Атомные станции России

В настоящее время в Российской Федерации на 10 действующих АЭС эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью 23243 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением — 9 ВВЭР-440, 15 канальных кипящих реакторов — 11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6, 1 реактор на быстрых нейтронах. В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза.

Действующие атомные станции – Балаковская, Белоярская, Билибинская, Волгодонская, Калининская, Кольская, Курская, Ленинградская. Нововоронежская, Смоленская. Проектируемые атомные станции – Нижегородская, Плавучая
Калининградская, Северская, Тверская и Южно-Уральская.

Расширяющееся внедрение источников ионизирующих излучений в промыш­ленность, в медицину и научные исследования, наличие на вооружении армий ядер­ного оружия, а также работа человека в космическом пространстве увеличивают чис­ло людей, подвергающихся воздействию ионизирующих излучений.

Объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные вещества, при аварии на котором или его разрушении может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов народного хозяйства, а также окружающей природной среды называется радиационно-опасным объектом.

Используются два вида источников: закрытого и открытого типа. Закрытыми называют любые источники, устройство которых исключает попадание РВ в окружающую среду. Например: в медицине – кобальтовые пушки, в металлургии, геологии - различные уровнемеры, дефектоскопы и пр.

Открытыми называют источники, при использовании которых возможен выброс РВ в окружающую среду.

К радиационно-опасным объектам относятся:

§ атомные электростанции;

§ заводы по переработке ядерного топлива;

§ хранилища радиоактивных отходов;

§ военные объекты (ракеты, хранилища ядерных боеголовок);

§ транспортные ядерно-энергетические установки (атомные подводные лодки, атомные ледоколы, космические корабли, спутники);

§ хранилища радиоактивных отходов;

§ места захоронения радиоактивных отходов;

§ радиоизотопные технологические медицин­ ские облучательные установки и др.

На территории Российской Федерации в настоящее время функционирует по­рядка 400 «стационарных» радиационно-опасных объектов. Не исключена возможность транспортных радиационных аварий (в том числе с ядерным оружием), аварий, связанных с хищением и утерей различных приборов, работающих на основе радионуклидных источников, а также в результате использования радиоактивных ве­ществ в диверсионных целях.

Несмотря на достаточно совершенные технические системы по обеспечению радиа­ционной безопасности персонала и населения, разработанные в последние годы, сохраня­ется определенная вероятность повторения крупномасштабных радиационных аварий.

Наибольшую потенциальную опасность представляют атомные электростанции. Эта опасность в случае аварии связана в основном с выбросом в окружающую среду радиоактивных продуктов деления, накопленных в реакторе за время его работы. Даже при неконтролируемом разгоне реактора, работающего на тепловых нейтронах, ядерного взрыва произойти не может из-за низкой концентрации урана-235 или плутония-239, т.е. теоретически не может быть создана необходимая критическая масса данных радионуклидов для развития цепной реакции деления ядер тяжелых элементов. Установлено, что только 1% энергии делящихся ядер может перейти в механическую энергию аварийного теплового взрыва. Ядерным топливом на АЭС служит обогащенная урановая руда.

При нормальной работе реакторов постоянно накапливаются радиоактивные отходы. Источником жидких отходов является вода, применяемая для охлаждения активной зоны реактора. Могут накапливаться и газообразные, и твердые РВ.

Определенную опасность представляют ядерные реакторы на космических аппаратах, которые применяются в случае, если необходимое количество энергии невозможно получить другими способами, например с помощью солнечных батарей или изотопных источников энергии.

Радиационная авария – авария на радиационно-опасном объекте, приводящая к выходу или выбросу радиоактивных веществ и (или) ионизирующих излучений за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации данного объекта границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасности его эксплуатации.

Различают очаг аварии и зоны радиоактивного загрязнения местности.

Очаг аварии – территория разброса конструкционных материалов аварийныхобъектов и действия α -, β - и γ -излучений.

