Масштабы радиационных аварий и особенности
Радиоактивного загрязнения окружающей среды
Масштабы радиационных аварий. Последствия радиационных аварий и, прежде всего, радиоактивные загрязнения окружающей среды имеют сложную зависимость от исходных параметров радиационно опасного объекта (типа объекта; типа и мощности ядерной или радиоизотопной установки; характера радиохимического процесса и т. д.) и метеоусловий.
На предприятиях по разделению изотопов урана (обогащению природного урана) и изготовлению ядерного топлива выход радионуклидов за пределы СЗЗ возможен при авариях, связанных с возникновением самоподдерживающейся цепной реакции деления или взрывов и пожаров на участках технологических процессов.
Разгон мощности самоподдерживающейся цепной реакции может привести к числу делений в диапазоне 1018… 5·1018. Выброс короткоживущих радионуклидов при этом может составить: 89Кг + 137Хе ~ 5…105 Бк, 134 J - 1013 Бк, 131 J - 3·1010 Бк, 105Rh - 5·10 15Бк и 137Cs ~ 3·1014, часть из них может оказаться за пределами СЗЗ, но без заметных радиационных последствий для населения.
При взрывах и пожарах возможен выброс гексафторида урана и двуокиси урана, в том числе за пределы СЗЗ с плотностью загрязнения на площади до
10 км2 от 11 до 3·109 Бк/м2. Эта плотность загрязнения не потребует эвакуации населения, но будет необходима дезактивация значительных площадей в местах проживания населения, производства продуктов питания и др.
|
|
|
Соотношения единиц измерения радиоактивности в системе СИ с ранее используемыми единицами представлены в приложении 6.
Радионуклидный состав и активность выбросов за пределы СЗЗ при термохимических и термобарических взрывах на предприятиях по переработке отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходовперед их захоронением зависит от характера технологического процесса и этапа его осуществления.
При переработке топлива суммарная активность выброса, содержащего радионуклиды 106Ru, 103Ru, 95Zr, 95Nb, 94Nb, 137Cs, 239Pu, 234U, 236U, 125Sb и другие, может достигать ~ 18·1015 Бк, но большая часть этой активности остается в пределах СЗЗ, а площадь загрязнения за пределами СЗЗ с дозой 1 Зв не превысит 10 км2.
При попадании транспортного контейнера с ОЯТ ВВЭР-1000 в зону пожара при температурных воздействиях ~ 1300 °С возможно разрушение контейнера и выход в атмосферу следующих радионуклидов, определяющих основную активность: 106Ru - 9,2·1013 Бк, 90Sr - 17,4·1013 Бк и 137Cs - 24·1013 Бк. При этом площадь радиоактивного загрязнения с мощностью дозы 5 сЗв/год может достигать 100 км2. Площадь отчуждения с плотностью загрязнения более 5,5·1011 Бк/км2 может составить ~ 35 км2.
В качестве реперной (принятой) запроектной аварии на АЭС с ВВЭР-440 принята авария с течью 1-го контура при разгерметизации оболочек всех ТВЭЛов и деградации активной зоны реактора (плавление 7 % ТВЭЛов).
|
|
|
В приложении 7 приведены данные об активности и времени поступления основных дозообразующих продуктов деления в атмосферу после этой аварии.
В приложении 8 приведены возможные дозы облучения щитовидной железы детей и взрослых при реперной запроектной аварии на АЭС с ВВЭР-440 при наихудших погодных условиях, а в приложении 9 - размеры зон (ширина, длина, площадь) радиоактивного загрязнения местности при этой аварии, на которых для населения обязательны меры защиты.
В качестве реперной запроектной аварии на АЭС с ВВЭР- 1000принята авария с расплавлением 68 % топлива и разрушением корпуса реактора, но с сохранением целостности его защитной оболочки (колпака). В приложении 10 приведены данные по оценке возможной активности выброса радионуклидов в атмосферу в зависимости от времени этой аварии, в приложении 11 - возможные дозы облучения щитовидной железы детей и взрослых на ранней фазе аварии без применения защитных мер при этом.
