9 Чрезвычайные ситуации на радиационно опасных объектахАварии на радиационно опасных объектах
 Скачать 0.5 Mb.
|
|
9.4. Чрезвычайные ситуации на радиационно опасных объектах Аварии на радиационно опасных объектах За последние четыре десятилетия атомная энергетика и использование расщепляющих материалов прочно вошли в жизнь человечества. В настоящее время в мире работает более 450 ядерных реакторов. Атомная энергетика позволила существенно снизить “энергетический голод” и оздоровить экологию в ряде стран. Так, во Франции более 75% электроэнергии получают от АЭС и при этом количество углекислого газа, поступающего в атмосферу, удалось сократить в 12 раз. В условиях безаварийной работы АЭС атомная энергетика — пока самое экономичное и экологически чистое производство энергии и альтернативы ей в ближайшем будущем не предвидится. Вместе с тем бурное развитие атомной промышленности и атомной энергетики, расширение сферы применения источников радиоактивности обусловили появление радиационной опасности и риска возникновения радиационных аварий с выбросом радиоактивных веществ и загрязнением окружающей среды. Радиационная опасность может возникать при авариях на радиационно опасных объектах (РОО). РОО — объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные вещества и при аварии, на котором или его разрушении может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов народного хозяйства, а также окружающей природной среды. К типовым радиационноопасным объектам следует отнести: атомные станции; предприятия по изготовлению ядерного топлива; по переработке отработавшего топлива и захоронению радиоактивных отходов; научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные реакторы; ядерные энергетические установки на транспорте. В настоящее время в России функционирует более 700 крупных радиационно опасных объектов, которые в той или иной степени представляют радиационную опасность, но объектами повышенной опасности являются атомные станции. Практически все действующие АЭС расположены в густонаселенной части страны, а в их 30-километровых зонах проживает около 4 млн. человек. Общая площадь радиационно дестабилизированной территории России превышает 1 млн. км2, на ней проживает более 10 млн. человек. Аварии на РОО могут привести к радиационной чрезвычайной ситуации (РЧС). Под радиационной чрезвычайной ситуацией понимается неожиданная опасная радиационная ситуация, которая привела или может привести к незапланированному облучению людей или радиоактивному загрязнению окружающей среды сверхустановленных гигиенических нормативов и требует экстренных действий по защите людей и среды обитания. Классификация производится с целью заблаговременной разработки мер, реализация которых в случае аварии должна уменьшить вероятные последствия и содействовать успешной ликвидации. Принята следующая классификация радиационных аварий: Аварии, связанные с нарушением нормальной эксплуатации РОО, подразделяются на проектные, проектные с небольшими последствиями и запроектные. Проектная авария — авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния, в связи с чем предусмотрены системы безопасности. Причинами проектных аварий, как правило, являются исходные события, связанные с нарушением барьеров безопасности, предусмотренные проектом каждого реактора. Именно в расчете на эти исходные события и строится система безопасности АЭС. Нарушение первого барьера безопасности, а проще - нарушение герметичности оболочек твэлов (тепловыделяющих элементов) происходит из-за кризиса теплообмена или механических повреждений. Кризис теплообмена - это нарушение температурного режима (перегрев) твэлов. Проектная авария с наибольшими последствиями - нарушение первого и второго барьеров безопасности. Такая авария происходит при попадании радиоактивных продуктов в теплоноситель вследствие нарушения первого барьера. Дальнейшее их распространение останавливается вторым, который образует корпус реактора. Запроектная авария — вызывается не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями и приводит к тяжелым последствиям. Теплоноситель с радиоактивными продуктами деления удерживается от выхода в окружающую среду третим барьером - защитной оболочкой реактора. Под ней понимается совокупность всех конструкций, систем и устройств, которые должны с высокой степенью надежности обеспечить локализацию выбросов. Причиной ядерной аварии может быть также образование критической массы при перегрузке, транспортировке и хранении твэлов. При такой аварии может произойти