Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Радиоактивный распад ядер




Читайте также:
  1. Августовская революция 1991 г. и распад СССР
  2. Августовский путч 1991 г. и распад СССР
  3. Бета-распад
  4. Бэта-распад.
  5. Г.: распад СССР и образование СНГ
  6. ГКЧП и распад СССР.
  7. Глава 2. Распад империи Рюриковичей. Владимиро-Суздальская Русь. Новгородская боярская республика. Галицко-Волынское княжество. Батыево нашествие. Система монголо-татарского ига
  8. Глава 3. Возвышение Москвы. Дмитрий Донской. Распад Золотой Орды. Образование единого русского государства в эпоху Ивана III
  9. Глава 32. «Перестройка» и ее основные итоги. Распад СССР
  10. Закон радиоактивного распада.
Нуклид Вид излучения Период полураспада
Уран-238 (238U)   Торий-234 (234Th)   Протактиний-234 (234Pa)   Уран-234 (234U)     Торий-230 (230Th)   Радий-226 (226Ra)     Радон-222 (222Rn)   Полоний-218 (218Po)   Свинец-214 (214Pb)   Висмут-214 214Bi)   Полний-214 214Po)   Свинец-210 (210Pb)   Висмут-210 (210Bi)   Полоний-210 (210Po)   Свинец-206 (206Pb)     a   b   b   a     a     a     a   a   b   b   a   b   b   b   Стабильный ,47 млрд. лет   24,1 сут.   1,17 мин   245 000 лет     8 000 лет   1 600 лет     3,823 сут   3,05 мин   26,8 мин   19,7 мин   0,000164 сек   22,3 лет   5,01 сут   138,34 сут    

 

Сразу же после открытия радиоактивности перед наукой встал ряд новых вопросов: что собой представляют открытые лучи, каковы их природа и свойства, насколько широко радиоактивные вещества распространены в природе, какое действие они оказывают на человека и окружающую природу. Понадобилось, однако, несколько десятков лет, чтобы получить ответ на поставленные вопросы.

Прежде всего удалось решить вопрос о природе лучей, испускаемых радиоактивными атомами. Было установлено, что радиоактивное излучение – это сложное излучение, в состав которого входят лучи трех видов, отличающиеся друг от друга проникающей способностью.

Наименее проникающие лучи получили название a-лучей, более проникающие - b-лучей, и, наконец, лучи, имеющие наибольшую проникающую способность – g- лучей.

АЛЬФА-лучи оказались потоком частиц с массой, равной четырем и двойным положительным зарядом, т.е. потоком ядер атомов гелия. Эти частицы вылетают из ядра со скоростью 15 000 – 20 000 км/сек. Альфа частицы обладают очень малой проникающей способностью. В зависимости от энергии частиц в воздухе, они могут пройти путь 2 – 9 см, в биологической ткани- 0,02 – 0,06 мм; они полностью поглощаются листом чистой бумаги.



БЕТА-лучи – это поток бета-частиц (электронов), вылетающих из ядер со скоростью света. Максимальная энергия бета-частиц радиоактивных изотопов может различаться в широких пределах – от нескольких тысяч до нескольких миллионов электрон-вольт.

Проникающая способность этих частиц значительно больше, чем у альфа частиц. Бета-частицы могут пройти в воздухе до 15 м, в воде и биологической ткани – до 12 мм, и алюминии до 5 мм.

ГАММА-лучи – представляют собой электромагнитное излучение с длиной волны 10-8 – 10-11 см. проникающая способность гамма-лучей очень велика – значительно больше, чем у альфа- и бета- частиц. Чтобы ослабить гамма-излучение радиоактивного кобальта вдвое, нужно взять слой свинца толщиной 1,6 см или слой бетона толщиной 10 см.

Чем короче длина волны, тем большую проникающую способность имеют гамма-лучи.

Таким образом под проникающей радиацией понимают поток гама –лучей и нейтронов. Коэффициенты половинного ослабления приведены в таблице 4.2.

 

Таблица 4.2.

Коэффициенты половинного ослабления материалов

(см)

  Материалы Проникающая радиация
g- лучи нейтроны
Свинец 1,8 8,7
Сталь 2,8 4,7
Бетон
Грунт, кирпич, песок
Дерево
Вода

 



 

Сейчас каждый школьник знает, что проникающая радиация разрушает организм человека, может вызвать у него лучевую болезнь различной степени.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям; количество такое переданной организму энергии называется дозой. За единицу дозы принят рентген (Р). (1 рентген – это такая доза гамма-излучения, при которой в 1 см3 сухого воздуха при температуре 00В и давлении 760 мм рт. ст. образуется 2,08 млрд. пар ионов (2,08 х 109).

Однако на организм воздействует не вся энергия излучения, а только поглощенная энергия. Поглощенная доза более точно характеризует воздействие ионизирующих лучей на биологические ткани. Внесистемная единица «рад». Достоинства рада, как дозиметрической единицы в том, что его можно использовать для любого вида излучений в любой среде. Рад – это такая доза, когда энергия, поглощенная на 1 кг вещества, равна 0,0,1 джоуля или 105 эргов. Биологическим эквивалентом рада является «бэр».

Надо учитывать тот факт, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета и гамма-излучений. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани онанизма; альфа-излучение считается при этом в 20 раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; ее измеряют в системе Си в единицах, называемых зивертами (Зв).



Следует учитывать также, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение ра4ка в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с разными коэффициентами:

– 0,12 – красный костный мозг;

– 0,3 – костная ткань;

– 0,03 – щитовидная железа;

– 0,15 – молочная железа;

– 0,12 – легкие;

– 0,25 – яичники и семенники;

– 0,30 – другие ткани;

– 1,00 – организм в целом.

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям получим ЭФФЕКТИВНУЮ ЭКВИВАЛЕНТНУЮ ДОЗУ, отражающую суммарный эффект облучения для организма; она измеряется в зивертах.

Величины и единицы, используемые в дозиметрии ионизирующих излучений, приведены в таблице 4.3.

 

Таблица 4.3.

Величины и единицы, используемые в дозиметрии ионизирующих излучений

Физические величины и их символы В системе СИ Внесистемные Соотношение между ними
Активность (С) Беккерель (Бк) Кюри (Ки) 1 Бк =1 расп/с =2,7 х 10-11 Ки 1 Ки = 3,7 х 1010 Бк
Поглощенная доза (Д) Грей (Гр) Рад (рад) 1 Гр = 100 рад = 1 Дж/кг 1 рад = 10-2 Гр = 100 эрг/г
Эквивалентная доза (Н) Зиверт (Зв) Бэр (бэр) 1 Зв = 100 бэр = 1 Гр х Q = 1 Дж/кг х Q 1 бэр = 10-2 Зв = 10-2 Гр х Q = 1 рад х Q

Активность радионуклида означает число распадов в секунду. Один беккерель (Бк) равен одному распаду в секунду.

 

4.2. Радиоактивность вокруг нас

Все виды флоры и фауны Земли, в том числе и млекопитающих возникли и эволюционно развивались на протяжении сотен миллионов лет при постоянном воздействии естественного радиационного фона.

Радиация – поток корпускулярной (альфа-, бета-, гамма-лучей, поток нейтронов) и/или электромагнитной энергии.