В соответствии с данными, представленными в приложении 11, обязательной мерой защиты должно быть длительное (в течение нескольких первых суток после аварии) укрытие детей, проживающих в радиусе ~ 5 км вокруг АЭС. При радиусе СЗЗ, равном 3 км, эта мера защиты потребуется для детей, проживающих на территории площадью ~ 50 км2.
|
|
|
В качестве реперной запроектной аварии на АЭС с РБМК-1000 принята авария с разгерметизацией технологических каналов и выходом до 5 % активности летучих продуктов деления, накопленной в ТВЭЛах.
В приложениях 12 и 13 приведены возможные дозы облучения щитовидной железы детей и взрослых при этой аварии при наихудших погодных условиях на РБМК-1000 первого и второго поколений, в приложениях 14 и 15 - размеры зон принятия мер защиты населения в начальном периоде этих аварий.
Данные, приведенные в приложении 13, свидетельствуют, что при аварии на РБМК-1000 второго поколения меры защиты населения не являются обязательными. Вместе с тем, такие меры защиты, как укрытие и йодная профилактика, могут быть проведены в начальном периоде аварии с учетом конкретной обстановки и местных условий в зонах с максимальными размерами, приведенными в приложении 15.
В качестве репернойзапроектной аварии на АЭС с БН- 600 принята авария с разгерметизацией активной зоны, расплавлением 25 % ТВЭЛов реактора и выбросом радиоактивных летучих продуктов деления с парами натрия через вентиляционную трубу в атмосферу.
|
|
|
Для предельной оценки активности аварийного выброса принимается, что осаждение радионуклидов на фильтрах не происходит, и все выходящие пары и газы выбрасываются в окружающую среду. В этом случае выброс радионуклидов в атмосферу за время протекания запроектной аварии может соответствовать данным, приведенным в приложении 16.
При таком выбросе активности в окружающую среду, как правило, необходимость осуществления защитных мероприятий за пределами АЭС маловероятна, за исключением местного контроля загрязнения продуктов питания.
Выброс летучих продуктов деления ядерного топлива при авариях на корабельных ЯЭУ за пределы СЗЗ с активностью, представляющей опасность для населения и требующей осуществления мер защиты, маловероятен.
Мероприятия по защите населения предусматриваются для конкретных случаев базирования кораблей (судов) с ЯЭУ в черте города, при проведении перезарядки ядерных реакторов.
Необходимость осуществления поисковых работ и мер по защите населения при авариях летательных аппаратов с ядерными и радиоизотопными энергетическими установками обусловливается падением на Землю отдельных остатков летательных аппаратов, имеющих высокие мощности дозы (до 10 Зв/ч) и соответственно представляющих опасность для населения и окружающей среды.
Исследовательские реакторы в своем большинстве размещены в густонаселенных районах и несмотря на их небольшую мощность и меньший выброс радиоактивных продуктов при авариях, по сравнению с энергетическими реакторами, представляют определенную угрозу для населения и окружающей среды. Кроме того, данные реакторы постройки 1960…1980-х гг. и на них отсутствуют в большинстве случаев современные методы предотвращения и снижения радиоактивных выбросов при авариях.
В качестве реперных запроектных аварий для них приняты аварии с разгерметизацией ТВЭЛов, оплавлением и разрушением активной зоны.
В связи с большим разнообразием этих реакторов в приложении 17 в качестве примера приведены данные по активности основных продуктов деления в выбросе при аварии на исследовательском реакторе ВК-50.
Меры защиты населения при авариях на исследовательских реакторах должны планироваться и осуществляться в зависимости от типа реактора.
Радиоактивное загрязнение окружающей среды при авариях установок технологического и медицинского назначения, источников тепловой и электрической энергии, в которых используются радионуклиды, возможно только при изъятии капсул с радионуклидами из защитных контейнеров и механическом или физическом разрушении капсул.