Зона радиоактивного загрязнения – территория или акватория, в пределах которой имеется радиоактивное загрязнение.

Радиоактивное загрязнение – загрязнение поверхности Земли, атмосферы, воды либо продовольствия, пищевого сырья, кормов и различных предметов радиоактивными веществами в количествах, превышающих уровень, установленный нормами радиационной безопасности и правилами работы с радиоактивными веществами.

На ядерных энергетических установках в результате аварийного выброса воз­можны следующие факторы радиационного воздействия на население:

– внешнее облучение от радиоактивного облака и от радиоактивно загрязнен­ных поверхностей земли, зданий, сооружений и др.;

– внутреннее облучение при вдыхании находящихся в воздухе радиоактивных веществ и при потреблении загрязненных радионуклидами продуктов пита­ния и воды;

– контактное облучение за счет загрязнения радиоактивными веществами кож­ных покровов.

В зависимости от состава выброса может преобладать (то есть приводить к наи­большим дозовым нагрузкам) тот или иной из вышеперечисленных путей воздейст­вия. Радионуклидами, вносящими существенный вклад в облучение организма и его отдельных органов (щитовидной железы и легких) при авариях на ядерных энергети-ческих установках, являются: ¹³¹I, ¹³²I, ¹³³I, ¹³⁴I, ¹³⁵I, ¹³²Те, ¹³³Хе, ¹³⁵Xe, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ⁸⁸Kr, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁴Ce, ²³⁸Pu (аэрозоль), ²³⁹Pu (аэрозоль).

До аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. значительные выбросы ра­дионуклидов происходили при двух авариях на реакторах: в Уиндскейле (Великобри­тания) в октябре 1957 г. и на Тримайл Айленде (США) в марте 1979 г.

За год до Чернобыля, 10 августа 1985 года, в Советском Союзе произошла крупная авария. Тогда при перезагрузке ядерного топлива на атомной подводной лодке К-431 на судоремонтном заводе в бухте Чажма Приморского края, в результате грубейших нарушений технологии произошел взрыв, который сорвал пятитонную крышку реактора и выбросил наружу все его радиоактивное содержимое. Все десять человек, проводивших регламентные работы, погибли мгновенно от взрыва. По золотому обручальному кольцу одного из погибших, было установлено, что в момент взрыва уровень радиации достигал 90000 Р/ час. Общее количество пострадавших при аварии – 290 человек.

Аварии на хранилищах радиоактивных отходов представляют большую опас­ность, так как они могут привести к длительному радиоактивному загрязнению об­ширных территорий высокотоксичными радионуклидами и вызвать необходимость широкомасштабного вмешательства.

Подобный аварийный выброс произошел 29 сентября 1957 г. на комбинате «Ма­як» (Челябинск-40). Был загрязнен участок местности шириной 9 км, длиной более 100 км. След протянулся через Челябинскую, Свердловскую и Тюменскую области. Было эвакуировано 10 700 чел., проживающих на этой территории.

Ситуация, характерная для поверхностного хранения жидких радиоактивных от­ходов, возникла в 1967 г. на хранилище в районе озера Карачай, когда в результате ветрового подъема высохших иловых отложений оказалась значительно загрязнена прилегающая территория.

При аварии на радиохимическом производстве радионуклидный состав и величина аварийного выброса (сброса) существенно зависят от технологического участка процесса и участка радиохимического производства. Основной вклад в формирование радиоактивного загрязнения местности в случае радиационной аварии на радио­химическом производстве могут вносить изотопы ⁹⁰Sr, ^l34Cs, ^l37Cs, ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ²⁴¹Pu, ²⁴¹Am, ²⁴⁴Cm. Повышенный фон гамма-излучения на местности создают в основном ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs.