Радиоактивный фон необходим для существования жизни на нашей планете. Детальное изучение влияния радиационного фона в дозе 1-10 мЗв в год или 100-1000 мбэр в год не выявили каких-либо изменений в состоянии здоровья в организме человека, заболеваемости и продолжительности жизни. Однако, повышенный уровень радиоактивности связан с риском для здоровья людей. Природные источники излучения можно разделить на космические и земные.

Космическое излучение состоит из галактического и солнечного, колебания которого связаны с солнечными вспышками. Космическое излучение достигает Земли в виде ядерных частиц, обладающих огромной энергией, часть которой расходуется на столкновение с ядрами атмосферного азота, кислорода, аргона, в результате чего на высоте 20 км возникает вторичное высокое энергетическое излучение, состоящее из мезонов, нейтронов, протонов, электронов, а также образуются космогенные радионуклиды, выпадающие на поверхность Земли с осадками, в том числе 3H, 14C, 7Be, 22Na и другие.

Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи).

Люди, живущие на уровне моря, , получают в среднем из-за космических лучей эффективную эквивалентную дозу около 300 мкЗв (миллионные доли зиверта) в год, для людей же живущих выше 2000 м над уровнем моря, эта величина в несколько раз больше. Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному облучению, подвергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме а высоты 4000 м (максимальная высота человеческих поселений – деревни шерпов на склонах Эвереста) до 12 000 м (максимальная высота полета трансконтинентальных лайнеров) уровень облучения возрастает в 25 раз.

В состав земных источников излучений входят 32 радионуклида ураново-радиевого и ториевого семейств, а также 40К, 87Ru и многие другие с большим периодом полураспада. Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в определенном участке земной коры. Так 95% населения Франции, Германии, Италии, Японии, США живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0,3 до 0,6 мЗв в год. Известны места, где уровни земной радиации намного выше.

На Юго-Западе Индии 70 000 человек живут на узкой прибрежной полосе длиной 55 км, вдоль которой тянутся пески, богатые торием. Данная группа лиц получает в среднем 3,8 мЗв в год на человека.

Гуарапари - небольшой город в Бразилии с населением 12 000 человек – каждое лето становится местом отдыха 30 000 людей. На пляжах зарегистрирован уровень радиации 175 мЗв в год. Прибрежные пески в этом населенном пункте богаты торием. «Горячей» точкой планеты является и территория г. Рамсер (Иран), где бьют ключи, богатые радием, и зарегистрирован уровень радиации до 400 мЗв в год.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи. В этом случае речь идет о внешнем облучении. Оно связано с гамма-излучением нуклидов, содержащихся в верхнем слое почвы, в воде, в нижних слоях атмосферы. Внутренне облучение обусловлено попаданием внутрь организма радионуклидов с воздухом, водой, пищей.

В районах с нормальным фоном радиации дозы внутреннего облучения почти вдвое больше дозы внешнего облучения и составляют соответственно 1,35 мЗв (135 мбэр) и 0,65 мЗв (65 мбэр), из них 0,3 мЗв (30 мбэр) приходится на космическое облучение.

Основная масса радиоактивных элементов Земли содержится в горных породах, составляющих земную кору. Отсюда радиоактивные элементы переходят в грунт, затем в растения и, наконец, вместе с растениями попадают в организм животных и человека. Большая роль в этом круговороте принадлежит подземным водам. Они вымывают радиоактивные элементы горных пород, переносят их с одних мест на другие и осуществляют обмен между живой и неживой природой.

Другой процесс, приводящий к распространению радиоактивных веществ в биосфере, - выветривание горных пород. Мельчайшие частицы, образовавшиеся в результате разрушения горных пород, под действием воды, льда, непрерывных колебаний температуры и других факторов, переносятся ветром на значительные расстояния.

Радиоактивные элементы распространены в толще Земли не равномерно. Наибольшая концентрация их наблюдается в верхнем слое земной коры, толщина которого не превышает 15 км. С глубиной, радиоактивность постепенно уменьшается, и в ядре Земли она приблизительно в 30 раз меньше, чем в верхних слоях.

Промежуточным этапом в процессе перехода радиоактивных элементов из неживой природы в живую являются грунты. Как правило, радиоактивность грунтов значительно выше, чем у материнских грунтообразующих пород. Объясняется это тем, что некоторые радиоактивные вещества, содержащиеся в атмосфере, поглощаются растениями (непосредственно из осадков), а после смерти растения переходят в состав грунтов. Интересно, что в большинстве случаев более плодотворным грунтам соответствует и более высокий уровень естественной радиоактивности. В 1 кг грунта содержится 1,1х 10-9 – 1,9х10-9 г. радия, 1,10-4 – 1,8х10-3 г. урана и 1 – 30 г. калия, гамма-излучение которых и обуславливает радиоактивное излучение земной поверхности (благодаря своей малой проникающей способности бета- и альфа излучение практически не имеют значения).

Говоря о роли земной коры в создании естественного радиационного фона, целесообразно подробнее остановиться на роли такого газа как радон. Лишь недавно учены поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (а 7,5 раз тяжелее воздуха) радон.

Радон вместе со своими дочерними продуктами р.а. распада ответственен примерно за ¾ годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемый населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм, вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

В природе радон встречается как член р.а. ряда, образуемого продуктами распада урана-238 и тория-232 (радон-222 и радон-220). Радон высвобождается из земной коры повсеместно.

Парадоксально, но основную часть дозы облучения от радона человек получает, находясь в закрытом непроветриваемом помещении. В зонах с умеренным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем в 8 раз выше, чем в наружном воздухе. Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в достаточной мере изолированы от внешней среды. Поступая внутрь помещения тем или иным способом (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон скапливается в нем. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку при этом еще более затрудняется выход р.в. газа из помещения.

Самые распространенные материалы: дерево, кирпич и бетон – выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоактивностью обладают гранит, пемза, используемые в качестве строительных материалов.

Еще один, как правило менее важный, источник поступления радона в жилье представляют собой вода и природный газ. Однако основная опасность, как это ни удивительно, исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона. Обычно люди потребляют большую часть воды в составе пищи и в виде горячих напитков (чай, кофе). При кипячении же воды или приготовлении горячих блюд радон в значительной мере улетучивается и поэтому поступает в организм в основном с не кипяченой водой. Но даже и в этом случае радон очень быстро выводится из организма.

Гораздо большую опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной комнате. При обследовании домов в Финляндии оказалось, что в среднем концентрация радона в ванной комнате примерно в 3 раза выше, чем на кухне, и приблизительно в 40 раз выше, чем в жилых комнатах. А исследования, проведенные в Канаде, показали, что все 7 минут, в течение которых был включен теплый душ, концентрация радона и его дочерних продуктов в ванной комнате быстро возрастала, и прошло более полутора часов с момента отключения душа, прежде чем содержание радона вновь упало до исходного уровня. («Радиация. Дозы, эффекты, риск» Москва, «Мир», 1990 г.)

Хорошо известно, какую роль играет в жизни человека и в природе вода, которой покрыта большая часть нашей планеты. Поэтому, вполне естественно, нас интересует радиоактивность воды океанов, морей, озер, рек и других водоемов. Радиоактивность воды морей и океанов обусловлена главным образом калием и составляет 3-5 х 10-10 кюри на 1 л воды. воды рек и озер, в большинстве случаев, имеют значительно меньшую радиоактивность. Питьевая вода в городских водопроводах подвергается очистке и фильтрации и потому содержит относительно небольшое количество радиоактивных веществ.

