Характеристика радиационно-опасных объектов и последствий аварий на них

 

Радиационно-опасный объект – это объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные вещества. При аварии на РОО или при его разрушении может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение людей и окружающей среды. К числу таких объектов относятся также территории или акватории, в пределах которых имеются радиоактивные загрязнения [3]. Правовые основ создания и функционирования РОО регулируются рядом федеральных законов РФ: Федеральные законы «Об использовании атомной энергии» (ФЗ №170 от 21.95 г. (ред. от 27.12.2009) и «О радиационной безопасности населения» (от 5.12.1995 г.) содержат целый комплекс мер по обеспечению радиационной безопасности персонала и населения.

Радиоактивное загрязнение может быть обусловлено различными причинами и источниками (рис.5.1): природной радиоактивностью, включая космические излучения; глобальным радиационным фоном, сформировавшимся в результате проводившихся в предыдущие годы испытаний ядерного оружия; ядерными взрывами, проводимыми в мирных целях; эксплуатацией ядерно- и радиационно-опасных объектов; наличием территорий, загрязнённых радиоактивными веществами вследствие деятельности объектов атомной энергетики и промышленности и имевших место аварий на них в предыдущие годы.

В зависимости от типа радионуклидов, обуславливающих радиоактивное загрязнение (характера их распада) различают альфа-, бета- и гамма-загрязнения, но чаще всего на практике встречаются загрязнения.

Наибольшую опасность радиоактивного загрязнения окружающей среды в мирное время представляют радиационные аварии. Последствия радиационных аварий и, прежде всего, радиоактивное загрязнение окружающей среды имеют сложную зависимость от исходных параметров радиационно-опасных объектов (типа объекта; мощности ядерной или радиоизотопной установки; характера радиохимического процесса и т.д.) и метеоусловий.

Так, например, на предприятиях по разделению изотопов урана (обогащению природного урана) и изготовлению ядерного топлива выход радионуклидов за пределы санитарно-защитной зоны возможен при авариях, связанных с возникновением самопроизвольной цепной реакции или взрывов и пожаров на участках технологических процессов. При разгоне мощности самопроизвольной цепной реакции может быть выброс короткоживущих радионуклидов ⁸⁹Кг, ¹³⁷Хе, ¹³⁴J, ¹⁰⁵Rh и ¹³⁷ Cs, часть из которых может оказаться за пределами санитарно-защитной зоны. При взрывах и пожарах возможен выброс гексафторида урана и двуокиси урана, в том числе за пределы санитарно-защитной зоны с плотностью загрязнения на площади до 10 км² от 11 до 3» 10⁹ Бк/м².

Основным источником радиоактивного загрязнения окружающей среды и облучения людей за пределами санитарно-защитной зоны при авариях ядерных реакторов являются выбрасываемые из реактора газоаэрозольные смеси, содержащие как коротко, так и долгоживущие радионуклиды, образующиеся при делении ядерного горючего.

Поднимаясь на высоту до 1,5км и более и распространяясь под воздействием ветра на значительные расстояния (на десятки, сотни и тысячи км), выпадая, радионуклиды приводят к радиоактивному загрязнению значительных территорий.

 

Рис.5.1. Источники и масштабы радиоактивных загрязнений

 

Радиационная авария – этопотеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийными бедствиями или иными причинами, которая привела к облучению людей и (или) радиоактивному загрязнению окружающей среды, превышающим величины, регламентированные для контролируемых условий [3].

При классификации радиационные аварии на радиационно-опасных объектах в большинстве случаев аварии, сопровождающиеся выбросом радиоактивных веществ и формированием радиационных полей, классифицируют применительно к АЭС.

В радиационных авариях различают четыре фазы развития: начальную, раннюю, промежуточную и позднюю (восстановительную).

Начальная фаза аварии является периодом времени, предшествующим началу выброса (сброса) радиоактивности в окружающую среду или пери­одом обнаружения возможности облучения населения за пределами санитарно-защитной зоны предприятия. В отдельных случаях подобная фаза может не существовать вследствие своей быстротечности.

Ранняя фаза аварии (фаза «острого» облучения) является периодом, собственно, выброса радиоактивных веществ в окружающую среду или периодом формирования радиационной обстановки непосредственно под влиянием выброса (сброса) в местах проживания или нахождения населе­ния. Продолжительность этого периода может быть от нескольких минут до нескольких часов в случае разового выброса (сброса) и до нескольких суток в случае продолжительного выброса (сброса). Для удобства в про­гнозах продолжительность ранней фазы аварии в случае разовых выбросов (сбросов) принимается, как правило, равной 1 суткам.