При этом, как правило, происходит местное загрязнение окружающей среды. Возможен разнос загрязнений человеком, транспортом, ветром, водными потоками. Мощности доз излучения, плотности загрязнения зависят от типа радионуклида и его количества. В отдельных устройствах активность радионуклидов («топлива») может достигать 1016…1017 Бк.
Защита населения на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, осуществляется путем вмешательства на основе принципов безопасности при вмешательстве, определенных «Нормами радиационной безопасности НРБ-99/2009». На разных стадиях аварии вмешательство регулируется зонированием загрязненных территорий, основанным на величине годовой эффективной дозы, которая может быть получена жителями в отсутствие мер радиационной защиты. Под годовой дозой здесь понимается эффективная доза, средняя у жителей населенного пункта за текущий год, обусловленная искусственными радионуклидами, поступившими в окружающую среду в результате радиационной аварии.
Зонирование на ранней и промежуточной стадиях радиационной аварии определяется на основе уровней вмешательства для начала и прекращения временного отселения, которые составляют соответственно 30 мЗв в месяц и
10 мЗв в месяц. Если прогнозируется, что накапливаемая за месяц доза будет находиться выше этих пределов в течение года или двух лет, следует рассматривать вопрос об отселении людей на постоянное жительство.
Зонирование на восстановительной стадии радиационной аварии.
Зона радиационного контроля - 1 … 5 мЗв в год. В этой зоне помимо мониторинга радиоактивности объектов окружающей среды, сельскохозяйственной продукции и доз внешнего и внутреннего облучения населения и его критичеких групп осуществляются меры по снижению доз на основе принципа оптимизации и другие необходимые активные меры защиты населения.
Зона ограниченного проживания населения - 5 … 20 мЗв. В этой зоне осуществляются те же меры мониторинга и защиты населения, что и в зоне радиационного контроля. Добровольный въезд на указанную территорию для постоянного проживания не ограничивается. Лицам, въезжающим на указанную территорию для постоянного проживания, разъясняется риск ущербу здоровья, обусловленный воздействием радиации.
Зона отселения - 20 … 50 мЗв. Въезд на указанную территорию для постоянного проживания не разрешен. В этой зоне запрещается постоянное проживание лиц репродуктивного возраста и детей. Здесь осуществляется радиационный мониторинг людей и объектов внешней среды, а также необходимые меры радиационной и медицинской защиты.
Зона отчуждения - более 50 мЗв. В этой зоне постоянное проживание не допускается, а хозяйственная деятельность и природопользование регулируются специальными актами. Осуществляются меры мониторинга и защиты работающих с обязательным индивидуальным контролем доз облучения.
Особенности радиоактивного загрязнения окружающей среды. Степень опасности радиоактивно загрязненных поверхностей определяется радионуклидным составом загрязнений, плотностью загрязнений, характером загрязненных поверхностей, временем, прошедшим после загрязнения, и некоторыми другими характерными для соответствующего загрязнения причинами.
Наиболее характерные особенности имеет радиоактивное загрязнение вследствие аварий ядерных реакторов различного характера.
Основным источником радиоактивных загрязнений окружающей среды и облучения людей за пределами СЗЗ при запроектных авариях ядерных реакторов являются выбрасываемые из реактора газоаэрозольные смеси. Они образуются в результате ряда процессов, таких как:
выброс инертных радиоактивных газов и соединений йода;
диспергирование материалов конструкции, содержащих радионуклиды;
конденсация паров радиоактивных веществ;
адсорбция радионуклидов на поверхности нейтральных частиц;
осаждение продуктов распада радиоактивных газов на частицах атмосферной пыли.
Размер, форма и удельная активность являются важнейшими параметрами радиоактивных аэрозолей. Средний диаметр частиц аэрозолей - ~ 2 мкм, средняя активность - 3,7.10-4 … 3,7.10-6 Бк.