Воздух, которым мы дышим, также радиоактивен. Его радиоактивность обусловлена газообразными продуктами распада радиоактивных элементов земной коры (в первую очередь радоном) и аэрозолями – мельчайшими частицами горных пород, образовавшимися в результате их выветривания. В зависимости от содержания радиоактивных элементов в почве может изменяться и радиоактивность находящегося над ней атмосферного воздуха.

В процесс жизнедеятельности растения усваивают, а некоторые и накапливают в себе р.а. вещества, содержащиеся в почве, воде и в воздухе. Из всех радиоактивных веществ лучше всего усваивается растениями калий. В зоне некоторых растений (бобовые, грибы, злаки, папортники) содержание калия составляет 25 – 30%. Радиоактивность растений увеличивается от применения калийных удобрений, которые приводят одновременно к повышению урожайности и улучшению качества различных с/х культур (повышение сахаристости сахарной свеклы, крахмалистости зерен озимой пшеницы и т.д.).

Радиоактивность животных организмов и растений в основном зависит от присутствия калия. У молодых животных радиоактивность тканей и органов дольше, чем у старых. Некоторые ткани живого организма обладают способностью накапливать в себе радиоактивные элементы. Так, например, радий, концентрируется преимущественно в костной ткани.

В радиоактивности растений и животных – причина радиоактивности пищевых продуктов. Вместе с пищей р.а. вещества попадают в организм человека. Это наглядно видно из таблицы 4.4.

Таблица 4.4.

Количество калия, употребляемого человеком с пищей

Продукты Ежемесячное потребление (Кг) Содержание калия в 1 Кг продукта Ежемесячное потребление калия (Г)
Молочные продукты 2,6 13,4
Мясо 5,2 2,7
Мука и зерно 5,8 1,1
Овощи 7,3 2,2
Картофель 4,0 4,4
Цитрусовые 1,4 2,2
Всего калия    

 

Интересно, что в процессе кулинарной обработки продуктов питания содержание радиоактивных элементов в них может существенно изменяться. Так, масло, приготовленное из молока, содержащего р.а. стронций, практически не радиоактивно, т.к. весь стронций переходит в сыворотку. Если варить рыбу, содержащую р.а. стронций, в нейтральной или слабощелочной среде, то в бульон переходит 10% стронция. Этот процент увеличивается до 40, если рыбу варить в кислой среде.

Вместе с пищей, водой, воздухом определенное количество р.а. элементов попадает в организм человека. Если бы все они оставались в организме, то радиоактивность человека была бы очень велика. Однако это не так – некоторая, притом очень значительная их часть выделяется из организма вместе с мочой, калом, потом и др. ПОЭТОМУ ОБЩАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА в ЗНАЧИТЕЛЬНОЙ СТЕПЕНИ ЗАВИСИТ от ИНТЕНСИВНОСТИ ОБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ.

Радиоактивные изотопы, поступающие в организм человека, взаимодействуя с веществами, входящими в состав тканей и плазмы, образуют ряд соединений, которые отлагаются в отдельных органах и тканях. Калий – основной элемент, определяющий радиоактивность человека, концентрируется преимущественно в нервной и мускульной ткани; уран, радий, стронций – в костной ткани и т.д.

Некоторые ученые заинтересовались тем, какие изменения в радиоактивности человека произошли за последние тысячелетия и отличаются ли по радиоактивности современный человек и его предки.

Для того, чтобы получить ответ на этот вопрос, проделали следующий эксперимент. В музее взяли ребро египтянина, умершего 4 тыс. лет назад, и измерили его радиоактивность. Оказалось, что она близка к среднему значению радиоактивности костей человека нашего времени.

 

4.3. АЭС и их влияние на экологию окружающей среды

 

Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции (АЭС), хотя в настоящее время они вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

В 1997 г. в 26 странах мира на АЭС насчитывалось 430 энергоблоков (строится еще 48). Они вырабатывают: во Франции - 75%, в Швеции - 51%, Японии - 40%, США - 24%, в России - 12% электроэнергии.

Таблица 4.5.

АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ РОССИИ

 

Наименование АЭС Общая эл. мощн. Мвт Количество и тип реакторов Крупные близлежащие города (в радиусе до 150км.) Ближайшие водоемы
Кольская АЭС 2хВВЭР-440/213 2хВВЭР-440/230 Кировск-Апатиты оз. Имандра
Ленинградская АЭС 4хРБМК-1000 С-Петербург Финский залив
Калининская АЭС 2хВВЭР-1000 Вышний Волочок, Тверь Волга
Смоленская АЭС ЗхРБМК-1000 Смоленск Днепр
Курская АЭС 4хРБМК--1000 Курск приток Десны
Нововоронежская АЭС 2хВВЭР-440/230 1хВВЭР-1000 Воронеж Дон
Балаковская АЭС ЗхВВЭР-1000 Балаково, Саратов, Энгельс Волга
Белоярская АЭС 1хБН-600 Свердловск, Перво-уральск, Каменец-Уральский приток Тобола
Билибинская АЭС 4хЭГП.6        
Итого          

 

Примечания:

ВБЭР - водо-водяной энергетический реактор;

РБМК - реактор большой мощности канальный;

БН - реактор на быстрых нейтронах;

ЭГП - реактор энергетический графитовый паровой.

АЭС

Доза облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Чем дальше человек живет от атомной электростанции, тем меньшую дозу он получает. Несмотря на это, наряду с АЭС, расположенными в отдаленных районах, имеются такие, которые находятся недалеко от населенных пунктов. (ЛАЭС находится в 75 км. от С-Петербурга). Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада. Большинство радионуклидов распадается быстро и поэтому имеет лишь местное значение. Однако некоторые из них живут достаточно долго и могут распространяться по всему земному шару, а определенная часть изотопов остается в окружающей среде практически бесконечно. При этом различные радионуклиды также ведут себя по-разному: одни распространяются в окружающей среде быстро, другие - чрезвычайно медленно.

Ядерные реакторы работают на ядерном топливе. Примерно половина всей урановой руды добывается открытым способом, а другая половина - шахтным. Добытую руду везут на обогатительную фабрику, обычно расположенную неподалеку. И рудники, и обогатительные фабрики служат источником загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Если рассматривать лишь непродолжительные периоды времени, то можно считать, что почти все загрязнение связано с местами добычи урановой руды. Обогатительные же фабрики создают проблему долговременного загрязнения: в процессе переработки руды образуется огромное количество отходов – «хвостов». Например, вблизи действующих обогатительных фабрик в Северной Америке, (данные взяты из доклада Научного комитета по действию атомной радиации при ООН за 30 лет его деятельности. «Радиация. Дозы, эффекты, риск». М. «Мир» 1990г. стр. 47.) уже скопилось 120 млн. т. отходов и если положение не изменится, к концу века эта величина возрастет до 500 млн. т.

Эти отходы будут оставаться радиоактивными в течение миллионов лет, когда фабрика давно перестанет существовать. Таким о6разом, отходы являются главным долгоживущим источником облучения населения, связанным с атомной энергетикой. Однако их вклад в облучение можно уменьшить, если отвалы заасфальтировать или покрыть их поливинилхлоридном. Конечно, покрытие необходимо будет регулярно менять.

