Аварии на радиационно опасных объектах
К радиационно опасному объекту (РОО) относят 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 экономики, а также окружающей природной среды.
Особое место среди РОО занимают атомные электростанции (АЭС), атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), атомные станции теплоснабжения (ACT) и атомные станции промышленного теплоснабжения (АСПТ).
Основным и наиболее опасным элементом атомных станций является ядерный реактор. На атомных электростанциях наиболее широко распространены корпусные водо-водяные энергетические реакторы ВВЭР (теплоноситель и замедлитель нейтронов - вода) и водографитные реакторы канального типа РБМК - реактор большой мощности, канальный (теплоноситель- вода, замедлитель- графит).
В активной зоне реактора, где размещены тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), происходит реакция деления ядер урана-235. В результате торможения осколков деления их кинетическая энергия преобразуется в тепловую и нагревает реактор.
Во время реакции в ТВЭЛах накапливаются радиоактивные продукты ядерного деления (ПЯД). Их качественный состав примерно тот же, что и осколков деления при взрывах ядерных боеприпасов, но количество радионуклидов по периоду полураспада существенно отличается.
Процесс деления в ТВЭЛах длится несколько лет, поскольку загрузка реакторов ядерным горючим осуществляется, как правило, не чаще одного раза в три года. За этот срок короткоживущие изотопы распадаются. Одновременно идет накопление радионуклидов с большим периодом полураспада (стронций Sr-90, цезий Cs-137, а также плутоний Ри-239 (-240,-241,-242).
Таким образом, при работе реакторов атомных станций в их активной зоне идет непрерывный процесс накопления:
-во-первых, радиоактивных продуктов деления ядерного топлива, представляющих собой смесь радиоактивных изотопов 35 химических элементов;
во-вторых, радиоактивных изотопов за счет наведенной активности, таких как церий-51, магний -54, железо-59, кобальт -60.
При облучении нейтронами урана -238 в ядерном реакторе образуются и трансурановые альфа-активные элементы: плутоний-239, америций -241, нептуний -237, кюрий-242 (243).
В ходе трехгодичного периода эксплуатации реактора процентное содержание долгоживущих радионуклидов (стронций - 90, цезий -137, плутоний -239 (-240, -241, -242) в ПЯД увеличивается. В случае радиационной аварии долгоживущие радионуклиды создают устойчивое радиоактивное загрязнение местности. Несмотря на принимаемые технические и организационные меры, полностью избежать аварий на радиационно опасных объектах, и прежде всего на АЭС, пока не удается.
Все атомные электростанции мира производят примерно 375 гигаватт электроэнергии. (Для сравнения: на долю экологически чистых ветровых электростанций приходится чуть более 118 тыс. мегаватт электроэнергии, солнечная энергия служит источником лишь 288 мегаватт).
Радиационная авария (РА) - авария на радиационно опасном объекте, приводящая к выходу или выбросу радиоактивных веществ или ионизирующих излучений за границы объекта.
Аварии на атомных станциях подразделяются на проектные и запроектные (гипотетические). Система технической безопасности АЭС, как правило, обеспечивает локализацию максимальной проектной аварии (МПА), но не позволяет избежать гипотетических аварий. Об этом свидетельствуют данные МАГАТЭ.
Хотя количество радионуклидов в активной зоне реактора велико, реальную опасность при аварии представляют только выброшенные из реактора радионуклиды. Доля выброса радионуклидов зависит от многих факторов, включая конструкцию реактора, состояние активной зоны, историю аварийного процесса и многое другое. Особенно опасны аварии на АЭС со взрывом, когда разрушение реактора может привести не только к радиоактивному загрязнению больших площадей, но и к образованию ударной волны.
Поскольку период полураспада основных продуктов деления, вызывающих радиоактивное загрязнение внешней среды сравнительно велик (исключение составляет йод -131), такого резкого уменьшения мощности дозы, как это имеет место на следе ядерного взрыва, не наблюдается.
При авариях на АЭС значительная часть продуктов деления ядерного топлива находится в парообразном или аэрозольном состоянии. Воздействие радиоактивного загрязнения окружающей среды на людей в первые часы и сутки после аварии определяется внутренним облучением в результате вдыхания радионуклидов из облака и внешним облучением от радиоактивного облака и радиоактивных выпадений на местности, а также поверхностным загрязнением в результате осаждения радионуклидов из облака выброса. В последующем, в течение многих лет, вредное воздействие и накопление дозы облучения у людей будет обусловлено вовлечением в биологическую цепочку выпавших радионуклидов и употреблением загрязненных продуктов питания и воды.
При аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году выброс в атмосферу парообразных или арозольных радионуклидов продолжался в течение 10 суток. Метеорологическая обстановка в этот период характеризовалась неустойчивым ветром как в приземном слое, так и на высоте 700-1500 м. Направление ветра изменялось в пределах 360 градусов, фактически описав круг. Поэтому конфигурация следа имеет очень сложную форму и даже «пятнистый» характер («цезиевые пятна»).
При радиационной аварии рассматривают 5 зон, имеющих различную степень опасности для здоровья людей. Они характеризуются возможной дозой облучения.
Зона экстренных мер защиты населения - территория, в пределах которой доза внешнего гамма-облучения населения за время формирования следа радиоактивного загрязнения от выброса РВ при аварии на РОО может превысить 75 рад, а доза внутреннего облучения щитовидной железы за счет поступления в организм человека радиоактивного йода - 250 рад.
Зона профилактических мероприятий - территория, в пределах которой доза внешнего гамма-облучения населения за время формирования следа радиоактивного загрязнения от выброса РВ при аварии на РОО может превысить 25 рад (но не более 75), а доза внутреннего облучения щитовидной железы радиоактивным йодом может превысить 30 рад (но не более 250).
Зона ограничений - территория, в пределах которой доза внешнего облучения населения за время формирования следа радиоактивного загрязнения от выброса РВ при аварии на РОО может превысить 10 рад (но не более 25), а доза внутреннего облучения щитовидной железы радиоактивным йодом не превышает 30 рад.
Зона возможного радиоактивного загрязнения - территория, в пределах которой прогнозируются дозовые нагрузки, превышающие 10 рад в год.
При аварии, повлекшей за собой радиоактивное загрязнение обширной территории, на основании контроля и прогноза радиационной обстановки устанавливается зона радиационной аварии (ЗРА).
Зона радиационной аварии - это территория, на которой суммарное внешнее и внутреннее облучение может превышать 5 рад за первый год. В ЗРА проводится мониторинг радиационной обстановки и осуществляются мероприятия по снижению уровней облучения населения на основе принципа оптимизации (т.е. выбора наилучшего варианта действий).
На территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению, после стабилизации обстановки в районе аварии в период ликвидации ее долговременных последствий устанавливаются зоны:
Зона отчуждения. В этой зоне запрещается постоянное проживание населения, ограничивается хозяйственная деятельность и природопользование;
Зона отселения. Это территория за пределами зоны отчуждения, на которой плотность загрязнения почв цезием-137 от 15 до 40 Ки/км2 (Кюри (Ки) – величина распада) или эквивалентных доз других радионуклидов, население подлежит обязательному отселению.
Зона проживания с правом на отселение. Это территория за пределами зоны отчуждения и зоны отселения с плотностью загрязнения почв цезием - 137 от 5 до 15 Ки/км2, при которой население имеет право на отселение;
Зона проживания с льготным социально-экономическим статусом. Это территория за пределами зоны отчуждения, зоны отселения и зоны проживания с правом на отселение с плотностью радиоактивного загрязнения почвы цезием - 137 от 1 до 5 Ки/км2.