Аварии с радионуклидными источниками связаны с их использованием в про­мышленности, газо- и нефтедобыче, строительстве, исследовательских и медицин­ских учреждениях. Аварии с радиоактивными источниками могут происходить без их разгерметизации и с разгерметизацией. Характер радиационного воздействия оп­ределяется видом радиоактивного источника, пространственными и временными ус­ловиями облучения. При аварии с ампулированным источником переоблучению мо­жет подвергнуться ограниченное число лиц, имевших непосредственный контакт с радиоактивным источником, с преобладающей клиникой общего неравномерного об­лучения и местного (локального) радиационного поражения отдельных органов и тканей. В случае разгерметизации радиоактивного источника возможно радиоактив­ное загрязнение значительной территории (Гояния, Бразилия, 1987 г.). 12 сентября 1987 г. два человека обнаружили ампулу с порош­ком ^l37Cs. В результате разноса порошка в городе образовалось 7 относительно боль­ших и до 50 мелких участков загрязнения. Загрязнению кожи и одежды, а также внутреннему облучению подверглись 249 чел., из числа которых у 129 развились ост­рые радиационные поражения средней и тяжелой степеней тяжести, и 4 чел. погибли от острой лучевой болезни.

Особенностью аварии с радиоактивным источником является сложность уста­новления факта аварии. К сожалению, часто подобная авария устанавливается после регистрации тяжелого радиационного поражения.

При аварии с ядерными боеприпасами в случае диспергирования делящегося материала (механическое разрушение, пожар) основным фактором радиационного воздействия являются изотопы ²³⁹Рu и ²⁴¹Am с преобладанием внутреннего облучения за счет ингаляции. При пожаре возможен сценарий, когда основным поражающим фактором будет выделение оксида трития (молекулярного трития).

Аварии при перевозке радиоактивных материалов также возможны, несмотря на то, что практика транспортировки радиоактивных материалов базируется на норма­тивно-правовых документах, регламентирующих ее безопасность.

Распространенными в перевозках и наиболее опасными являются гексафторид урана и соединения плутония. Соединения долгоживущего (более 2000 лет!) плуто­ния (обычно диоксид плутония) представляют опасность из-за длительного α -излучения и высокой токсичности. Основным путем поступления аэрозоля диоксида плуто­ния является ингаляционный.

Классы радиационных аварий связаны, прежде всего, с их масштабами. По границам распространения радиоактивных веществ и по возможным последствиям радиационные аварии подразделяются на локальные, местные, общие.

Локальная авария – это авария с выходом радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные границы оборудования, техно­логических систем, зданий и сооружений в количествах, превышающих регла­ментированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возмож­но облучение персонала, находящегося в данном здании или сооружении, в до­зах, превышающих допустимые.

Местная авария – это авария с выходом радиоактивных продуктов в пре-
делах санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение персонала в дозах, превышающих допустимые.

Общая авария – это авария с выходом радиоактивных продуктов за гра­ницу санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентиро­ванные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облучение населения и загрязнение окружающей среды выше установленных норм.

По техническим последствиям выделяют следующие виды аварий:

Проектная авария – это авария, для которой проектом определены исходные и конечные состояния и предусмотрены системы безопасности, обеспечивающие ограничение последствий аварии установленными пределами.

Запроектная авария – это авария, вызываемая неучитываемыми для проектных аварий исходными состояниями и сопровождающаяся дополнительными по сравнению с проектными авариями отказами систем безопасности и реализациями ошибочных решений персонала, приведшим к тяжелым последствиям.

В результате крупномасштабных радиационных аварий из поврежденного ядерно­го энергетического реактора в окружающую среду выбрасываются радиоактивные ве­щества в виде газов и аэрозолей, которые образуют радиоактивное облако. Это облако, перемещаясь в атмосфере по направлению ветра, вызывает по пути своего движения радиоактивное загрязнение местности и атмосферы. Местность, загрязненная в резуль­тате выпадения радиоактивных веществ из облака, называется следом облака.