Урановый концентрат, поступающий с обогатительной фабрики, подвергается дальнейшей переработки и очистке и на специальных заводах превращается в ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО. В результате такой переработки образуются газообразные и жидкие радиоактивные отходы, однако, дозы облучения от них намного меньше, чем на других стадиях ядерного топливного цикла.

Теперь ядерное топливо готово к использованию в ядерном реакторе. Существуют пять основных типов энергетических реакторов: водо-водяные реакторы с водой под давлением, водо-водяные кипящие реакторы, разработанные в США и наиболее распространенные в настоящее время там; реакторы с газовым охлаждением, разработанные и применяющиеся в Великобритании и Франции, реакторы с тяжелой водой, широко распространенные в Канаде; водо-графитные канальные реакторы, которые эксплуатируются только в бывшем СССР. Один из таких типов реакторов РБМК (реактор большой мощности канальный). Такие реакторы стоят на Чернобыльской АЭС и на Ленинградской АЭС и на ряде других станций. Величина р.а. выбросов у разных реакторов колеблется в широких пределах: не только от одного типа реактора к другому и не только для разных конструкций реактора одного и того же типа, но также и для двух разных реакторов одной конструкции. Выбросы могут существенно различаться даже для одного и того же реактора в разные годы, потому что различаются объемы текущих ремонтных работ, во время которых и происходит большая часть выбросов.

В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению количества выбросов из ядерных реакторов, несмотря на увеличение мощности АЭС. Частично это связано с техническими усовершенствованиями, частично - с введением более строгих мер по радиационной защите. Люди, проживающие в близи ядерных реакторов, без сомнения, получают гораздо большие дозы, чем население в среднем. Тем не менее, в настоящее время эти дозы обычно не превышают нескольких процентов естественного радиационного фона.

На всех реакторах предусмотрены меры для предотвращения выбросов р. а. продуктов деления. Во-первых, само топливо, о6ычно в виде оксида урана, представляет собой естественный барьер для большей части продуктов деления при условии, что его температура находится ниже точки плавления этого топлива.

Кроме того, топливо всегда находится внутри герметической оболочки, что служит основным способом удержания радиоактивности. Находясь в активной зоне реактора, топливо в оболочке окружено теплоносителем. Этот контур охлаждения обеспечивает дальнейшее удержание радиоактивности. В свою очередь, контур охлаждения находится внутри различных в разных типах реакторов защитных конструкций.

Особенностью АЭС и ТЭС является также то, что они должны строиться вблизи водоемов. Термодинамическая сущность выработки электроэнергии на АЭС такова, что она не может быть осуществлена без отвода в окружающую среду определенного количества тепла. Особенностью атомной станции является то, что количество тепла, которое необходимо сбросить в окружающую среду, примерно на 30% больше, чем у ТЭС. В качестве «резервуара» как правило используют водоем (естественный или искусственный). При этом соблюдается строгая норма: на каждую 1000 мегаватт мощности АЭС необходим водоем с площадью 11-14 км2 в зависимости от широты района расположения АЭС (интенсивности теплообмена).

При правильном инженерном решении вопроса водоем-охладитель никакого ущерба природе не наносит. Вода в водоеме отвечает самым жестким требованиям радиационной безопасности, и в организмах обитателей водоема содержание р. а. веществ не отличается от обычных водоемов.

Все приведенные выше данные, конечно, получены в предположении, что ядерные реакторы работают нормально. Однако, количество р.а. веществ, поступающих в окружающею среду при авариях, может оказаться гораздо больше.

 

4.4. Аварии на радиационно опасных объектах

Чернобыльская катастрофа явилась самой страшной трагедией не только для населения бывшего СССР, но и других стран Европы за весь период существования атомной энергетики. Аварии на АЭС были и раньше, как в бывшем СССР, так и за рубежом. Обратимся к фактам:

В Соединенных Штатах Америки

1951г. Детройт. Авария исследовательского реактора. Перегрев расщепляемого материала в результате превышения допустимой температуры. Загрязнение воздуха р.а. газами.

24 июня 1959 г. Расплав части топливных элементов в результате выхода из строя системы охлаждения на экспериментальном энергетическом реакторе в Санта-Сюзане, штат Калифорния.

3 января 1961 г. Взрыв пара на экспериментальном реакторе около Айдахо-Фоле, штат Айдахо, погибли трое.

5 октября 1966 г. Частичное расплавление активной зоны в результате выхода из строя системы охлаждения на реакторе «Энрико Ферма» неподалеку от Детройта.

19 ноября 1971 г. Почти 200 тыс. литров загрязненной р.а. веществами воды из переполненного хранилища отходов реактора в Мэнтжемо, штат Миннесота, вытекло в реку Миссисипи.

28 марта 1979 г. Расплавление активной зоны из-за потери охлаждения реактора на АЭС «Тримайл-Айленд». Выброс радиоактивных газов в атмосферу и жидких р.а. отходов в реку Сукуахана. Блок-2, на котором произошла авария, не был оснащен дополнительной системой обеспечения безопасности. За 31 марта и 1 апреля из 200 тыс. человек, проживающих в радиусе 35км. от станции, около 80 тыс. покинуло свои дома. В ночь с 28 на 29 марта в верхней части корпуса начал образовываться газообразный пузырь. Активная зона разогрелась до такой степени, что из-за химических свойств циркониевой оболочки стержней произошло расщепление молекул воды на водород и кислород. Пузырь объемом около 30м3, состоявший главным образом из водорода и р.а. газов - криптона, аргона, ксенона и других, - сильно препятствовал циркуляции охлаждающей воды, поскольку давление в реакторе значительно возросло. Но главная опасность заключалась в том, что смесь водорода и кислорода могла в любой момент взорваться (то, что произошло в Чернобыле). Сила взрыва была бы эквивалентна взрыву 3-х тонн тринитротолуола, что привело бы к неминуемому разрушению корпуса реактора. В другом случае смесь водорода и кислорода могла проникнуть из реактора наружу и скопилась бы под куполом защитной оболочки. Если бы она взорвалась там, все р.а. продукты деления попали бы в атмосферу (что произошло в Чернобыле). Уровень радиации в защитной оболочке достиг к тому времени 30000 бэр в час, что в 600 раз превышало смертельную дозу. Кроме того, если бы пузырь продолжал увеличиваться, он постепенно вытеснил бы из корпуса реактора всю охлаждающую воду и тогда температура поднялась бы настолько, что расплавился бы уран (что произошло в Чернобыле). В ночь на 30 марта объем пузыря уменьшился на 20%, а 2 апреля он составил всего лишь 1,4 м3. Чтобы окончательно ликвидировать пузырь и устранить опасность взрыва, техники применили метод так называемой дегазации воды...

7 августа 1979 г. Около тысячи человек получили дозу облучения в 6 раз выше нормы в результате выброса высокообогащенного урана с завода по производству ядерного топлива возле г. Эрвинга, штат Теннеси.

25 января 1982 г. В результате разрыва трубы парогенераторов на реакторе «Джинна» близ Рочестера произошел выброс р.а. пара в атмосферу.

30 января 1982 г. Чрезвычайное положение введено на АЭС близ г. Онтарио штат Нью-Йорк. В результате аварии в системе охлаждения реактора произошла утечка р.а. веществ в атмосферу.

28 февраля 1985 г. На АЭС «Самер-План» преждевременно достигнута критичность. То есть имел место неуправляемый ядерный разгон.