выход радиоактивных продуктов в количествах, приводящих к радиоактивному загрязнению прилегающей территории, возможному облучению населения выше установленных норм. В тяжелых случаях нарушения контроля и управления цепной ядерной реакцией могут произойти тепловые и ядерные взрывы. Тепловой может возникнуть тогда, когда вследствие быстрого неуправляемого развития реакции резко нарастает мощность и происходит накопление энергии, приводящей к разрушению реактора со взрывом. В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии на АЭС делятся на шесть типов: локальная, местная, территориальная, региональная,федеральная, трансграничная. Есл и при региональной аварии количество людей, получивших дозу облучения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, может превысить 500 человек, или количество людей, у которых могут быть нарушены условия жизнедеятельности, превысит 1 000 человек, или материальный ущерб превысит 5 млн. минимальных размеров оплаты труда, то такая авария будет федеральной. При трансграничных авариях радиационные последствия аварии выходят за территорию Российской Федерации, либо данная авария произошла за рубежом и затрагивает территорию Российской Федерации. За суммарный срок эксплуатации всех имеющихся в мире реакторов АЭС, равный 6 000 лет, произошли лишь 4 крупные аварии: в Англии (Уиндекейл, 1957 г.); в США (Три-Майл-Айланд, 1979 г.); в СССР (Чернобыль, 1986 г.); в Японии (Фукусима, 2011 г.). Авария на Чернобыльской АЭС была наиболее тяжелой. Эти аварии сопровождались человеческими жертвами, радиоактивным загрязнением больших площадей и огромным материальным ущербом. В результате аварии в Уиндекейле погибло 13 человек и оказалась загрязнена радиоактивными веществами территория площадью 500 км2. Прямой ущерб аварии в Три-Майл-Айланде составил сумму свыше 1 млрд. долл. При аварии на Чернобыльской АЭС погибло 30 человек, свыше 500 было госпитализировано и 115 тыс. человек эвакуировано. Последствия аварии в Японии еще не до конца исследованы. Эксперты Всемирной организации здравоохранения полагают, что реальная степень ущерба, нанесенного здоровью жителей японской префектуры Фукусима после аварии на одноименной АЭС, станет ясна в ближайшие 15 лет. Международным агентством по атомной энергетике (МАГАТЭ) разработана международная шкала событий на АЭС, включающая 7 уровней. По ней авария в США относится к 5 уровню (с риском для окружающей среды), в Великобритании — к 6 уровню (тяжелая), Чернобыльская авария и авария в Японии — к 7 уровню (глобальная). Зоны радиоактивного заражения при авариях на радиационно опасных объектах Радиоактивное заражение — загрязнение местности и находящихся на ней объектов радиоактивными веществами. Радиоактивное заражение местности возникает в результате выпадения радиоактивных веществ. Это фактор поражения, обладающий наиболее продолжительным действием (десятки лет), действующий на огромной площади. Радиоактивное заражение происходит при: техногенных авариях (утечках из ядерных реакторов, утечках при перевозке и хранении радиоактивных отходов, случайных утерях промышленных и медицинских радиоисточников и т. д.) в результате рассеяния радиоактивных веществ; характер заражения местности зависит от типа аварии; ядерном взрыве в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва и наведённой радиации, обусловленной образованием радиоактивных изотопов в окружающей среде под воздействием мгновенного нейтронного и гамма-излучений ядерного взрыва; поражает людей и животных главным образом в результате внешнего гамма- и (в меньшей степени) бета-облучения, а также в результате внутреннего облучения (в основном альфа-активными нуклидами) при попадании радиоизотопов в организм с воздухом, водой и пищей. Выпадение радиоактивных веществ происходит в первые 10-20 ч после взрыва. Масштабы и степень заражения зависят от характеристик взрыва, поверхности, метеорологических условий. Обычно, зона радиоактивного следа имеет форму эллипса, и масштабы радиационного заражения уменьшаются по мере удаления от конца эллипса, в котором произошел взрыв. В случае аварии на АЭС или разрушения ее в военное время обязательным условием является оценка радиационной обстановки методом прогнозирования или по данным радиационной разведки масштабов и степени радиоактивного в загрязнение местности и атмосферы Оценка проводится с целью определения влияния радиоактивного загрязнения местности на действия населения и обоснование оптимальных режимов его деятельности. Основными задачами оценки радиационной обстановки при аварии на АЭС являются: контроль выброса радиоактивных веществ из реактора; контроль распространения радиоактивных веществ, скорость и масштаб их перенос; контроль загрязнения радионуклидами сельскохозяйственных и лесных угодий и водоемов; контроль содержания радиоактивных веществ в урожае, продуктах питания, кормах, воде; индивидуальный дозиметрический контроль населения и личного состава формирований гражданской защиты. В зависимости от степени заражения и возможных последствий внешнего облучения выделяют зоны умеренного, сильного, опасного и чрезвычайно опасного заражения ( см. таб. 9.