На территории следа, в зависимости от мощности дозы радиации, установленной на время через один час после аварии, а также за первый год, условно выделяют зоны М, А, Б, В, Г, где:

- зона М – зона радиационной опасности;

- зона А – зона умеренного загрязнения;

- зона Б – зона сильного загрязнения;

- зона В – зона опасного загрязнения;

- зона Г – зона чрезвычайного опасного загрязнения.

Рис. Зоны радиационной опасности на местности при авариях на АЭС.

При решении вопросов организации медицинской помощи населению в услови­ях крупномасштабной радиационной аварии необходим анализ путей и факторов ра­диационного воздействия в различные временные периоды развития аварийной си­туации, формирующих медико-санитарные последствия. С этой целью рассматрива­ют три временные фазы: раннюю, промежуточную и позднюю (восстановительную).

Ранняя фаза – это период от начала аварии до момента прекращения выброса радиоактивных веществ в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности. Продолжительность этой фазы в зависимости от характера, мас­штаба аварии и метеоусловий может быть от нескольких часов до нескольких суток.

На ранней фазе доза внешнего облучения формируется гамма- и бета-излучени­ем радиоактивных веществ, содержащихся в облаке. Возможно также контактное об­лучение за счет излучения радионуклидов, осевших на кожу и слизистые. Внутрен­нее облучение обусловлено ингаляционным поступлением в организм человека ра­диоактивных продуктов из облака.

Промежуточная фаза аварии начинается от момента завершения формирова­ния радиоактивного следа и продолжается до принятия всех необходимых мер защи­ты населения, проведения необходимого объема санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий. В зависимости от характера и масштаба аварии дли­тельность промежуточной фазы может быть от нескольких дней до нескольких меся­цев после возникновения аварии.

Во время промежуточной фазы основными причинами поражающего действия являются внешнее облучение от радиоактивных веществ, осевших из облака на по­верхность земли, зданий, сооружений и т.п. и сформировавших радиоактивный след, и внутреннее облучение за счет поступления радионуклидов в организм человека с питьевой водой и пищевыми продуктами. Значение ингаляционного фактора опреде­ляется возможностью вдыхания загрязненных мелкодисперсных частиц почвы, пыль­цы растений и т.п., поднятых в воздух в результате вторичного ветрового переноса.

Поздняя (восстановительная) фаза может продолжаться от нескольких недель до нескольких лет после аварии (до момента, когда отпадает необходимость выпол­нения мер по защите населения) в зависимости от характера и масштабов радиоак­тивного загрязнения. Фаза заканчивается одновременно с отменой всех ограничений на жизнедеятельность населения на загрязненной территории и переходом к обычно­му санитарно-дозиметрическому контролю радиационной обстановки, характерной для условий «контролируемого облучения». На поздней фазе источники и пути внеш­него и внутреннего облучения те же, что и на промежуточной фазе.

Характер и масштабы последствий радиационных аварий в значительной степе­ни зависят от вида (типа) ядерного энергетического реактора, характера его разруше­ния, а также метеоусловий в момент выброса радиоактивных веществ из поврежден­ного реактора.

Так, например, при аварии на Чернобыльской АЭС в мае 1986 г. в результате взрыва реактора четвертого энергоблока станции произошло частичное разрушение реакторного здания и кровли машинного зала. В реакторном зале возник пожар. Через пролом в зда­нии на территорию станции было выброшено значительное количество твердых материа­лов: обломков рабочих каналов, таблеток диоксида урана, кусков графита и обломков конструкций. Образовалось гидроаэрозольное облако с мощным радиационным действи­ем. Траектория перемещения этого облака прошла вблизи г. Припять вне населенных пунктов, первоначально в северном, а затем в западном направлениях.