После попадания на поверхность объектов радиоактивные аэрозоли закрепляются на ней. В зависимости от характера физико-химического взаимодействия между загрязненной поверхностью и носителем активности происходят адгезионный, адсорбционный и ионообменный процессы.
Характерной особенностью при адгезионном загрязнении является «прилипание» частицы к поверхности и наличие границы раздела фаз между радиоактивными частицами и поверхностью.
При адсорбции происходит межмолекулярное взаимодействие на поверхности раздела фаз. При физической адсорбции молекулы радионуклидов сохраняют свою индивидуальность. При хемосорбции молекулы (ионы) радионуклидов, а также их соединения образуют с адсорбентом поверхностные химические соединения.
При ионном обмене происходит обратимый, а иногда и необратимый процесс эквивалентного (стехиометрического) обмена между ионами радионуклидов и загрязняемой поверхностью. Ионообменная адсорбция является основным процессом, определяющим радиоактивное загрязнение почвы.
При попадании радиоактивных веществ в глубь материала происходит глубинное (объемное для жидкой фазы) радиоактивное загрязнение. При этом радиоактивные вещества могут попасть в глубь материала объекта вследствие диффузии, затекания и других механизмов, проникновения в поры, капиллярные и трещинные системы поверхности объекта.
Процессы поверхностного и глубинного загрязнений, как правило, происходят одновременно, при этом возможно сочетание различных механизмов загрязнения в определенной последовательности.
В сухую погоду радиоактивные загрязнения будут в основном поверхностными. В то же время отдельные частицы будут проникать в выемки шероховатой поверхности, обусловливая глубинные загрязнения.
Помимо первичного радиоактивного загрязнения возможны последующие циклы загрязнения, так называемое «вторичное» загрязнение.
Вторичным (иногда многократным) радиоактивным загрязнением считается переход радиоактивных веществ с ранее загрязненного объекта (территории) на чистый или загрязненный в меньшей степени объект. Так, радиоактивные загрязнения местности, сооружений и дорог могут переходить в воздушную среду (грунтовые воды), а затем осаждаться, вызывая радиоактивные загрязнения ранее «чистых» объектов, переноситься транспортом, людьми, животными и т. п.
В соответствии с удельным весом в составе выбросов биологически наиболее значимых радионуклидов при аварии ядерных реакторов в развитии радиационной обстановки выделяют, как правило, два основных периода: «йодной опасности», продолжительностью до 2-х месяцев, и «цезиевой опасности», который продолжается многие годы.
В «йодном периоде», кроме внешнего облучения (131J, 137Cs, 90Sr, тяжелые металлы - до 45 % дозы за первый год), главными «поставщиками» радионуклида йода внутрь организма являются молоко и листовые овощи.
«Цезиевый период», наступающий по прошествии 10 периодов полураспада 131J, является периодом, когда цезий определяет основную причину радиационного воздействия на население и окружающую среду.
На первом этапе радиационное воздействие на людей складывается из внешнего и внутреннего облучений, обусловленных соответственно облучениями от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и вдыханием радионуклидов с загрязненным воздухом, на втором этапе - облучением от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и попаданием их в организм человека с пищей и водой. Принято считать, что 85 % суммарной прогнозируемой дозы облучения на последующие 50 лет после аварии составляет доза внутреннего облучения от потребления продуктов питания, выращенных на загрязненной территории, и лишь 15 % падает на дозу внешнего облучения. Радиоактивное загрязнение водоемов опасно лишь в первые месяцы после аварии.
Определенные особенности свойственны радиоактивному загрязнению продуктов растениеводства, если на этапе распространения радионуклидов имеет место поверхностное (внекорневое) загрязнение продуктов растениеводства, то в последующем оно происходит через корневые системы растений. При внекорневом пути поступления радионуклидов наиболее подвижен 137Cs, а при корневом - 90Sr.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 609; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!