х ). Поражающим действием обладают в основном бета-частицы и гамма-облучение. Особенно опасным является попадание радиоактивных веществ внутрь организма. Таблица 9.7. Радиационные характеристики зон радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС Размеры следа радиоактивного загрязнения зависят от мощности взрыва и скорости ветра, в меньшей степени от других метеорологических условий и характера местности. След радиоактивного облака на равнинной местности при неменяющихся направлениях и скорости ветра имеет форму вытянутого эллипса. Границы этих зон определяются экспозиционной дозой до полного распада (Р) или уровнем радиации на заданное время (Р/ч). Зона умеренного загрязнения (зона А) занимает около 60% всей площади следа. На внешней границе этой зоны экспозиционная доза излучения за время полного распада составит 50 Р, а на внутренней границе — 500 Р. В течение первых суток пребывания в этой зоне незащищенные люди могут получить дозу облучения выше допустимых норм, а 50% из них — заболеть лучевой болезнью. Работы на объектах, как правило, не прекращаются. Работы на открытой местности, расположенной в середине зоны или у ее внутренней границы, должны быть прекращены. Зона сильного загрязнения (зона Б) занимает около 20% всей площади следа. Экспозиционная доза за время полного распада на внешней границе зоны будет равна 500 Р, а на внутренней — 1500 Р. Опасность поражения незащищенных людей в этой зоне сохраняется до 3 сут. Потери в этой зоне среди незащищенного населения составят 100%. Работы на объектах прекращаются на срок до 1 сут, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях, подвалах или других укрытиях. Зона опасного загрязнения (зона В) занимает около 13% всей площади следа. На внешней границе этой зоны экспозиционная доза до полного распада составит 1500 Р, а на внутренней — 5000 Р. Тяжелые поражения людей возможны даже при их кратковременном пребывании в этой зоне. Работы на объектах прекращаются на срок от 1 до 3–4 сут, рабочие и служащие укрываются в защитных сооружениях. Зона чрезвычайно опасного загрязнения (зона Г) занимает около 7% всей площади следа. На внешней границе экспозиционная доза излучения за время полного распада будет равна 5000 Р, а в середине этой зоны — до 9 000 Р. Поражения людей могут возникнуть даже при их пребывании в противорадиационных укрытиях. В зоне работы на объектах прекращаются на 4 сут и более, рабочие и служащие укрываются в убежищах. По истечении указанного срока уровень радиации на территории объекта спадает до значений, обеспечивающих безопасную деятельность рабочих и служащих в производственных помещениях. Источником радиоактивного заражения может быть как ядерный, так и термоядерный взрыв. Взрывы ядерного оружия делят на: 1. Воздушные. Воздушные взрывы могут быть низкие, высокие и заатмосферные (выше 35 км). Низкие и высокие взрывы применяют для поражения территориальных целей, а заатмосферные для выведения из лада электропитания и связи на больших территориях, вследствие электромагнитного импульса. 2. Наземные. При наземном взрыве огненный шар дотрагивается поверхности земли, в радиоактивное облако втягивается большое количество грунта, который также становится радиоактивным и вместе с продуктами распада выпадает на местности, создавая опасное ее радиоактивное заражение. 