Общие сведения о радиационно опасных объектах и ионизирующих излучениях

Ионизирующая радиация находит широкое применение в медицине, геологии, химических технологиях. Ее используют в приборах для контроля и автоматизации производственных процессов. Особое развитие получило использование радиоактивных материалов для получения электрической энергии. К существующим в мире 436 ядерным реакторам АЭС прибавляется 32 строящихся.

По состоянию на 2000 г., Россия занимает пятое место в мире по числу работающих ядерных реакторов (28 реакторов установлены на 9 АЭС). Кроме того, еще 4 ядерных реактора находятся в стадии строительства. Несмотря на то, что доля электроэнергии, вырабатываемой АЭС, составляет в среднем по стране всего около 14,5 процента от ее общей выработки, в ряде регионов она значительно больше средней (Поволжье -18%, Центр - 21%, Юг - 22%, Северо-Запад - 33%, Ленинградская область - 50%).

Работа АЭС отличается высокой экономичностью и малым риском смертельных поражений от рабочих выбросов. Этот риск при нормальной работе АЭС примерно в 400 раз меньше, чем от выброшенных веществ при работе тепловых электростанций.

Наряду с указанными преимуществами атомная энергетика имеет существенный недостаток - возможность возникновения запроектных аварий. Если для проектных радиационных аварий определены возможные исходные и конечные состояния радиационной обстановки и предусмотрены системы безопасности, то запроектныерадиационные аварии характеризуются потерей управления источником ионизирующего излучения. Эта потеря может быть вызвана неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийными бедствиями или иными причинами, которые могут привести (и приводили) к облучению людей выше установленных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды.

Для оценки возникающих аварий на АЭС и других РОО разработана шкала МАГАТЭ (международное агентство по атомной энергетике). По этой шкале все нештатные ситуации на АЭС в зависимости от их тяжести подразделяются на семь уровней.

I уровень - незначительное происшествие; II уровень - происшествие средней тяжести; III уровень - серьезное происшествие; IV уровень -авария в пределах АЭС; V уровень - авария с риском для окружающей среды; VI уровень - тяжелая авария и VII уровень - глобальная авария (катастрофа).

Первые три уровня называются происшествиями и не представляют серьезной опасности для населения.

Последние четыре уровня отнесены к авариям, т.к. именно они опасны для персонала АЭС, населения и окружающей среды из-за потери управления источником ионизирующих излучений.

В 1980 году во Франции на АЭС произошла авария с частичным разрушением активной зоны реактора. Применения мер защиты не потребовалось. Радиоактивные выбросы за пределами АЭС не были зафиксированы. Эту аварию отнесли к IV уровню.

В 1979 году на АЭС "Тримайл Айленд" (США) произошла авария с плавлением активной зоны реактора (вследствие потери охлаждения) с последующим взрывом водорода. Выбросы РВ были зафиксированы за пределами АЭС, но на незначительной территории. Потребовалась частичная эвакуация и местная йодная профилактика. Эту аварию отнесли к V уровню.

В 1957 году в Англии на АЭС произошел пожар. Горение активной зоны из урана и графита привело к выбросу радиоактивных продуктов (в течение двух дней) в окружающую среду. Образовавшееся радиоактивное облако накрыло обширные территории Англии, Шотландии, Северной Европы. Потребовалось введение всех защитных мер. Данную аварию отнесли к VI уровню.

Авария на Чернобыльской АЭС, произошедшая 26 апреля 1986 года, наиболее крупная из всех известных радиационных аварий и по существу является крупнейшей экологической катастрофой глобального масштаба. Экспертами МАГАТЭ ей присвоен VII уровень.

Из пяти причин аварии, сформулированных экспертами МАГАТЭ, три основных причины связаны с человеческим фактором. Это: слабый профессионализм и некомпетентность персонала; пренебрежение правилами техники безопасности и психологическая неподготовленность; слабый контроль со стороны государственных органов за работой АЭС.