По оценкам специалистов, всего в период с 26 апреля по 6 мая 1986 г. из топли­ва высвободились все благородные газы, примерно 10-20% летучих радиоизотопов йода, цезия и теллура и 3-6% более стабильных радионуклидов бария, стронция, плу­тония, цезия и др.

Длительный характер выбросов, проникновение части аэрозолей в нижние слои тропосферы обусловили создание обширных зон радиоактивного загрязнения, выхо­дящих за пределы нашей страны. Сформировались значительные по площади зоны, внутри которых были превышены допустимые уровни загрязнения по наиболее радиационно-опасным радионуклидам – ³⁹Pu, ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs. Все это привело к радиоак­тивному загрязнению воды и пищевых продуктов (особенно молочных), во много раз превышающему не только фоновые, но и нормативные показатели. Заметное радио­активное загрязнение коснулось нескольких областей Белоруссии, Украины и Рос­сии, оно отмечалось также в Прибалтике, Австрии, ФРГ, Италии, Норвегии, Швеции, Польше, Румынии, Финляндии. Столь обширное загрязнение значительно осложнило организацию защиты населения от радиационного воздействия и проведение меро­приятий по ликвидации загрязнения.

Основной вклад в мощность дозы на загрязненных территориях внесли изотопы ^l37Cs и ^l34Cs (до 80% в 30-километровой зоне и почти 100% за ее пределами). Плот­ность радиоактивного загрязнения долгоживущими изотопами, в особенности ^l37Cs, была значительной и достигала от 15 до 100 Ки/км².

Масштабы и степень загрязнения местности и воздуха определяют радиацион­ную обстановку.

Радиационная обстановка представляет собой совокупность условий, возни­кающих в результате загрязнения местности, приземного слоя воздуха и водоисточ­ников радиоактивными веществами (газами) и оказывающих влияние на аварийно-спасательные работы и жизнедеятельность населения.

Выявление наземной радиационной обстановки предусматривает определение мас­штабов и степени радиоактивного загрязнения местности и приземного слоя атмосферы.

Оценка наземной радиационной обстановки осуществляется с целью определе­ния степени влияния радиоактивного загрязнения на лиц, занятых в ликвидации по­следствий чрезвычайной ситуации, и населения.

Оценка радиационной обстановки может быть выполнена путем расчета с ис­пользованием формализованных документов и справочных таблиц (прогнозирова­ние), а также по данным разведки (оценка фактической обстановки).

К исходным данным для оценки радиационной обстановки при аварии на АЭС относятся: координаты реактора, его тип и мощность, время аварии и реальные ме­теоусловия, прежде всего направление и скорость ветра, облачность, температура воздуха и его вертикальная устойчивость, а также степень защиты людей от ионизи­рующего излучения.

При оценке фактической обстановки, кроме вышеупомянутых исходных дан­ных, обязательно учитывают данные измерения уровня ионизирующего излучения и степени радиоактивного загрязнения местности и объектов.

Метод оценки радиационной обстановки по данным радиационной разведки ис­пользуется после аварии на радиационно-опасном объекте. Он основан на выявлении реальной (фактической) обстановки путем измерения уровней ионизирующего излу­чения и степени радиоактивного загрязнения местности и объектов.

В выводах, которые формулируются силами РСЧС в результате оценки радиаци­онной обстановки, для службы медицины катастроф должно быть указано:

– число людей, пострадавших от ионизирующего излучения; требуемые силы и средства здравоохранения;

– наиболее целесообразные действия персонала АЭС, ликвидаторов, личного состава формирований службы медицины катастроф;

– дополнительные меры защиты различных контингентов людей.

Характерной особенностью следа радиоактивного облака при авариях на АЭС является пятнистость (локальность) и мозаичность загрязнения, обусловленная мно­гократностью выбросов, дисперсным составом радиоактивных частиц, разными ме­теоусловиями во время выброса, а также значительно более медленное снижение уровня радиации, чем при ядерных взрывах, обусловленное большим количеством долгоживущих изотопов.