Промежуточная фаза аварии охватывает период, в течение которого нет дополнительного поступления радиоактивности из источника выброса в окружающую среду и в течение которого решения о введении или продол­жении ранее принятых мер радиационной защиты принимаются на основе проведенных измерений уровней содержания радиоактивных веществ в окружающей среде и вытекающих из них оценок доз внешнего и внутрен­него облучения населения. Промежуточная фаза начинается с нескольких первых часов с момента выброса (сброса) и длится до нескольких суток, недель и больше. Для разовых выбросов (сбросов) протяженность проме­жуточной фазы прогнозируют, как правило, в пределах 7-10 суток.

Поздняя фаза (фаза восстановления) характеризуется периодом воз­врата к условиям нормальной жизнедеятельности населения и может длиться от нескольких недель до нескольких десятков лет в зависимости от мощности и радионуклидного состава выброса, характеристик и размеров загряз­нённого района, эффективности мер радиационной защиты.

В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии на АЭС делятся на 6 типов:

локальная авария,радиационные последствия аварии ограничиваются пределами объекта, при этом возможно облучение персонала и загряз­нение зданий и сооружений, находящихся на территории АЭС, выше уров­ней, установленных для нормальной эксплуатации, при этом количество людей, погибших или получивших ущерб здоровью (далее — количество пострадавших), составляет не более 10 человек либо размер ущерба окружающей природной среде и материальных потерь (далее — размер материального ущерба) составляет не более 100 тыс. рублей;

муниципальная авария, радиационные последствия аварии ограничиваются пределами пристанционного поселка и населенных пунктов в районе рас­положения АЭС и включает, как правило, две и более административно-территориальные единицы, при этом возможно облучение персонала и населения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации.

Количество пострадавших составляет не более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не более 5 млн рублей, а также данная чрезвычайная ситуация не может быть отнесена к чрезвычайной ситуации локального характера;

межмуниципального авария, радиационные последствия аварии ограничиваются пределами субъекта РФ, на территории которого расположена АЭС, и включают, как правило, две и более админис­тративно-территориальные единицы субъекта РФ. При этом возможно облуче­ние персонала и населения нескольких административно-территориальных единиц субъекта РФ выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации.

Количество пострадавших составляет не более 50 человек либо размер материального ущерба составляет не более 5 млн рублей;

межрегиональная авария, радиационные последствия аварии ограничиваются пределами двух и более субъектов РФ и приводят к облучению населения и загрязнению окружающей среды выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, при этом количество пострадавших составляет свыше 50 человек, но не более 500 человек либо размер материального ущерба составляет свыше 5 млн рублей, но не более 500 млн рублей;

федеральная авария - если при межрегиональной аварии количество людей, получивших дозу об­лучения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, мо­жет превысить 500 человек либо размер материального ущерба составляет свыше 500 млн рублей.

Перечисленные радиационные последствия потенциальных аварий на АЭС определяют масштабы ЧС радиационного ха­рактера. Международным агентством по атомной энергетике (МАГАТЭ) раз­работана международная шкала событий на АЭС.

В соответствии с этой шкалой аварии на АЭС подразделяются по характеру и масштабам пос­ледствий, а некоторые и по причинам их вызвавшим.Градация аварий на АЭС осуществляется по 7 уровням: глобальная ава­рия, тяжелая авария, авария с риском для окружающей среды, авария в пределах АЭС, серьезное происшествие, происшествие средней тяжести, незначительное происшествие (см. табл. 8.1).

Характер радиоактивного загрязнения различных поверхностей, в том числе территорий и водоемов, зависит от агрегатного состояния загрязняющих веществ, их химической природы, вида и состояния загрязняемых поверхностей, длительности контакта радиоактивных веществ с этими поверхностями.

Радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее серъезным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подверг­шихся радиоактивному загрязнению.

Степень опасности поверхностей, загрязнённых радиоактивными веществами, опреде­ляется радионуклидным составом загрязнений, плотностью загрязнений, характером загрязнённых поверхностей, временем, прошедшим после загрязнения и некоторыми другими характерными для соответствующего загрязнения причинами.

Допустимые уровни радиоактивного загрязнения применительно к профессиональной деятельности приведены в табл. 5.1.