19 мая 1985 г. На АЭС «Индиан-Пойнт-2» близ Нью-Йорка произошла утечка р. а. воды. Авария возникла из-за неисправности в клапане и привела к утечке нескольких сотен галлонов (1галлон в США равен 3,7 л.) в том числе за пределы АЭС.

1986 год. Уэбберс-Фолс - взрыв резервуара с р. а. газом на заводе обогащения урана. Один человек погиб, восемь ранено.

В бывшем Советском Союзе.

Первая крупная ядерная авария произошла в СССР 29 сентября 1957 г. на Южно-уральском заводе по производству атомного оружия. Это был секретный объект под названием «Челябинск-40». 06 этой аварии, которую принято называть «уральской ядерной катастрофой», миру поведал эмигрировавший на Запад советский ученый Жорес Медведев, переславший свою рукопись в английский журнал «Нью сайнтист» (4 ноября 1976 г.). Советская сторона долго замалчивала сам факт аварии, но в июне 1989 г., спустя 32 года после аварии все же опубликовала сообщение об этом событии.

29 сентября 1957 г. в 16ч.20 мин. по московскому времени взорвалась одна из «банок вечного хранения», содержавшая отходы ядерного производства. В этой «банке» - контейнере находился раствор отработанного высокоактивного вещества, общая активность которого составляла 20 млн. Ки (1 Ки = 3,700х1010 Бк. Один беккерель соответствует одному распаду в секунду для любого радионуклида). Выброс же составил 2 млн. Ки, остальные 18 млн. Ки осели на землю около контейнера.

Объем «банки хранения» 300 м3. Она представляет собой бетонную емкость, внутренняя поверхность которой была изготовлена из нержавеющей стали. Бетонная крышка контейнера толщиной 1 м. находилась под землей. В результате взрыва ее подбросило на несколько десятков метров, в земле образовался кратер диаметром 30 м. и глубиной 5 м. Радиоактивное облако поднялось на высоту 1000 м. Исходя из показателей, ученые предположили, что мощность взрыва соответствовала 70 т. тринитротолуола.

Никто не погиб при взрыве. Непосредственно сразу после аварии, в течение 7-10 дней, было выселено из близлежащих населенных пунктов 600 человек, и в последующие 1,5 года - около 10 тыс. человек. Максимальные средние дозы облучения, полученные до эвакуации, достигали 17 бэр по внешнему облучению и 52 бэра по эффективной эквивалентной дозе.

Взрыв разбросал р.а. элементы на территории, протянувшейся на 105 км. в длину при ширине «следа» 8-9 км. По счастью он пришелся на места малонаселенные. Разовые дозы облучения для жителей тех деревень, что попали в зону выброса, были не опасными для здоровья. Но «грязными» стали почва и водоемы, растущие здесь лес и травы. Почти все выпавшие радионуклиды относились к короткоживущим. Среди радионуклидов, обладавших сравнительно продолжительным периодом полураспада, можно назвать цезий (60%), цирконий (25%), рутений (4%), стронций-90 (2,7%). Почти у всех выявленных радионуклидов, кроме стронция (период полураспада 28,8 года), период полураспада составлял от 1 месяца до 1 года, поэтому можно с уверенностью предположить, что в настоящее время в районе катастрофы можно обнаружить лишь стронций-90.

7 мая 1966 г. Разгон на мгновенных нейтронах на АЭС с кипящим ядерным реактором в г. Мелекессе. Облучились дозиметрист и начальник смены. Реактор погасили, сбросив в него два мешка борной кислоты.

1964-1979 г. На протяжении 15-ти лет неоднократное разрушение (пережег) топливных сборок активной зоны на 1-м блоке Белоярской АЭС. Ремонты активной зоны сопровождались переоблучением эксплуатационного персонала.

7 января 1974 г. Взрыв железобетонного газгольдера выдержки р. а. газов на 1-м блоке Ленинградской АЭС. Жертв не было.

6 февраля 1974 г. Разрыв промежуточного контура на 1-м блоке ЛАЭС в результате вскипания воды с последующими гидроударами. Погибли трое. Высокоактивные воды с пульпой фильтропорошка были выброшены во внешнюю среду.

Октябрь 1975 г. На 1-м блоке ЛАЭС частичное разрушение активной зоны («локальный козел»). Реактор был остановлен и через сутки продут аварийным расходом азота в атмосферу через вентиляционную трубу. Во внешнюю среду было выброшено около 1,5 млн. кюри высокоактивных радионуклидов.

1977 г. Расплавление половины топливных сборок активной зоны на 2-м блоке Белоярской АЭС. Ремонт с переоблучением персонала длился около года.

31 декабря 1978 г. Сгорел 2-й блок Белоярской АЭС. Пожар возник от падения плиты перекрытия машинного зала на маслобак турбины. Выгорел весь контрольный кабель. Реактор оказался без контроля. При организации подачи аварийной охлаждающей воды в реактор переоблучилось восемь человек.

Сентябрь 1982 г. Разрушение центральной топливной сборки на 1-м блоке Чернобыльской АЭС из-за ошибочных действий эксплуатационного персонала. Выброс радиоактивности на промышленную зону и г. Припять, а также переоблучение ремонтного персонала во время ликвидации аварии.

Октябрь 1982г. Взрыв генератора на 1-м блоке Армянской АЭС. Машинный зал сгорел. Большая часть оперативного персонала в панике покинула станцию, оставив реактор без надзора. Прибывшая самолетом с Кольской АЭС оперативная группа помогла оставшимся на месте операторам спасти реактор.

27 июня 1985 г. Авария на 1-м блоке Балаковской АЭС. При проведении пуско-наладочных работ вырвало предохранительный клапан, и трехсотградусный пар стал поступать в помещение, где работали люди. Погибли 14 человек. Авария произошла в результате необычайной спешки и нервозности из-за ошибочных действий малоопытного оперативного персонала.

В 11-й пятилетке (1981-1985 г.) на станциях (бывшего СССР) допущены 1042 аварийные остановки энергоблоков, в том числе 381 на АЭС с реакторами РБМК. На Чернобыльской АЭС таких случаев было 104, из них 35-по вине персонала (из документа заседания Политбюро ЦК КПСС 3 июля 1986 г.). Выходит, предупреждающий тревожный сигнал звучал. И не единожды!

Первая серьезная авария, как уже говорилось, произошла в атомном центре на Урале в 1957 г. Но еще до нее радиационная опасность создавалась санкционированным безумием. В природную среду - водоемы, реку Теча, земляные отвалы - было выброшено огромное количество радионуклидов. Поскольку сбрасывать надо было отходы от плутониевых и урановых реакторов, то было «добро» на уровне правительства. На том же уровне было приказано молчать.

«Смертельная Теча», «Уральский след», «Карачай», «Маяк», «Томск 7» - всего не перечислить - вызывают ужас и дрожь. Ведь речь идет об интенсивном облучении людей. Знали ли мы, что дозовые нагрузки у работающих в «почтовых ящиках» и на «номерных заводах», живущих в «закрытых городках», составляли за месяц 100 рентген (или 100 бэр - считайте как угодно)? Что доза на щитовидную железу у детей (данные академика Леонида Ильина) достигала тысячи рад, или рентген, как тогда считалось? («Красная звезда» 13.04.96 г.) Нам не положено было знать истинное состояние дел на атомных АЭС, об авариях на атомных подводных лодках, полигонных испытаниях, данные по облучению людей и т.д.