3. Подземные. Подземные ядерные взрывы характеризуются появлением сейсмических волн, повреждением подземных сооружений. Большое количество энергии, которое выделяется при воздушном ядерном взрыве, делится между поражающими факторами следующим образом: на создание ядерной воздушной волны расходуется примерно 50 % всей энергии ядерного взрыва; около 35 % энергии взрыва выделяется в виде светового излучения; 10 % — на радиоактивное излучение продуктов распада; 5 % на проникающую радиацию и электромагнитный импульс. Радиоактивное заражение является четвертым фактором, на который приходится около 10 % энергии ядерного взрыва. Во время ядерного взрыва создается большое количество радиоактивных веществ, которые, оседая с дымовыми облаками на поверхность земли, загрязняют поверхность земли, воздух, воду, окружающую среду, а так же все предметы, находящиеся на ней, сооружения, лесные насаждения, сельскохозяйственные культуры, урожай, незащищенных людей и животных. Источниками радиоактивного заражения при ядерном взрыве являются радиоактивные продукты ядерного заряда, часть ядерного топлива, которая не вступила в цепную реакцию и искусственные радиоактивные изотопы. Радиоактивные вещества, которые выпадают из облака ядерного взрыва на землю, создают радиоактивный след. С движением радиоактивного облака и выпадением из него радиоактивных веществ размер заражения территории постепенно увеличивается. След радиоактивного облака радиоизотопов имеет такую же форму эллипса как и при техногенной аварии и делится на 4 зоны заражения, рассмотренные ранее. Под воздействием различных направлений и скоростей ветра на различных высотах в рамках высоты поднятия облака взрыва след может приобретать и другую форму кроме эллипса. След может иметь сотни и даже тысячи километров в длину и несколько десятков километров в ширину. Так, при взрыве водородной бомбы, проведенном в США в 1954 г. в центральной части Тихого океана, загрязненная территория имела форму эллипса, который распространился на 350 км по ветру и на 30 км против ветра. Наибольшая ширина была почти 65 км. Общая площадь опасного заражения достигла до 8 тыс. км 2 Основным источником заражения местности являются радиоактивные продукты распада. Это смесь многих изотопов различных химических элементов, которые образовываются в процессе распада ядерного заряда и радиоактивного распада этих изотопов. При распаде ядра урана-235 и плутония-239 образуется почти 200 изотопов 70 химических элементов. Большинство радиоизотопов принадлежит к короткоживущим — йод-131, ксенон-133, лантан-140, церий-141 и другие с периодом полураспада от нескольких секунд до нескольких дней. Стронций-90, цезий-137, рубидий-10, криптон-8, сурьма-125 и другие имеют период полураспада от одного года до нескольких десятков лет. Радиоизотопы цезий-135, рубидий-87, самарий-147, неодим-144 характеризуются чрезвычайно медленным распадом, который длится тысячами лет. Непрореагированная часть ядерного топлива, которая выпадает на землю, — это ядра атомов урана и плутония, которые разделились и являются альфа-излучающими. Зависимо от мощности, высоты взрыва и метеорологических условий радиоактивные выбросы могут иметь различный характер. Различать три вида радиоактивных выбросов: 1. Местные, локальные выбросы образуются вблизи места ядерного взрыва на поверхности или близко к поверхности земли. Размер радиоактивных частиц этих выбросов достигает 0,1-2 мм. 2. Тропосферные выбросы имеют размер частиц 10 — 100 мк. Они состоят из аэрозолей, выброшенных в тропосферу. Тропосферные аэрозоли достигают поверхности земли в среднем через 15-20 дней после из образования. За это время под действием движения воздушных масс и других метеорологических факторов, они могут быть перемещены на большие расстояния от места появления, и даже обойти земной шар. 3. Стратосферные выбросы состоят из радиоактивных аэрозолей, выброшенных в атмосферу выше тропопаузы, они носят глобальный характер. Размер аэрозольных частиц стратосферных выбросов составляет не более 10 мк. Воздействие радиоактивного заражения на персонал объектов экономики и население В 1895 году Вильгельм Конрад Рентген открыл новые, ранее неизвестные науке лучи, которые отличались большой проникающей способностью, проходя через бумагу, картон или дерево. По имени их исследователя они были названырентгеновскими, или Х-лучами. Вскоре была открыта радиоактивность урана, а несколько позже – полония и радия. Эта череда открытий положила начало использованию ионизирующих излучений, а затем и энергии атомного ядра. Ионизирующая радиация является одним из многих видов излучений и естественных факторов окружающей среды. Она существовала на Земле задолго до зарождения на ней жизни и присутствовала в космосе ещё до возникновения самой Земли. Всё живое на Земле возникло и развивалось в условиях воздействия ионизирующей радиации, которая стала постоянным спутником человека. Радиоактивные материалы вошли в состав земли с самого её зарождения. Даже человек радиоактивен, так как в любой живой ткани присутствуют радиоактивные вещества природного происхождения. |