − утилизация радиоактивных отходов; − радиационная безопасность; − перспективы автономной энергетики − проблемы снижения радиоактивного фона.

1. Аварии и катастрофы на АЭС и других ядерных энергетических установках (ЯЭУ) АЭС являются составной частью довольно сложной совокупности ядерного производства, называемой ядерно-топливным комплексом или циклом (ЯТЦ). Он включает в себя: - добычу и переработку урановой руды с получением химических концентратов урана (рудодобывающие и рудоперерабатывающие заводы); - получение чистых соединений урана из концентратов (аффинажные заводы); - производство гексафторида урана и разделение его изотопов (заводы по получению гексафторида и разделению его изотопов); - изготовление топлива для получения энергии на АЭС; - переработку отработавшего (облученного) на АЭС ядерного топлива (радиохимические заводы или заводы по регенерации топлива); -отработку отходов, хранение или захоронение средне- и высокотоксичных отходов и транспортировку ядерных продуктов между предприятиями ЯЦП. При работе предприятий ЯЦП образуются пылегазообразные, жидкие и твердые отходы, содержащие радиоактивные и обычные химические вещества.

Под радиоактивными отходами понимают непригодные к использованию в настоящее время и в обозримом будущем жидкие и твердые материалы и предметы, содержащие радионуклиды в концентрации, превышающей ПДК или ПДУ (предельно допустимые концентрации и уровни).

Характеристика ионизирующих излучений

При распаде радионуклиды испускают - и - частицы, - кванты, нейтроны и др.- частицы представляют собой поток ядер атомов гелия (Не). Вследствие большой ионизирующей способности пробег частиц очень мал. В воздухе он составляет не более 10 см. В биоткани (живой клетке) до 0.1 мм частицы полностью поглощаются листом бумаги и не представляют опасности для человека, за исключением случаев непосредственного контакта с кожей. Частицы - электроны и позитроны, обладают в сотни раз меньшей ионизирующей способностью, чем частицы. Вследствие этого они распространяются в воздухе до 10 ... 20 м, в биоткани - на глубину 5 ... 7 мм, в дереве - до 2.5 мм, в алюминии - до 1 мм. Одежда человека почти наполовину ослабляет действие частиц. Они практически полностью поглощаются оконными стеклами и любым металлическим экраном толщиной в несколько миллиметров. Но при контакте с кожей они также опасны, как и a-частицы. Излучение представляет собой поток квантов высокочастотного электромагнитного поля, распространяющихся со скоростью света. Оно свободно проникает сквозь одежду, тело человека и через значительные толщи материалов.

Все рассмотренные излучения опасны для организма человека, поэтому необходимо строгое соблюдение установленных норм радиационной безопасности (НРБ - 99) и основных санитарных правил работы с РВ. Радиационная безопасность - комплекс мероприятий (административных, технических, санитарно-гигиенических и др.), ограничивающих облучение населения и окружающей среды до наиболее низких значений, достигаемых средствами приемлемыми для общества.

Эффективная эквивалентная доза - сумма средних эквивалентных доз в различных органах; она учитывает разную чувствительность к ионизирующим излучениям тканей организма. Для характеристики потенциальной опасности излучения используется понятие “мощность дозы излучения”: - поглощенная - Гр/с; рад/ч; - эквивалентная - Зв/с; бэр/ч. Степень загрязнения РВ местности и различных объектов на ней характеризуется поверхностной активностью (плотностью загрязнения), т. е. кол-вом РВ, приходящимся на единицу поверхности (Бк/м2 или Ки/км2).

Степень загрязнения РВ продуктов питания и воды характеризуют объемной или удельной активностью (концентрацией РВ), т. е. количеством РВ в единице объема или веса (Бк/м3, Бк/кг или Ки/л, Ки/кг). Основными принципами радиационной безопасности являются: - непревышение установленного дозового предела; - исключение всякого необоснованного облучения; - снижение дозы до возможно низкого предела. В зависимости от степени контакта с источниками ионизирующих излучений и чувствительности организма, установлены 3 категории облучаемых лиц:

КАТЕГОРИЯ А - профессиональные работники, постоянно или временно работающие с источниками ионизирующих излучений (ИИ);

КАТЕГОРИЯ Б – лица, находящиеся по условиям работы в сфере воздействия источников ионизирующего излучения;

КАТЕГОРИЯ В – население. Эффективная доза облучения в год: группа А – 20 мЗв; группа Б – 5 мЗв; население – 1 мЗв.