 

Таблица 5.1

Международная шкала событий на АЭС

 

Уровень	Наимено­вание	Критерий	Пример
Аварии	Глобаль­ная авария	Выброс в окружающую среду большой части радиоактивных продуктов, накоп­ленных в активной зоне, в результате которого будут превышены дозовые пределы для запроектных аварий*. Воз­можны острые лучевые поражения, длительное воздействие на здоровье населения, проживающего на большой территории, включающей более чем 1 страну. Длительное воздействие на окружающую среду.	Чернобыль, СССР, 1986
	Тяжелая авария	Выброс в окружающую среду большой части радиоактивных продуктов, накоп­ленных в активной зоне, в результате ко­торого дозовые пределы для проектных аварий* будут превышены, а для запроектных — нет. Для ослабления серьезного влияния на здоровье населения необходимо введение планов мероприятий по защите работников (персонала) и насе­ления в случае аварий в зоне радиусом 25 км, включающих эвакуацию населения.	Япония,
	Авария с риском для окружающей среды	Выброс в окружающую среду такого ко­ли­чества продуктов деления, который приводит к незначительному повыше­нию дозовых пределов для проектных аварий** и радиационно-эквивалентных выбросу порядка сотни ТБк иода-131. Разрушение большей части активной зоны, вызванное механическим воз­действием или плавлением с превыше­нием максимального проектного пре­дела повреждения твэлов. В некоторых случаях требуется частичное введение планов мероприятий по защите персо­нала и населения в случае аварии (мес­тная йодная профилактика и/или частич­ная эвакуация) для уменьшения влияния облучения на здоровье населения.	Три-Майл Айленд, США,
	Авария в пределах АЭС	Выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду в количестве, пре­вышающем значения для уровня 3, ко­торый привёл к переоблучению части персонала, но в результате которого не будут превышены дозовые пределы для населения**. Однако требуется контроль продуктов питания населения.	Сант-Лаурент, Франция,
Происшествия	Серьезное происшествие	Выброс в окружающую среду радиоак­тивных продуктов выше допустимого суточного, но не превышающий 5-крат­ного допустимого суточного выброса газообразных летучих радиоактивных продуктов и аэрозолей и/или 1/10 годо­вого допустимого сброса со сбросными водами Высокие уровни радиации и/или боль­шие загрязнения поверхностей на АЭС, обусловленные отказом оборудования или ошибками эксплуатации События, в результате которых происходит зна­чительное переоблучение работающих (персонала) (доза > 50 мЗв, > 5 бэр). При рассматриваемом выбросе не тре­буется принимать защитных мер за пре­делами площадки Происшествия, при которых дальнейшие отказы в системах безопасности должны привести к авари­ям или ситуациям, при которых системы безопасности не будут способны предо­твратить аварию, если произойдет ис­ходное событие	Ванделлос, Испания,
	Проис­шествие средней тяжести	Отказы оборудования или отклонения от нормальной эксплуатации, которые хотя и не влияют непосредственно не безо­пасность станции, но способны привес­ти к значительной переоценке мер по безопасности.
	Незначи­тельное происшес­твие	Функциональные отклонения или откло­нения в управлении, которые не пред­ставляют какого-либо риска, но указы­вают на недостатки в обеспечении безо­пасности. Эти отклонения могут возник­нуть из-за отказа оборудования, ошибки эксплуатационного персонала или недо­статков руководства по эксплуатации. (Такие события должны отличаться от отклонений без превышения пределов безопасной эксплуатации, при которых управление станцией осуществляют в соответствии с установленными требо­ваниями. Эти отклонения, как правило, считают «ниже уровня шкалы»)
Ниже уровня шкалы	Не влияет на безопасность

* Под дозовым пределом для запроектных аварий принимают непре­вышение дозы внешнего облучения людей 0,1 Зв за первый год после ава­рии и дозы внутреннего облучения щитовидной железы детей 0.3 Зв за счет ингаляции на расстоянии 25 км от станции, что обеспечивается при непревышении аварийного выброса в атмосферу 11,1 10¹⁴ Бк йода-131 и 11,1 10¹³ Бк цезия-137.

** При проектных авариях доза на границе санитарно-защитной зоны и за её пределами не должна превышать 0,1 Зв на все тело за 1-й год после аварии и 0.3 Зв на щитовидную железу ребёнка за счёт ингаляции.

 

Таблица 5.2

Допустимые уровни радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной зашиты, част/(см^2∙ мин)

 

Объект загрязнения	Альфа-активные нуклиды*	Бета- активные
отдельные**	прочие	нуклиды
Неповрежденная кожа, спецбелье, полотенца, внутренняя поверхность лицевых частей средств индивидуальной защиты			200***
Основная спецодежда, внутренняя поверхность дополнительных средств индивидуальной защиты, наружная поверхность спецобуви
Поверхности помещений постоянного пребывания персонала и находящегося в них оборудования
Поверхности помещений периодического пребыва­ния персонала и находя­щегося в них оборудова­ния
Наружная поверхность дополнительных средств индивидуальной защиты, снимаемой в саншлюзах

 

Примечания.