На заседании Политбюро 3 июля 1986 г. из уст академика Валерия Легасова прозвучало любопытное откровение: «Реактор РБМК по некоторым позициям не отвечает международным требованиям. Нет системы защиты, системы дозиметрии, отсутствует внешний колпак» («Красная звезда» 13.04.96 г.). ...Колпак-это то, что по терминологии разработчиков АЭС называется «контайнмет». Такая «упаковка» реактора ограничивает возможность выхода радиоактивности за пределы станции.

В 1979 г. произошла авария на американской "Три-Майл-Айланд". Она могла стать самой крупной в мире (такой она, собственно, и была, но не по последствиям). Однако там реактор был под «колпаком». Он треснул, но во внешнюю среду вышло совсем немного радиоактивности.

 

4.5. Чернобыльская катастрофа и ее последствия.

Чренобыльская АЭС расположена в 18 км от районного центра (г. Чернобыль) и в 150 км от г. Киева. В 4 км от АЭС построен город атомщиков. Его назвали Припятью по имени реки, которая несет свои воды в Днепр. А своим появлением город обязан сооружению здесь АЭС.

По генеральному плану в Припяти предполагалось иметь до 80-ти тысяч жителей.

Общая численность населения в 30-километровой зоне вокруг АЭС была свыше 100 тыс. чел. (средняя плотность населения – 70 чел./км2). Около 50 тыс. проживало в Припяти, более 12 тыс. в г. Чернобыле. Обслуживающий персонал АЭС насчитывал около 6,5 тыс. чел.

К 1986 году в эксплуатации находилось 4 энергоблока перового и второй очереди. В 1,5 км к юго-востоку от главного корпуса велось строительство двух энергоблоков третьей очереди.

Одна из крупнейших экологических катастроф – авария на Чернобыльской АЭС. Облако, содержащее 30 млн. Ки, покрыло территорию, границы которой: на севере – Швеция, на западе – Германия, Польша, Австрия, на юге Греция, Югославия.

Причиной аварии явился ряд допущенных работниками электростанции грубых нарушений правил эксплуатации реакторных установок. Произошло внезапное нарастание мощности реактора, что привело к резкому повышению температуры и давления в его активной зоне и контуре теплоносителя и к последующему взрыву реактора с разрушением реакторного здания.

Аварийная защита реактора в этих условиях должна была автоматически сработать от любого их ряда аварийных сигналов и предотвратить нарастание реакции деления ядерного горючего.

Но она, увы, была отключена.

Это произошло 26 апреля 1986 г. в 1 час 23 мин. В это время на станции работало около 400 человек. С момента катастрофы возникли три важнейшие и требовавшие немедленного решения задачи: 6орьба с пожаром на АЭС, предотвращение развития аварии в активной зоне реактора и определение ее масштабов для принятия практических мер по ликвидации последствий.

Через 5 минут после возникновения аварии в район 4-го блока прибыло дежурное подразделение АЭС, затем пожарные расчеты из городов Припять и Чернобыль. Благодаря самоотверженным действиям пожарных уже к 2 ч. 10. мин. на крыше машинного зала и к 2 ч. 30 мин. на крыше реакторного отделения основные очаги пожаров были подавлены, а к 5 часам пожар на 4-м энергоблоке был ликвидирован полностью.

Над реактором стоял радиационный ало-сизый столб. Реактор пылал - продолжалась плазменная реакция. Необходимо было измерить уровень радиации. Предполагалось, что он от 3,5 до 5 тыс. рентген. Кроме радиации, над реактором была температура +120-180°С. Уровень радиации замерялся с вертолетов. Вертолет зависал над центром взорванного энергоблока на высоте 200 метров. Открывался люк и на стальном тросе в пылающий зев опускался зонд.

Понимая, что такое мощное р. а. излучение может «накрыть» пол-Европы, правительственная комиссия приняла решение - забросать источник излучения песком, бором, свинцом. Главное - затушить радиационное пламя.

В кабину грузили по 8-10 мешков. Зависнув над реактором и привязав себя страховочными ремнями, борттехник вручную сбрасывал эти мешки. Но этого было мало. Тогда придумали подвешивать бомбовочным способом на балочных держателях. Продуктивность увеличилась. Многие потом способы перепробовали. И самолетные тормозные парашюты применяли. 2-3 тонны в парашют - это не десяток мешков. За несколько часов светового дня около 180 парашютов можно было сбросить. Но тут был свой минус. 15 тонн сбросят туда, а от этого сброса такой атомный смерч поднимался, что летчики просто не успевали отходить от этого места. И все это на них...

В общей сложности около 5 тыс. т. сбросили вертолетчики разных грузов в реактор. Однако реактор продолжал работать. Температура стала подниматься до +400°. Критическая отметка. Стали срочно сбрасывать туда свинец - он погасил температуру. За один день было сброшено около 1500 тонн свинца.

Хотя в ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС принимала участие вся страна, значительная, наиболее опасная и трудоемкая часть задач была возложена на Вооруженные Силы (ВС). К августу 1986 г. в районе Чернобыля была создана группировка войск численностью около 40 тыс. человек, из запаса было призвано 32 тыс. человек, из народного хозяйства поставлено до 4 тыс. единиц техники. За весь период участия BC в ликвидации последствий катастрофы через Чернобыль прошло более 600 тыс. военнослужащих.

В начале мая возникла опасность, что раскаленные теплосодержащие массы прожигая себе путь, опустятся вниз и, в конце концов, достигнут грунтовых вод, загрязнив их. Для прекращения этих процессов было решено прорыть тоннель под реактор, соорудив теплообменник с принудительным охлаждением на бетонной плите. Шахтеры прокладывали тоннель, а воины-химики обеспечивали контроль радиационной обстановки в месте работ и безопасную смену бригад.

В 150 метрах от разрушенного реактора был вырыт котлован и начинался тоннель под реактор. В тоннеле была уложена узкоколейная дорога, по которой в вагонетках и на специальных тележках под реактор подвозились бетон и строительные материалы. Это была одна из наиболее трудоемких и опасных работ по ликвидации последствий катастрофы.

Выше уже говорилось, что на военнослужащих ВС РФ легла основная тяжесть в ликвидации последствий. Так вот за весь период работ было дезактивировано 140 млн. кв. м. поверхности. (Дезактивация-удаление р.а. веществ с вооружения, техники, обмундирования, продовольствия, местности и воды.). С учетом неоднократной обработки дезактивировано более 500 населенных пунктов, около 10 тыс. км. дорог, локализовано радиоактивное заражение местности на площади 25 тыс. га. Вывезено и захоронено свыше 374 тыс. м3 грунта. Обработано около 650 тыс. единиц техники и свыше 3 млн. человек личного состава.

Только за два с половиной года с участием личного состава частей и соединений химических и инженерных войск осуществлена дезактивация территории АЭС площадью около 5 млн. м2 и внутренних помещений площадью более 20 млн. м2, вывезено и захоронено около 500 тыс. м3 загрязненного оборудования, строительных конструкций и грунтов. Вырублено и локализовано 115 га. «рыжего» леса.

Сложность задач состояла в том, что опыта работ по ликвидации последствий таких аварий не было, приборы, рассчитанные на мощности доз военного времени, не позволяли с необходимой точностью проводить измерения, техника подразделений специальной обработки не предназначена для проведения дезактивации местности и помещений в таких масштабах и условиях.