Накануне плановой остановки реактора четвертого энергоблока ЧАЭС проводился эксперимент по выяснению возможности использования механической энергии ротора турбины в интересах аварийного обеспечения электроэнергией станции в случае ее обесточивания. При отключенной автоматической защите внезапно возросла мощность реактора, что привело к резкому повышению температуры и давления в активной зоне и последующим взрывам реактора и водорода. В результате взрывов в реакторе были разрушены система охлаждения и активная зона реактора, образовалось более 30 очагов пожара. Через пролом в реакторном зале были выброшены высокоактивные обломки конструкций активной зоны с топливом. Продукты ядерного деления (ПЯД) поднялись на высоту до 1 км и стали распространяться в окружающую среду. Реактор перестал существовать как управляемая система и превратился в постоянно действующий источник выброса РВ, поступающих в атмосферу.

Существенную радиационную опасность представляют аварии не только на АЭС, но и на других РОО.

В России работает 113 научно-исследовательских ядерных установок, около 13 тысяч предприятий страны используют в той или иной мере в технологическом процессе радиоактивные элементы.

Значительной проблемой является захоронение радиоактивных отходов. Так называемые "могильники" размещены в районах АЭС, а также рассредоточены в различных регионах страны (Новая Земля, Челябинский полигон - комбинат "Маяк", на котором функционирует 200 "могильников" с твердыми радиоактивными отходами и значительное количество емкостей с жидкими отходами и др.).

Атомный флот страны располагает 407 ядерными реакторами. Особенно остро стоит вопрос об утилизации списанных атомных подводных лодок.

Если учесть накопленные запасы ядерного оружия, опасность транспортировки радиоактивных веществ и возможность террористических актов на РОО, то становится понятным актуальность проблемы обеспечения радиационной безопасности в стране.

Опасность радиационных аварий связана с особым воздействием выброшенных радиоактивных элементов на окружающую среду и человека.

Радиоактивными называются элементы (уран, торий, радий и др.), у которых происходит самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер, приводящее к изменению их атомного номера и массового числа. Радиоактивные вещества распадаются со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада T_1/2, т.е. временем, в течение которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановлен или ускорен каким-либо способом.

Важнейшим свойством распадающихся РВ являются внутриядерные превращения, в результате которых происходит самопроизвольное испускание частиц и лучей, ионизирующих окружающую среду. Основными видами ионизирующих излучений, возникающих при радиоактивных превращениях, являются альфа-, бета- и гамма- излучения.

Альфа-излучение - поток положительно заряженных частиц (ядер атомов гелия), движущихся со скоростью около 20 000 м/с. Обладает очень высокой ионизирующей способностью и низкой проникающей способностью. Свободный пробег в воздухе альфа-частиц не превышает 10 см и поглощается листом бумаги.

Бета-излучение — поток отрицательно заряженных частиц (электронов). Их скорость приближается к скорости света (250 000 км/с), а пробег в воздухе составляет 10 м. Бета-активные вещества особенно опасны при попадании на кожные покровы и внутрь организма.

Гамма-излучение - представляет собой коротковолновое электромагнитное излучение. По свойствам оно близко к рентгеновскому, но обладает значительно большей скоростью (300 000 км/с) и энергией. Свободный пробег в воздухе гамма-излучений достигает ста и более метров. Эти лучи обладают высокой проникающей способностью, и для их ослабления требуется значительная толщина материалов. Поэтому гамма-излучение на радиоактивно загрязненной местности (РЗМ) является наиболее опасным.

При запроектных авариях на АЭС значительную часть выброшенных РВ составляют: β-активный стронций-90 (Т_1/2 = 28 лет); β и γ-активный цезий-137(Т_1/2=30 лет); β и γ -активный йод-131 (T_1/2 = 8 суток).

Общим свойством ионизирующих излучений является способность проникать через материалы различной толщины и ионизировать воздух и живые клетки организма.