* Для поверхности рабочих помещений и оборудования, загряз­ненных альфа-активными радионуклидами, нормируется снимаемое (нефиксиро­ванное) загрязнение, для остальных поверхностей - суммарное (снимаемое и не-снимаемое) загрязнение

** К отдельным относятся альфа-активные нуклиды, среднегодовая допус­тимая объемная активность которых в воздухе рабочих помещений ДОА < 0 3 Бк/м³

*** Установлены следующие значения допустимых уровней загрязнения кожи, спецбелья и внутренней поверхности лицевых частей средств индивидуальной защиты для отдельных радионуклидов: для Sr-90 + Y-90 — 40 част/(см²хмин)

 

При развитии гипотетической аварии на радиационно-опасном объекте, в районе может сложиться радиационная обстановка, значительно превышающая радиационный фон. Население района может оказаться в зоне опасного радиоактивного заражения.

Радиационная обстановка – этосовокупность радиационных факторовиусловий, формирующихся в результате применения противником ядерного оружия, а также в процессе эксплуатации радиационно-опасных объектов и при возникновении на них аварий и разрушений (табл.5.3).

В первом случае радиационная обстановка рассматривается как элемент боевой или оперативной обстановки, складывающейся как в районах действий войск (сил), так и в районах тыла.

Таблица 5.3

Параметры радиационной обстановки при выбросах радиоактивных веществ в атмосферу и характер облучения персонала АЭС и населения

 

Радиационные факторы, возникающие при выбросе РВ	Параметры Р.о.	Характер облучения
Радиоактивное облако выброса	Мощность дозы γ- излучения. Концентрация РВ (интегральная концентрация по времени).	Внешнее γ- облучение Внешнее β- облучение Внутреннее γ-и β- излучение
Радиоактивное загрязнение территории	Степень радиоактивного загрязнения поверхностей. Концентрация РВ в воздухе за счёт поднятой радиоактивной пыли. Мощность дозы γ- излучения от подстилающей поверхности и объектов.	Внутреннее облучение за счёт вдыхания вторично взвешенных в воздухе     Внешнее γ-облучение
Радиоактивное загрязнение открытой кожи и одежды людей	Степень радиоактивного загрязнения открытых участков кожи и одежды. Мощность дозы γ- и β- излучения.	Внешнее γ- и β-облучение
Радиоактивное загрязнение источников водоснабжения	Степень радиоактивного загрязнения воды.	Внутреннее γ- и β-облучение за счет употребления загрязнённой РВ воды
Радиоактивное загрязнение пищевых продуктов	Степень радиоактивного загрязнения пищевых продуктов.	Внутреннее γ- и β-облучение за счет употребления загрязнённых РВ продуктов.
Радиоактивное загрязнение с/х продуктов	Степень радиоактивного загрязнения Мощность дозы γ- излучения от загрязнённых поверхностей.	Внутреннее γ- и β-облучение за счет употребления загрязнённых РВ продуктов. Внешнее γ-облучение

 

В целях определения влияния радиоактивного загрязнения местности на действия войск и населения проводится выявление и оценка радиационной обстановки. Район заражения характеризуется дозами и уровнями радиации.

За основу принята доза радиации до полного распада радиоактивных веществ. Её можно получить, находясь на открытой местности до полного распада радиоактивных веществ. Район загрязнения в соответствии с дозами радиации принято условно делить на три зоны:

­ зона А - умеренного загрязнения, по внешней границе которой доза радиации до полного распада составит Д_∞ = 40 Р;

­ зона Б — сильного загрязнения, на внешней границе которой доза радиации до полного распада составит Д_∞= 400 Р;

­ зона В — опасного загрязнения, на внешней границе которой доза радиации до полного распада составит Д_∞= 1200 Р.

Увеличение дозы радиации вначале происходит очень быстро, а со временем постепенно замедляется. В первые сутки человек получает половину дозы радиации до полного распада. В связи с этим важно обеспечить защиту населения от радиационных воздействий в первые сутки после взрыва.

Наиболее сложная радиационная обстановка при техногенных авариях и разрушениях складывается на АЭС при выбросах радиоактивных веществ в атмосферу. Факторы радиационной обстановки характеризуется, по крайней мере, одним или совокупностью нескольких измеряемых или вычисляемых параметров, с помощью которых можно оценить эквивалентную дозу облучения, получаемую теми или иными категориями персонала АЭС и населения.