После Чернобыльской катастрофы прошло много лет. Каковы же ее последствия для России? Общая площадь загрязненных территорий в результате аварии на ЧАЭС с уровнем радиации более 1Ки/км2 57000 км2.

Данные о площади территорий России, пострадавших от Чернобыльской катастрофы, с повышенным уровнем загрязнения Сs137 приведены в таблице 6. (По состоянию на 1996 г.)

Таблица 4.6.

Площадь территорий, пострадавших от Чернобыльской катастрофы

Уровень радиационного загрязнения Сs137, Ки/км2   Площадь загрязнения км2
1-5
5-15
15-40
>40

 

Уровни загрязнения от 15 до 40 Ки/км2 и более имеются только в Брянской области; от 5 до 15 Ки/км2 в 4 областях: Брянской, Калужской, Орловской и Тульской; от 1 до 5 Ки/км2 в 19 субъектах Российской Федерации: в 16 областях (Брянской, Белгородской, Воронежской, Калужской, Курской, Ленинградской, Липецкой, Нижегородской, Орловской, Пензенской, Рязанской, Саратовской, Смоленской, Тульской, Тамбовской, Ульяновской) и 3 республиках (Мордовии, Татарстане и Чувашии).

По подсчетам союза «Чернобыль», только к ликвидации последствий аварии привлекалось 835 тыс. человек. Каждый 10-й из них - инвалид, каждый 25-й - ушел из жизни («Зеленый мир», №-1, 1997 год.)

Таблица 4.7.

Доза облучения (бэр) Тип облучения     ПОВРЕЖДЕНИЯ
Тотальное Локальное
Не более Все тело   Не обнаруживается клинических симптомов
  + Временное снижение количества лимфоцитов
  +   Тошнота, рвота, вялость во всем теле и значительное снижение числа лимфоцитов
      + Смертность 5 %, "похмелье" от облучения- 50% (состояние, похожее на похмелье после алкогольного опьянения)
+   Снижение количества лейкоцитов на долгое время
  + Смертность 50% за 30 суток
+   Смертность 90% за 14 суток
Не менее     + Смертность 100%

Клинические последствия острого облучения человека.

(Сивинцев Ю.В.)

 

Больше всего пострадали ликвидаторы 1986 – 1987 г.г., дети и подростки до 14 лет, те, кто родился незадолго до этой катастрофы или после нее.

На детей и подростков особенно пагубно воздействовали короткоживущие радионуклиды йода. Йод, попадая в организм, быстро накапливается в щитовидной железе. Повышенная его концентрация, в конце концов, приводит к злокачественным образованьям - раку щитовидной железы. Но это выяснилось не сразу: латентный период продолжался около 5 лет. Начиная с 1991 г. наблюдается стремительный рост этого заболевания у детей. В Брянской, Орловской, Тульской и Калужской областях, где проживает более 1млн. детей до 14 лет, зарегистрировано 124 случая рака щитовидной железы, вызванные радиацией. ("Зеленый мир", N-10-1997 год).

Чернобыльская АЭС перестала быть источником электроэнергии, но останется источником большой опасности и будет им по меньшей мере еще 100 лет. До сих пор ни кто не может сказать точно, что происходит внутри «саркофага», которым накрыт 4-й реактор станции. Пока еще не выгружено топливо из первого блока ЧАЭС (2001 г.), второй – тоже освобожден от него. Вывести из эксплуатации остановленный третий энергоблок планируется к 2008 г – все ядерное топливо извлекут из реактора, а радиоактивные отходы надежно захоронят. До этого времени и сама станция, и третий энергоблок будут считаться ядерно опасными объектами.

Территория радиоактивного заражения охватывает в основном север Украины, южную и восточную части Белоруссии и западные, приграничные с Беларусью земли России. Наибольшая часть загрязненных территорий находится в Беларуси – там выпало до 70% всех радиоактивных осадков, а далее зараза разносилась на колесах транспортных средств. Почти четверть Беларуси подверглась радиоактивному загрязнению. На момент аварии население этих территорий составляло 2,2 млн. человек – примерно пятая часть населения страны.

В результате аварии были также заражены около 7,25% территории Украины и наиболее густо населенные области России южнее и западнее Москвы.

ООН признает пострадавшими от аварии свыше семи миллионов человек, которые живут в Украине , Беларуси и России. Из них около 350 тысяч были отселены с мест постоянного проживания (из них 163 тысячи в Украине). Свыше 4,5 млн. человек живут на пострадавших территориях (из них свыше миллиона в Украине). Примерно 150 тысяч человек были признаны инвалидами вследствие облучения (90 тысяч на Украине).

В чем принципиальное отличие аварии на АЭС от ядерного взрыва? По радионуклидному составу выброшенная из реактора активность была гораздо сложнее, чем состав продуктов мгновенного взрыва атомной бомбы. Выброс радионуклидов из жерла раскаленного реактора продолжался с различной интенсивностью в течение более 10 суток, меняя направление и высоту подъема. В течение всего времени выброса направление ветра в слое от 0 до 1000 метров изменилось на 360°. Смена метеоусловий, выпадение осадков привели к пятнистости р. а. загрязнения местности. Геометрия источников излучения после взрыва на 4-м блоке ЧАЭС либо вообще не поддается описанию, либо может быть описана весьма приблизительно.

При ядерном же взрыве, который происходит в считанные доли секунды, границы следа р. а. облака изображают в виде эллипса, вытянутого по направлению движения ветра.

Площади р. а. заражения, по сравнению с ядерным взрывом, ничтожно малы. Так площадь с уровнем дозы 1 р/ч составляла менее 10 км.2. (При ядерном взрыве - сотни кв. км).

Спад радиации вследствие аварии на АЭС идет значительно медленнее. На ЧАЭС степень р.а. заражения через год (к 1 мая 1987 г.) уменьшилась в 55 раз.

Может ли АЭС выйти из-под контроля и взорваться как атомная бомба? Нет. Атомные бомбы и реакторы на тепловых нейтронах в корне различны. В атомной бомбе применяется почти на 100°/о чистый уран-235 или плутоний-239. Для того, чтобы произошел взрыв отдельные «куски» этих делящихся материалов должны быть быстро соединены для образования критической массы взрыва.

В реакторе же атомной станции используется топливо, содержащее лишь малую часть урана-235. Более того, эта малая доза распределена в большом объеме неделящегося топлива, которое, в свою очередь, распределено по конструкционным элементам реактора. Таким образом, случайное сжатие больших количеств топлива, необходимых для взрыва, принципиально невозможно.

Чернобыльская авария, в частности, была связана с развитием неуправляемой самоподдерживающейся цепной ядерной реакции, однако скорость выделения энергии и ее масштаб принципиально не соответствовал параметрам ядерного взрыва. Таким образом, взрыв атомной бомбы происходит в считанные доли секунды, а выброс р.а. веществ при аварии на АЭС растянут по времени (В Чернобыле выброс происходил в течение 10 суток).

Какие меры предприняты после аварии на ЧАЭС?

После аварии на ЧАЭС был принят и внедрен в практику целый комплекс мер по повышению безопасности энергетических реакторов РБМК.

Модернизированы системы управления и защиты (СУЗ). Раньше для погружения в активную зону стержней, гасящих нейтронный поток, требовалось 18 сек., сейчас -12 сек. Введена дополнительная быстродействующая система аварийной защиты, время срабатывания которой составляет - 2 сек. Естественно, эти операции возложены на автоматику, причем системы ее многократно дублированы.