Характеристика аварий на АЭС

Основными и наиболее опасными источниками ионизирующих излучений и радиоактивного заражения окружающей среды являются аварии на АЭС. Радиационными аварии на АЭС - нарушение их безопасной эксплуатации, при котором произошел выход радиоактивных продуктов и (или) ионизирующего излучения за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации границы в количествах, превышающих установленные значения. Радиационные аварии характеризуются исходным событием, характером протекания и радиационными последствиями. В соответствии с решением МАГАТЭ (Международным агентством по атомной энергетике) установлены 7 баллов (степеней опасности) аварийных ситуаций на АЭС:

1) незначительные происшествия;

2) происшествия средней тяжести;

3) серьезные происшествия;

4) аварии в пределах АЭС;

5) аварии с риском для окружающей среды;

6) тяжелые аварии;

7) Глобальные (крупные) аварии. Радиоактивное заражение при аварии АЭС может происходить за счет выброса парогазовой фазы (авария без разрушения активной зоны) − высота выброса Нв=150-200 м, время выброса – 20-30 мин.

Состав радиоактивных изотопов: ксенон, криптон, йод. Более серьезной аварией является выброс продуктов деления из реактора (авария с разрушением активной зоны). При этом радиоактивные продукты выбрасываются на высоту Нв=2-3 км, продолжительность выброса - несколько суток до окончания герметизации реактора. Характер радиоактивного заражения при авариях на АЭС имеют ряд особенностей (по сравнению с взрывом ядерного боеприпаса):

1) длительность радиоактивного заражения окружающей среды: уран - 235, Т1/2 = 700 млн. лет; стронций - 90, Т1/2 – 28,6 года; цезий - 137, Т1/2 = 30 лет и так далее);

2) Распространение РВ составляет 3-12 часов; 3) “Очаговое” заражение в дальней (более 1000 км) зоне.

Характеристика районов РЗМ при авариях на АЭС

При авариях на АЭС с выбросом радиоактивных веществ (РВ) возникают районы радиоактивного заражения (загрязнения) местности (РЗМ) в форме окружности (в р-не аварии) и вытянутого эллипса (по следу облака) - правильной формы при т. н. нормальных топо- и метео- условиях и неправильной - при ненормальных (сложных) топо- и метеоусловиях (пересеченная местность, изменение направления и скорости ветра и др.). Воздействие РЗМ на людей осуществляется в виде облучения: - внутреннего - с воздухом, пищей, водой; - внешнего - от проходящего облака и РВ, выпавших на подстилающую поверхность; - контактного - от РВ на кожных покровах, одежде. Основными параметрами, характеризующими районы РЭМ, являются экспозиционные и поглощенные дозы облучений до полного распада (Д, Р(рад)) и мощности этих доз - уровни радиации на определенное время (Р, Р/ч, рад/ч). Уровни радиации с течением времени, вследствии распада РВ, уменьшаются.

В практических расчетах часто используется т. н. эталонный уровень радиации - уровень радиации, приведенный к 1 ч после аварии - Р1 . Между дозой облучения до полного распада и уровнем радиации Р1 при авариях на АЭС существует связь: Д = 400Р1. В зависимости от величин Д, районы РЗМ (для организации и проведения защитных мероприятий) подразделяют на зоны:

1. Внешнего облучения: А - умеренного, Б - сильного, В - опасного, Г - чрезвычайно опасного

2. Внутреннего облучения: Д’ - опасного и Д - чрезвычайно опасного.

Проблемы снижения радиоактивного фона

Радиоактивные отходы появляются на АЭС из двух источников: главным является основной технологический контур АЭС, другим источником является вспомогательные установки, например, газовый контур, контур охлаждения. Источники радиоактивных отходов активационного происхождения, например, радиоактивные продукты коррозии или образующийся в процессах деления тритий (сверхтяжелый изотоп водорода), имеют активность, строго меняющуюся во времени по известному закону. Случайным источником являются продукты деления, попадающие в теплоноситель. Их активность в теплоносителе в каждый момент времени зависит от того, сколько негерметичных ТВЭЛов в этот момент эксплуатируется в активной зоне, какова степень их негерметичности. Поскольку этот процесс случаен, данный факт учитывается на АЭС при организации постоянного радиационного контроля за состоянием теплоносителя, количеством и темпом образования радиоактивных отходов. Атомная электростанция - такое же производство, как и другие, поэтому во время основного технологического процесса - отвода тепла от активной зоны реактора для выработки электроэнергии, образуются и радиоактивные отходы. Поскольку из теплоносителя постоянно нужно удалять разнообразные примеси, при очистке теплоносителя выделяются радиоактивные газы. Захватывая микрочастицы жидкости и твердые микрочастицы, газы переходят в аэрозольную форму. Радиоактивные отходы также могут быть и жидкими, и твердыми.

Проблема обращения с радиоактивными отходами на предприятиях России

В 1998 г. радиационная обстановка на территории Российской Федерации, как и в предыдущие годы, определялась главным образом: естественным радиационным фоном, формируемым космическим излучением и природными радионуклидами как естественно распределенными, так и привнесенными в окружающую среду деятельностью человека; глобальным радиоактивным загрязнением, связанным с проведенными ранее ядерными взрывами и крупными радиационными авариями в прошлом; радиоактивным загрязнением территорий, оказавшихся в зонах распространения радиоактивных облаков выбросов при радиационной аварии на Чернобыльской АЭС.

На территории России вклад природных источников в коллективную дозу облучения населения составляет приблизительно 70-80%. В ходе различных проверок выявляются многочислен­ные нарушения законов Российской Федерации "Об охране окружающей природной среды", "О радиационной безопасности на­селения", "О санитарно-эпидемиологическом благополучие населения". Практичес­ки не выполняются федеральные целевые программы "Обращение с радиоактивными отходами и отработавшими ядерными ма­териалами, их утилизация и захоронение на 1996-2005 годы", "Отходы". Анализ имеющихся материалов свиде­тельствует, что наиболее острый характер приобрела проблема хранения и перера­ботки отработавшего ядерного топлива, образующегося нa объектах Министерства по атомной энергии и Министерства обо­роны Российской Федерации. Ни на одной атомной электростанции России не имеется полного комплекса ус­тановок для кондиционирования радиоак­тивных отходов, в связи с чем усугубляет­ся проблема переработки и утилизации отработавшего ядерного топлива. На про­изводственном объединении "Маяк", Си­бирском химическом комбинате и Красно­ярском горнохимическом комбинате Ми­натома России около 400 млн. куб. м отхо­дов находится в открытых водоемах и специальных бассейнах. В последнее время обострилась обста­новка с приемом, переработкой и хране­нием отработавшего ядерного топлива на единственном в России специализирован­ном ПО "Маяк", технические возможности которого явно недостаточны. Непосредственно на предприятиях Ми­натома России радиоактивные твердые от­ходы производства размещаются в могиль­никах, что не соответствует установленным требованиям. Между тем модульные храни­лища для надлежащего захоронения таких отходов не создаются.

Несмотря на важ­ность и первоочередность, эти мероприя­тия не финансируются. Выявлены многочисленные нарушения порядка обращения с радиоактивными от­ходами в части превышения предельного двухлетнего срока их хранения в жидком состоянии. Повсеместно инженерно-технические средства защиты и контроля не от­вечают элементарным требованиям под­держания безопасного функционирования важнейших производств. Значительное накопление радиоактив­ных отходов, отсутствие необходимых тех­нических средств и технологических воз­можностей для обеспечения безопасного обращения с этими отходами и отработав­шим ядерным топливом создают реальную угрозу возникновения радиационных ава­рий. Так, в Читинской области г.г. Болей и Краснокаменск в результате освоения ура­нового месторождения оказались в про­мышленной зоне предприятий. В данной местности сложилась тяжелая экологическая обстановка, растет заболеваемость населения от загрязнения окружающей среды. Однако до настоящего времени Правительством Рос­сии, администрацией Читинской облаете меры к дезактивации так и не приняты.