Ядерная опасность Семипалатинского полигона

Ядерный реактор, как и критическая сборка, представляет собой устройство, в  котором осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер (уран, плутоний, торий).

Процесс деления ядерного топлива в реакторе сопровождается испусканием нейтронного излучения с образованием радиоактивных продуктов деления, а также радионуклидов активации нейтронами.

Реакторы классифицируются по типу активной зоны (гетерогенные, гомогенные), по режиму работы (стационарный, импульсный), по энергии нейтронов, используемых для деления топлива (реактор на тепловых, быстрых или промежуточных нейтронах), по виду замедлителя и теплоносителя (графитовые, тяжеловодные, водо-водяные, жидкометаллические, газовые, органические и др.), по режиму теплосъема (во-да под давлением или кипящая вода).

Основными видами радиационного воздействия на персонал в условиях нормальной работы и остановки реактора являются внешние - и нейтронные излучения (в основном - излучение) и внутреннее облучение в результате поступления радиоактивных аэрозолей (главным образом в период ремонтных работ). Как правило, на остановлен-ном реакторе нейтронное излучение отсутствует, за исключением реакторов, имеющих в активной зоне бериллиевый отражатель [образуются быстрые фотонейтроны по реакции (, п)].

Характерной особенностью энергетических реакторов для АЭС является напряженный тепловой и гидравлический режим активной зоны, что может постепенно приводить к разгерметизации металлических оболочек небольшой доли твэлов, в которых заключено ядерное топливо, и к выходу части продуктов деления в теплоноситель из ставших негерметичными твэлов Газообразные и летучие продукты деления (криптон, ксенон, йод, цезий и др.) вследствие небольших неорганизованных протечек этого теплоносителя из контура теплосъема попадают в технологические помещения реактора, а затем удаляются в атмосфе-ру. Для АЭС вероятно незначительное загрязнение продуктами деления помещений и оборудования, а также окружающей среды.

Исследовательские реакторы, как правило, оборудованы экспериментальными каналами, проходящими через активную зону, для облу-чения в них различных образцов. Они имеют горизонтальные или вертикальные пучки выведенных нейтронов, содержат экспериментальные радиоактивные петли, в которых могут производиться испытания отдельных твэлов, или радиационные контуры для активации . теплоносителя с последующим использованием его в качестве высокоактивного облучателя и т. д. На исследовательских реакторах внешнее облучение более вероятно, нежели внутреннее.

Безопасность АЭС и исследовательских  реакторов обеспечивается за счет применения системы барьеров на пути распространения  ионизирующих излучений и радиационных веществ за эти барьеры в обслуживаемые  помещения и в окружающую среду  и системы технических организационных  мер по защите барьеров и сохранению их эффективности для защиты персонала и населения.

Система барьеров включает топливную  матрицу, оболочки твэлов, границу контура теплоносителя, охлаждающего активную зону, герме-тичные помещения и локализующие системы безопасности для улавливания и удержания радиоактивных веществ (фильтры, барботеры, спринклерные установки и т п.).

В систему технических и организационных  мер обеспечения безопас-ности АЭС и исследовательских реакторов включается:

выбор площадки для  размещения;

установление санитарно-защитной зоны вокруг реакторной установ-ки с учетом требований НРБ—76/87, ОСП--72/87, СПАС—88;

разработку качественного проекта  на основе консервативного под-хода с развитым свойством самозащищенности реакторной установки и применением систем безопасности;

обеспечение требуемого качества элементов  всех технологических систем и выполняемых  работ;

эксплуатация в соответствии с  нормативно-технической документа-цией по обоснованному технологическому регламенту и эксплуатацион-ным инструкциям;

поддержание в исправном состоянии  важных для безопасности си-стем путем проведения профилактических мер и замены выработавшего ресурс оборудования;

своевременное диагностирование дефектов и обнаружение отклоне-ний от нормальной работы и принятие мер по их устранению;

предотвращение с помощью автоматизированных и/или автомати-ческих технических средств перерастания исходных событий в проектные аварии, а проектных аварий в запроектные и гипотетические аварии;

ослабление последствий аварий, которые не удалось предотвратить, д путем локализации выделяющихся радиоактивных веществ;

подготовка и четкое осуществление  при необходимости планов аварийных  мероприятий на площадке и за ее пределами; подбор и необходимый  уровень подготовки эксплуатационного  пер-сонала для действия в нормальных и аварийных условиях, формирова-ние культуры безопасности.

При нормальной эксплуатации все барьеры  и средства их защиты должны находиться в работоспособном состоянии. При  повреждении любого из барьеров или  средств его защиты выше установленных  пре-делов, согласно условиям безопасной эксплуатации, реактор должен быть остановлен.

Радиационное воздействие на персонал ядерных критических стен-дов невелико при соблюдении санитарных правил проектирования и эксплуатации критических стендов (СП КС—88) и положения по ядерной безопасности (ПБЯ 02—90). Однако оно существенно возрас-тает при активационных измерениях и особенно при авариях — самопроизвольных цепных реакциях (СЦР).

Критическая сборка отличается от реактора низкой мощностью (не более 100 Вт), достаточной лишь для уверенной работы системы управ-ления и защиты при проведении физических экспериментов, а также гибкостью конструкции, позволяющей легко менять, как правило, ди-станционно, но иногда вручную геометрию и состав активной зоны, уровень замедлителя и отражателя. В остальном критическая сборка — полномасштабный прототип ядерного реактора (по размеру и составу активной зоны), но не имеющий фундаментальной биологической за-щиты и системы принудительного охлаждения активной зоны.

Поскольку часть операций по перестройке активной зоны проводят вблизи критической сборки, часто без достаточного уровня водной за-шиты (вода является и замедлителем), на критических сборках веро-ятно внезапное аварийное облучение персонала, если в момент пере-стройки произойдет СЦР

ВИДЫ РАДИАЦИИ

Щ. 1

Основную  часть облучения население земного  шара получает от естественных источников радиации. Боль-шинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозмож-но. На протяжении всей истории сущест-вования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способа-ми. Радиоактивные вещества могут на-ходиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внеш-нем облучении. Или же они могут ока-заться в воздухе, которым дышит чело-век, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения на-зывают внутренним.

Облучению от естественных источни-ков радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особен-но радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах - соответственно ниже. Доза об-лучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строитель-ных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметизация помещений и даже полеты на самолетах - все это увеличивает уровень облучения за счет естест-венных источников радиации.

Земные  источники радиации в сумме ответственны за большую часть облуче-ния, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой эффек-тивной эквивалентной дозы, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным обра-зом путем внешнего облучения. За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен искусст-венных радионуклидов и научился ис-пользовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облуче-ния как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Индивидуальные  дозы, получаемые разными людьми от искусственных источ-ников радиации, сильно различаются. В большинстве случаев эти дозы весьма невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников оказывается во много тысяч раз интенсивнее, чем за счет естественных.

Как правило, для техногенных источ-ников радиации упомянутая вариабель-ность выражена гораздо сильнее, чем для естественных. Кроме того, порождаемое ими излучение обычно легче контролиро-вать, хотя облучение, связанное с радио-активными осадками от ядерных взрывов, почти так же невозможно контролиро-вать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земными ис-точниками.

Источники, использующиеся в медицине

В настоящее время основной вклад  в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации, вносят медицин-ские процедуры и методы лечения, связан-ные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации.

Радиация  используется в медицине как в диагностических целях, так и для лечения.

Одним из самых распространен-ных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опира-ющиеся на использование радиоизотопов.

Ядерные взрывы

За последние 40 лет каждый из нас  подвергался облучению от радиоактивных  осадков, которые образовались в  резуль-тате ядерных взрывов. Речь идет не о тех радиоактивных осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и На-гасаки в 1945 году, а об осадках, связан-ных с испытанием ядерного оружия в атмосфере.

Максимум этих испытаний приходится на два периода: первый на 1954-1958 годы, когда взрывы проводили Велико-британия, США и СССР, и второй, более значительный, на 1961-1962 годы, когда их проводили в основном Соединенные Штаты и Советский Союз. Во время первого периода большую часть испыта-ний провели США, во время второго- СССР.

Эти страны в 1963 году подписали Договор  об ограничении испытаний ядер-ного оружия, обязывающий не испыты-вать его в атмосфере, под водой и в космосе. С тех пор лишь Франция и Китай провели серию ядерных взрывов в атмосфере, причем мощность взрывов была существенно меньше, а сами ис-пытания проводились реже (последнее из них в 1980 году). Подземные испытания проводятся до сих пор, но они обычно не сопровождаются образованием радиоак-тивных осадков.

Часть радиоактивного материала вы-падает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в тропо-сфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь при-мерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца (рис. 4.8), радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбра-сывается в стратосферу (следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10-50 км), где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Радиоактивные осадки содержат не-сколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ни-чтожную концентрацию или быстро рас-падается; основной вклад в облучение человека дает лишь небольшое число радионуклидов. Вклад в ожидаемую коллективную эффективную эквивалент-ную дозу облучения населения от ядерных взрывов, превышающий 1 %, дают только четыре радионуклида. Это углерод-14, цезий-137, цирконий-95 и стронций-90.

Дозы облучения за счет этих и  других радионуклидов различаются  в разные периоды времени после  взрыва, поскольку они распадаются  с различной скоростью. Так, цирконий-95, период полураспада которого составляет 64 суток, уже не является источником облучения. Цезий-137 и стронций-90 имеют периоды полу-распада - 30 лет, поэтому они будут давать вклад в облучение приблизительно до конца этого века. И только углерод-14, у которого период полураспада равен 5730 годам, будет оставаться источником радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном будущем: в 2000 году он потеряет лишь 7% своей активности.

Годовые дозы облучения четко корре-лируют с испытаниями ядерного оружия в атмосфере: их максимум приходится на те же периоды (рис. 4.9, 4.10 и 4.11). В 1963 году коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила около 7% дозы облучения от естественных источников; в 1966 году она уменьшилась до 2%, а в начале 80-х-до 1 %. Если испытания в атмосфере больше проводиться не будут, то годовые дозы облучения будут становиться все меньше и меньше.

Все приведенные  цифры, конечно, являются средними. На Северное полуша-рие, где проводилось большинство ис-пытаний, выпала и большая часть радио-активных осадков. Пастухи на Крайнем Севере получают дозы облучения от цезия-13 7, в 100-1000 раз превышающие среднюю индивидуальную дозу для ос-тальной части населения (впрочем, они получают большие дозы и от естественных источников - цезий накапливается в ягеле и по цепи питания попадает в организм человека). К несчастью, те люди, которые находились недалеко от испытательных полигонов, получили в результате значи-тельные дозы; речь идет о части населения Маршалловых островов и команде япон-ского рыболовного судна, случайно проходившего неподалеку от места взрыва.

Суммарная ожидаемая коллективная эффективная  эквивалентная доза от всех ядерных  взрывов в атмосфере, произве-денных к настоящему времени, составляет 30000000 чел-Зв. К 1980 году человечест-во получило лишь 12% этой дозы,

остальную часть  оно будет получать еще миллионы лет.

Атомная энергетика

Источником  облучения, вокруг которого ведутся  наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее  время они вносят весьма незначительный вклад в суммарнЬе об-лучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы ра-диоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.