Ужесточен контроль за состоянием трубопроводов наиболее важных систем АЭС. Намного чаще, чем раньше, контролируется состояние металла, из которого они изготовлены.

Проведение разного рода нерегламентных испытаний энергоблоков (а именно это послужило причиной аварии на ЧАЭС) строжайше запрещено. Штатные испытания, связанные с изменением мощности реактора или его остановкой, проводятся только в присутствии главного инженера станции и инспектора Госпроматомнадэора России.

Уже после катастрофы в Чернобыле Международным агентством по атомной энергетике (МАГАТЭ) была разработана и с 1 сентября 1990 г. внедрена в бывшем СССР Международная шкала событий на АЭС.

Таблица 4.8.

Международная шкала событий на АЭС.

Уровень аварии   Наименование   Критерии   Пример
    Глобальная авария Выброс в окружающую среду большого количества р. а. продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого будут повышены дозовые пределы для эапроектных аварий. Возможность острых лучевых поражений. Последующее влияние на здоровье населения, проживающего на большой территории, включающей более чем одну страну. Длительное воздействие на окружающую среду. Чернобыль, СССР, 1986 г.
    Тяжелая авария Выброс в окружающую среду большого количества р.а. продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого дозовые пределы для проектных аварий будут превышены, а запроектных – нет. Для ослабления серьезного влияния на здоровье населения необходимо введение планов мероприятий по защите персонала и населения в случае аварий в радиусе 25 км, включающих эвакуацию населения. Виндескейл Шеллафилд, Великобритания 1957 г.
      Авария с риском для окружающей среды Выброс в окружающую среду такого количества продуктов, которое приводит к незначительному превышению дозовых пределов для проектных аварий. Разрушение большей части активной зоны, вызванное механическим воздействием или плавлением. В некоторых случаях требуется частичное введение планов мероприятий по защите персонала и населения на случай аварии. Три-Майл Айленд, США 1979 г.
        Авария в пределах АЭС Выброс р.а. продуктов в окружающую среду в количествах, не превышающих дозовые пределы для населения при проектных авариях. Облучение работающих порядка 1 Зв., вызывающего лучевые эффекты. Сан-Лоурент, Франция 1980 г.
      Серьезное происшествие Выброс в окружающую среду р.а. продуктов в количестве, не превышающем 5-ти кратного допустимого суточного сброса. Происходит значительное переоблучение работающих (порядка 50 мЗв.). За пределами площадки не требуется принятия защитных мер. Ван-дел-Лос, Испания 1989 г.
        Происшествия средней тяжести Отказы оборудования или отклонения от нормальной эксплуатации, которые хотя и не вызывают непосредственного влияния на безопасность станции, но способны привести к значительной переоценке мер по безопасности.  
      Незначительное происшествие Функциональные отклонения, которые не представляют какого-либо риска, но указывают на недостатки в обеспечении безопасности (отказ оборудования, ошибки персонала, недостатки руководства).  
  Не имеет значения для безопасности    

 

Заканчивая эту главу необходимо напомнить о тех инцидентах, последствием которых были или могли быть утечки радиации, радиоактивное заражение среды, гибель людей.

Ядерные инциденты, произошедшие в России в 1992- 1994 г. г.

1992г.

19 января - Утечка радиации на Кольской АЭС, реактор заглушен вручную

22 января - Технические неполадки системы аварийной защиты на Балаковской АЭС

3 марта - Технические неполадки на Нововоронежской АЭС

9 марта - Пожар на Кольской АЭС

24 марта - Авария с утечкой радиации на Ленинградской АЭС, реактор заглушен системой аварийной защиты

25 марта - Технические неполадки на Ленинградской АЭС

31 марта - Срабатывание системы аварийной защиты вследствие неполадок насосного оборудования на Калининской АЭС

7 апреля - Неполадки системы аварийной защиты на Нововоронежской АЭС

16 апреля - Техническая неисправность системы аварийной защиты на Кольской АЭС

18 апреля - Технические неисправности при перегрузке топлива на Кольской АЭС

30 апреля - Поломка системы охлаждения на Нововоронежской АЭС

16 мая - Аварийная остановка реактора на Кольской АЭС

19 мая - Технические неисправности (поломка оборудования парогенератора) на Кольской АЭС

29 мая - Взрыв на борту советской атомной подводной лодки на базе Северного Флота в Североморске

2 июня - Общий отказ центральной контрольной системы на Смоленской АЭС

8 июня - Неисправность системы охлаждения на Кольской АЭС

12 июня - Кража контейнера с радиоактивным изотопом Cs137 на предприятии в Красноярске

19 июня - Утечка в трубе, подводящей морскую воду для системы охлаждения на Ленинградской АЭС

24 июня - Технические неполадки контрольной системы на Ленинградской АЭС

14 июля - Аварийное заглушение реактора вследствие неисправности системы охлаждения на Нововоронежской АЭС

22 июля - Неисправности системы заглушения реактора на Нововоронежской АЭС

10 ноября - Пожар на борту советской атомной подводной лодки во время ремонта (Арктика)

25 декабря - Утечка радиоактивной воды на Белоярской АЭС

1993г.

30 января - Авария на борту российской атомной подводной лодки на базе Северного Флота (Арктика)

31 января - Утечка радиации вследствие ошибок персонала и технических неисправностей в ядерном исследовательском центре в Димитровграде

1 февраля - Поломка системы охлаждения (бездействовала в течение 2 часов) на

Кольской АЭС

20 марта - Столкновение российской и американской атомных подводных лодок в Атлантическом океане

6 апреля - Взрыв и выброс радиации на ядерном комплексе Томск-7

27 мая - Реактор заглушен вручную вследствие поломки системы охлаждения на Кольской АЭС

1 сентября - Пожар на Балаковской АЭС

27 декабря - Утечка радиации на перерабатывающем комбинате "Маяк"

1994г.

4 февраля - Утечка радиации на перерабатывающем комбинате "Маяк"

2 марта - Поломка в системе охлаждения реактора на Кольской АЭС

23 марта - Выброс радиации на перерабатывающем комбинате "Маяк"

6 июня - Пожар на Белоярской АЭС

7 июля - Радиоактивное загрязнение территории на перерабатывающем комбинате "Маяк"

 

 

4.6. Действия населения при авариях на атомных электростанциях

Причины и последствия Чернобыльской трагедии хорошо изучены специалистами. Поэтому на сегодняшний день наиболее точно возможно спрогнозировать последствия аварии с реакторами таких же типов и мощности, как на Чернобыльской АЭС. На территории России такие реакторы стоят на Ленинградской АЭС (4 РБМК по 1000 Мвт каждый), Смоленской (3 РБМК по 1000 Мвт), Курской (4 РБМК по 1000 Мвт).

В результате возможной аварии с разрушением ядерного реактора радиоактивные вещества в виде паровоздушной смеси выбрасываются на высоту 2 –3 км в течение нескольких суток. Облако выброса будет распространяться от АЭС по направлению ветра.

В момент прохождения облака выброса и после него в результате радиоактивного заражения воздуха и местности люди будут подвергаться внешнему и внутреннему облучению в случаях попадания радиоактивных частиц с вдыхаемым воздухом, а также при употреблении зараженных пищи и воды.


Дата добавления: 2015-01-19; просмотров: 11; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.103 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты