Чрезвычайные ситуации на атомных энергетических установках.

Самые опасные для человечества аварии (катастрофы) с выбросом радиоактивных веществ. Сегодня в мире действуют большое количество объектов с ядерными установками, вырабатывающими электрическую и тепловую энергию, приводящими в движение надводные и подводные корабли, работающие в научных целях. И все они потенциально опасны.

Всему миру известна катастрофа апреля 1986 года на Чернобыльской атомной станции.

Одиннадцать областей, в которых проживали 17 млн. человек, из них 2,5 млн. детей в возрасте до 5 лет, оказались в зоне заражения.

Радиационная авария (катастрофа) – это потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями обслуживающего персонала, стихийными бедствиями или иными причинами, которые привели или могут привести к облучению людей выше установленных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды, превышающим величины, регламентированные для контролируемых условий. 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 семи уровням:

· незначительное происшествие (уровень 1) - 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;

· происшествие средней тяжести (уровень 2) – отказы оборудования или отклонения от нормальной эксплуатации, которые хотя и не защищают непосредственно безопасность станции, но способны привести к значительной переоценке мер по безопасности;

· серьёзное происшествие (уровень 3) – выброс в окружающую среду радиоактивных продуктов выше допустимого суточного, но не превышающий пятикратного допустимого суточного выброса газообразных летучих радиоактивных продуктов и аэрозолей или один десятигодового допустимого сброса со сбросовыми водами. Высокие уровни радиации и большие загрязнения поверхностей АЭС, обусловленные отказом оборудования или ошибками эксплуатации. События, в результате которых происходит значительное переоблучение работающих (доза более 50 мЗв). Происшествия, при которых дальнейшие отказы в системах безопасности должны привести к авариям или разрушениям, при которых системы безопасности не способны предотвратить аварию, если произойдет исходное событие;

· авария в пределах АЭС (уровень 4) – выброс радиоактивных продуктов в окружающую среду в количестве, превышающем значения для уровня 3, который привел к переоблучению части персонала, но в результате которого не будут превышены дозовые пределы для населения, но необходим контроль продуктов питания населения;

· авария с риском для окружающей среды (уровень 5) – выброс в окружающую среду такого количества продуктов деления, который приводит к незначительному повышению дозовых пределов (0.1 Зв на всё тело за первый год после аварии и 0.3 Зв на щитовидную железу ребенка за счёт ингаляции). Разрушение большей части активной зоны, вызванное механическим воздействием или плавлением с превышением максимального проектного предела повреждения ТВЭЛов;

· тяжелая авария (уровень 6) – выброс в окружающую среду большей части радиоактивных продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого дозовые пределы будут превышены. Для ослабления серьёзного влияния на здоровье населения необходимо введения планов мероприятий по защите работников (персонала) и населения в случае аварий в зоне радиусом 25 км, включающих эвакуацию населения;

· глобальная авария (уровень 7) – выброс в окружающую среду большой части радиоактивных продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого будут превышены дозовые пределы на расстоянии 25 км от станции. Возможны острые лучевые поражения. Длительное воздействие на здоровье населения, проживающего на большой территории, включающей более чем одну страну. Длительное воздействие на окружающую среду.

Ионизирующее излучение – это излучение любого вида, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов различных знаков.

При авариях на АЭС и других ядерных превращениях (ядерные, термоядерные взрывы) появляются и действуют невидимые и не ощущаемые человеком излучения. По своей природе ядерное излучение может быть электромагнитным, как, например, гамма-излучение, или представлять собой поток быстро движущихся элементарных частиц – нейтронов, протонов, бета и альфа – частиц. Любые ядерные излучения, взаимодействуя с различными материалами, ионизируют их атомы и молекулы.

Действие ионизирующих излучений на людей и животных заключается в разрушении живых клеток организма, которое может привести к различной степени заболевания, а в некоторых случаях и к смерти. Для оценки влияния ионизирующих излучений на человека (животного) учитывают две основные характеристики: ионизирующую и проникающую способность.

Альфа – излучение представляет собой поток ядер гелия с двумя положительными зарядами. Ионизирующая способность альфа – излучения в воздухе характеризуется образованием до 30 тыс. пар ионов на 1 см пробега. Проникающая способность – невелика. В воздухе альфа – частицы пробегают всего до 10 см. Их может задержать обычный лист бумаги.

Бета – излучение представляет собой поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света. Ионизирующая способность от 40 до 150 пар ионов (в зависимости от первоначальной энергии) на 1 см пробега. Проникающая способность бета – излучения в воздухе до 20 метров.

Гамма – излучение представляет собой электромагнитное излучение с очень короткой длиной волны, испускаемое возбужденными атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях (взрывах), которое распространяется со скоростью света. Ионизирующая способность в воздухе – 2 – 4 пары ионов на 1 см пути. Проникающая способность очень велика – до 2,5 км в воздухе.

Нейтронное излучение представляет собой поток нейтральных частиц, летящих со скоростью 20 – 40 км/сек. Ионизирующая способность составляет несколько тысяч пар ионов на 1 см пути. Проникающая способность в воздухе достигает нескольких километров.

Для оценки поражающего действия на людей и животных ионизирующих излучений введены понятия доз облучения и единицы их измерения (НРБ -99/2009).

Поглощенная доза – количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма). В единицах СИ поглощенная доза измеряется в джоулях, деленных на килограмм (Дж/кг) и имеет специальное название – грей (Гр). Используется внесистемная единица измерения поглощенной дозы – рад. 1 рад равен 0,01 Гр.

Эквивалентная доза – поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения. При воздействии различных видов излучения с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для этих видов излучения. Единицей эквивалентной дозы излучения в таких случаях служит Зиверт (Зв). 1Зв равен 100 рад (1Зв = 1Гр).

Эффективная эквивалентная доза – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиационной чувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты («О радиационной безопасности», ФЗ-№ 3 от 9.01.1996 г.).

Эффективная доза (эквивалентная) годовая – сумма эффективной (эквивалентной) дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, ожидаемой эффективной (эквивалентной) дозы внутреннего облучения, обусловленной поступление в организм радионуклидов за этот год. Измеряется в Зивертах (радах).

Эффективная доза коллективная – мера коллективного риска возникновения стохастических (случайных, предположительных) эффектов облучения. Измеряется в человеко-Зивертах (чел.-Зв).

Установлены следующие основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения на территории Российской Федерации в результате использования источников ионизирующего излучения согласно следующих документов: Федеральный Закон № 3-ФЗ от 9 января 1996 года; Норм радиационной безопасности НРБ-99/2009.

Для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 Зиверта (0.1 рад) или эффективная доза за период жизни (70 лет) – 0.07 Зиверта (7 рад).

В отдельные годы жизни человека допустимы большие значения эффективной дозы (работа на АЭС, ликвидация последствий аварии на радиационно опасном объекте и др.) при условии, что средняя годовая эффективная доза, исчисленная за пять последовательных лет, не превысит 0.001 Зиверта (0.1 рад).

Экспозиционную дозу на практике обычно измеряют в рентгенах (Р). Эта внесистемная единица полнее описывает процесс воздействия ионизирующих излучений на любую среду. При дозе 1 Рентген в сухом чистом воздухе объемом 1 кубический сантиметр при нормальных условиях (ноль градусов Цельсия температура и 760 мм ртутного столпа) образуется примерно 2 миллиарда пар ионов (2,08 х 10¹⁰ ). В условиях электронного равновесия экспозиционной дозе 1 Рентген соответствует поглощенная доза в воздухе, равная 0,873 рад. Электронное равновесие имеет место, когда неполное поглощение энергии электронов, образованных в измерительном объеме воздуха, компенсируется поглощением в этом объеме части энергии электронов, освобожденных в смежных объемах

Существует мера измерения радиоактивности ионизирующих излучений - активность это физическая величина, характеризуемая числом распадов в данном количестве атомов (ядер) радионуклида в единицу времени. Единицей активности в системе СИ является беккерель (Бк). 1 Бк равен 1 ядерному превращению (распаду) за 1 секунду.

Используется и внесистемная единица активности – кюри (Ки). 1 Ки = 3,7 х 10¹⁰ Бк.

Активность при определении различных норм относят к единице массы (удельная активность, Бк/кг), к единице объема (Бк/л, Бк/м). Единицами активности измеряются:

· активность радиоактивных веществ, поглощенных человеком при дыхании;

· дозы облучения от проходящего радиоактивного облака;

· активность радиоактивных веществ, накопленных в продуктах питания, воде и т.д.

В результате аварии на АЭС с выбросом радиоактивных веществ образуются зоны радиоактивного загрязнения местности М, А, Б, В. Г, которые характеризуются дозами и мощностями доз ионизирующего излучения.

 

Рис.2.7. Зоны радиоактивного загрязнения, образованные катастрофой на радиоактивно опасном объекте.

 

Характеристика зон радиоактивного загрязнения местности в результате аварии на радиоактивно опасном объекте приведена в табл. 2.1

 

Таблица 2.1.

Зоны радиационного загрязнения.

Наименование   опасностей загрязнения	Зона	Цвет зоны на схеме, карте	Доза на внешней границе, рад	Доза в середине зоны, рад	Доза на внутренней границе, рад	Мощность дозы на 1-й час после аварии, рад/ч
На внешней границе	На внутренней границе
Радиационной опасности	М	красный				0.014	0.14
Умеренного	А	синий				0.14	1.4
Сильного	Б	зеленый				1.4	4.2
Опасного	В	коричневый				4.2
Чрезвычайно опасного	Г	черный			-		-

 

Зоны радиоактивного загрязнения находятся в постоянном радиационном контроле, чтобы не допустить риск поражения людей ионизирующим излучением, находящимися на местности радионуклидами.

Рис.2.8. Контроль мощностей доз радиоактивного заражения в зоне «Отчуждения» после катастрофы на Чернобыльской АЭС.

 

Основными источниками радиоактивного загрязнения земной поверхности, воздуха, водоемов являются: радиоактивные вещества, попавшие в атмосферу при их добыче и эксплуатации; атомные энергетические установки при авариях на них; взрывы ядерных боеприпасов; отходы ядерного производства при их переработке и нейтрализации; захоронение отходов в глубинах морей и океанов; естественная дезактивация наведенной активности в объектах народного хозяйства.