Радиационное загрязнение

    Летучая зола, выбрасываемая в воздух, представляет большую опасность из-за своей способности распространяться на значительные расстояния и проникать в легкие человека. Тонкие фракции летучей золы обогащены различными вредными веществами. Помимо радионуклидов, они содержат тяжелые металлы и микроэлементы Co, V, Cu, Zn, Cr, Ni, Cd, As, Be.

 

 

Рис.5.25.Типичные золоотвалы.

 

    Рассеивание загрязнений с дымовыми газами происходит на большие площади, поскольку выбросы ТЭС в атмосферу осуществляются на высоте 100-300 м. В качестве иллюстрации можно привести следующий факт. В большинстве случаев зона влияния промышленных предприятий не превышает 0.5-1.5 км. Вблизи дорог такая зона составляет до 50 м, а нарушение или даже полная деградация растительного покрова вблизи ТЭС, особенно работающих на низкокачественных углях, наблюдается в радиусе 4-15 км. В снежном покрове в зоне влияния ТЭС, являющимся индикатором техногенного загрязнения, содержание радионуклидов может достигать значений: 40K – 22.2-45.3 Бк/л, 226Ra – 4-9 Бк/л, 232Th – 3,4-7,8 Бк/л. Средние выбросы основных радионуклидов, плотность загрязнения территории и их содержание в атмосфере в районе расположения номинальной среднестатистической ТЭС представлены в табл. 5.5.

 

Таблица 5.5. Средние выбросы основных радионуклидов, плотность загрязнения территории и концентрация РН в воздухе в расчете на 1 ГВт.ч в районе расположения номинальной ТЭС.

 

Показатели  Радионуклиды

226Ra 228Ra 210Pb 210Po 232Th 40K

Годовой выброс, 1010 Бк  1.96  1.11  8.14  7.40  1.96  19.61

Плотность загрязнения территории, 107 Бк/км2  38.85  9.25  114.70  70.30  –  388.5

Концентрация в воздухе, 10–8 Бк/л  6.29  4.07  14.80  14.43  6.29  –

    В табл.5.6 представлена оценка количества радионуклидов поступающих в атмосферу при сжигании такого угля на ТЭС-1 г. Северодвинска, работающей на угле Интинского месторождения Печорского угольного бассейна. Концентрация урана в этом угле существенно меньше средних мировых значений, не превышает кларкового содержания и составляет 0.5-0.7 г/т, тория – порядка 2.9 г/т.

    Как показали проводившиеся по заказу Еврокомиссии исследования, мелкодисперсная угольная пыль ежегодно приводит к смерти около 300 тысяч европейцев. В России дополнительная смертность от проживания вблизи угольных ТЭС оценивается в 8-10 тыс. человек в год. В то же время, имеющиеся в разных странах данные свидетельствуют, что по реальному воздействию на человека атомная промышленность находится во втором десятке вредных факторов. На первом месте по показателям профзаболеваний находится угольная промышленность (20-50 заболеваний против 0.4-0.7 в атомной промышленности на 10000 работающих).

    Средняя ТЭС требует около 6 млн. т угля в год. Громадное количество твердых отходов ТЭС не имеет никакой энергетической ценности, а изготовленное новое топливо из 50 т ОЯТ, расходуемых за год, позволяет заместить 2 млн. т угля, или 1.6 млрд. м3 газа, или 1.2 млн. т нефти.

 

Таблица 5.6. Поступление радионуклидов в окружающую среду

при работе ТЭС-1 Северодвинска

на углях Интинского месторождения

Печорского угольного бассейна.

 

Изотоп  Количество РН, поступающего в среду, Бк на 1 ГВт.ч  Всего

Углеунос  Золоотвал  Дым

40K  1.22.107  2.46.1012  3.15.105 2.46.1012

226Ra  1.19.106  2.48.1011  3.45.104 2.48.1011

232Th  1.41.106  2.51.1011  4.28.104 2.51.1011

Всего 1.48.107 2.96.1012 3.92.105 2.96.1012

    Мировая статистика показывает, что добыча этих 6 млн. т угля обойдется в 24 человеческие жизни и 90 травм шахтеров.

    В то же время, годовая доза дополнительного облучения для живущих вблизи АЭС почти в 20 раз меньше среднего естественного фона на поверхности Земли (1 мЗв/год). Риск от проживания вблизи АЭС оценивается в 7·10–7 (см. табл. 5.7).

 

Таблица 5.7. Индивидуальные годовые риски смерти для населения России

 

Факторы риска  Подвержено, млн чел.  Риск

Все причины  69 (мужчины)  2.0·10-2

Несчастные случаи  69 (мужчины)  3.3·10-3

Сильное загрязнение окружающей среды  15.2  10-3

Проживание вблизи ТЭС, работающих на угле  15-20  5·10-4

Зона отселения ЧАЭС  0.1  8·10-5

Проживание вблизи НПЗ  2.5  10-5

Проживание в 30-км. зоне ГХК  0.16  3·10-6

Проживание вблизи АЭС  0.3  7·10-7

    Однако следует отметить, что только при нормальной эксплуатации АЭС, они в экологическом отношении чище тепловых электростанций на угле. При авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей и экосистемы. Даже при значительных авариях на электростанциях, таких, например как авария на Саяно-Шушенской ГЭС, их экологические последствия носят преимущественно локальный характер. Этого нельзя сказать об авариях на АЭС. И Чернобыльская катастрофа, и авария на японских АЭС в 2011 г. приобрели характер мировых катастроф. Поэтому право на существование атомная энергетика имеет только в случае обеспечения предельно высокого уровня безопасности её предприятий, недопущения какого либо выноса радиоактивных продуктов из технологического оборудования за пределы, ограниченные технологическими помещениями (барьеры безопасности) при любых обстоятельствах.

 

5) Полигоны для испытания  ядерного оружия

 

 

Рис. 5.26 (левый). Полигон Новая Земля.

1 – Новоземельская  впадина (захоронение контейнеров, реактора АПЛ, лихтера-перевозчика  жидких РАО); 2 – залив Неупокоева (твердые РАО); 3 – залив Цивольки (контейнеры, лихтер, отсек ледокола  «Ленин» с аварийными реакторами); 4 – залив Ога (контейнеры); 5 –  залив Стенового (контейнеры, два  реактора АПЛ); 6 – залив Абросимова (контейнеры, отсеки четырех АПЛ); 7 – залив Благополучия (контейнеры); 8 – залив Течений (аварийный реактор); 9, 10 – контейнеры в море; 11, 12, 13 – места ядерных взрывов; 14 –  место предполагаемого могильника  РАО (по В.И.Булатову).

Рис.5.27 (правый). Глобальные атмосферные выпадения 90Sr (по данным Департамента энергии США). Максимальное значение соответствует 1963 г.

 

    Официально известны четыре ядерных полигона, принадлежащие сверхдержавам: Невада (США, Великобритания), Новая Земля (Россия), Моруроа (Франция), Лобнор (Китай). Кроме того, в СССР интенсивно использовался Семипалатинский полигон, который в настоящее время не функционирует. Именно в этих пунктах произведена основная масса испытательных взрывов ядерных и термоядерных зарядов. Их насчитывается 2077 (по другим источникам – 1900), из которых 1090 принадлежит США, 715 – СССР, 190 – Франции, 42 – Великобритании, 40 – Китаю.

    В результате испытаний ядерного оружия в окружающую среду выброшено около 30 млн. кюри 137Cs и 20 млн. кюри 90Sr. В шестидесятые годы в биосферу попало около 5 т 239Pu. Все это привело к мощной вспышке глобального радиационного фона. В настоящее время большая часть радионуклидов, выброшенных в атмосферу в результате ядерных испытаний, осела на поверхность Земли и смыта в океаны.

    Трагедия ядерных полигонов заключается не только в том, что обширные территории превращены атомными взрывами в «мертвые зоны», которые в обозримом будущем не могут быть обустроены человеком. Площади полигонов часто используются как пункты захоронения РАО. В России это особенно это касается архипелага Новая Земля, который вместе с прилегающими акваториями Северного Ледовитого океана превращен в гигантский могильник отработанных реакторов и других частей атомных кораблей. У Новой Земли затоплены многие тысячи контейнеров с жидкими и твердыми РАО и компонентами отработанных ядерных устройств (рис.5.26).

 

6) Ядерные взрывы  в мирных целях

 

    Ядерные взрывы производились не только на всем известных полигонах. Существовало более сотни других испытательных пунктов, информация о которых в последние годы все больше проникает в литературу. В СССР существовала Программа «Ядерные взрывы для народного хозяйства». Начало ее реализации относится к 1965 г.

    В рамках этой программы в СССР с 1965 по 1988 годы было проведено 124 промышленных ядерных взрыва (рис.5.28) с подрывом 135 зарядов. Из них 130 зарядов взорваны в скважинах, 4 – в штольнях и один заряд – в шахте. Многие из этих испытательных пунктов использовались многократно, являясь, по сути дела, испытательными полигонами. Из общего числа этих подземных ядерных взрывов 119 были камуфлетными (т.е. без выброса радиоактивных веществ в атмосферу) и 5 – экскавационными (т.е. с выбросом грунта, а, следовательно, и части радионуклидов). Камуфлетные взрывы преследовали разные цели. В частности, глубинное сейсмическое зондирование земной коры и литосферы, создание подземных резервуаров для хранения нефтепродуктов, захоронение глубоко под землей опасных химических веществ – отходов нефтехимического производства, предупреждение внезапных выбросов газа и угольной пыли в шахтах, создание плотин, гашение горящих газовых факелов и пр.

 

 

 

Рис. 5.28. Схема подземных ядерных взрывов в СССР, проводившихся в мирных целях за пределами официальных ядерных полигонов (по В.И. Булатову).

    Мирные ядерные взрывы производились и другими странами, но в гораздо меньших масштабах. Например, США в период с 1961 по 1973 годы осуществили 27 промышленных ядерных взрывов с 33 ядерными зарядами.

    При производстве камуфлетных взрывов выброса радионуклидов на дневную поверхность и в атмосферу не происходило. При экскавационных взрывах и взрывах для рыхления грунта происходил выход значительного количества радиоактивных продуктов в атмосферу с образованием радиоактивного облака и последующим разносом радионуклидов на большие расстояния. Так, при проведении экскавационного взрыва на объекте «Тайга» (на трассе строительства канала для переброски вод р. Печоры на юг) образовался радиоактивный след длиной 25 км, а радиоактивные продукты фиксировались в скандинавских странах и даже на территории США.

    Объекты подземных ядерных взрывов долгоживущие. Они не могут быть уничтожены и являются потенциально опасными источниками радиации, долгосрочные прогнозы поведения которых пока отсутствуют. К сказанному следует добавить, что после проведения подземных ядерных взрывов часто производилось вскрытие радиоактивных полостей буровыми скважинами для проведения различных научных экспериментов, что приводило к загрязнению радионуклидами (в первую очередь стронцием, цезием и тритием) бурового оборудования и грунта на рабочих площадках. После завершения работ радиоактивный грунт, буровые трубы и другие промышленные отходы закапывались в землю возле устья скважины. Все это создает дополнительную радиационную опасность данных объектов, над которыми должен быть установлен постоянный радиационный контроль.

    Большинство из объектов подземных ядерных взрывов в настоящее время в России практически бесхозны.

 

7) Загрязнение морей  атомными кораблями

 

    Одной из трудно решаемых проблем атомного флота являются жидкие радиоактивные отходы – отработанная вода, используемая для охлаждения реакторов. Ее просто сливают в моря Северного Ледовитого океана, а также в Охотское и Японское моря. Опасными в радиационном отношении являются все базы подводных лодок, места переоборудования и ликвидации боевых ракет атомных подводных лодок.

    Срок эксплуатации подводных лодок составляет 20-30 лет, после чего они должны быть утилизированы, а ядерные реакторы и детали с наведенной радиоактивностью захоронены по действующим правилам и инструкциям, что нередко не соблюдается по причине недостатка денежных средств или по халатности. В результате во всех морях Северного Ледовитого океана имеются затопленные реакторы подводных лодок даже с невыгруженным ядерным топливом (рис.5.26).

    Корабли атомного флота по разным причинам терпят аварии и погружаются на дно океана вместе с реакторами и ядерными зарядами. Так, 7 апреля 1989 г. в 400 км севернее побережья Норвегии в результате аварии затонула подводная лодка «Комсомолец», в результате чего на дне Норвежского моря, помимо ядерных боеголовок, лежит реактор с обогащенным 235U весом 116 кг. Подъем лодки невозможен, поэтому сейчас организованы постоянные наблюдения за радиационной обстановкой у побережья Норвегии. В настоящее время на дне Атлантического океана покоятся пять погибших АПЛ (две американских и три отечественных), которые являются потенциальными источниками техногенных радионуклидов. Однако, как показали многолетние наблюдения за АПЛ «Комсомолец», поступление радионуклидов за пределы корпуса лодки происходит крайне медленно, кроме того, многие радионуклиды прочно сорбируются донными осадками, так что серьезной опасности для окружающей среды затонувшие АПЛ, по-видимому, не представляют.

 

Таблица 5.6. Некоторые аварии на морских и воздушных судах и космических аппаратах

 

Аварийная ситуация  Дата  Место Оценка радиоактивности

АПЛ «Трэшер»  10.04.1963  Атлантический океан, глубина 2590 м  1147 ТБк в атомном реакторе

ИСЗ SNAP-9A  21.04.1964  Над Индийским океаном  629 ТБк 238Рu

Катастрофа самолета с ядерным оружием  1966  Паломарес, юго-восточное побережье Испании <1.37 ТБк плутония

Катастрофа самолета с ядерным оружием  январь 1968  Туле, Гренландия Около 1 ТБк плутония

АПЛ «Скорпион»  27.05.1968  Атлантический океан, глубина >3000 м 1295 ТБк (1 реактор + вооружение)

АПЛ К-8  11.04.1970  Бискайский залив, глубина 4000 м 9000 ТБк (2 реактора + вооружение)

ИСЗ «Космос-954»  24.01.1978  Канада 3.11 TBK90Sr, 181 ТБк 131I, 3.18 ТБк 137Cs

АПЛ K-2I9  06.10.1986  Район Бермудских островов, глубина 5500 м  9000 ТБк (2 реактора + вооружение)

АПЛ К-278 «Комсомолец»  07.04.1989  Норвежское море, 1685 м  3600 ТБк (1 реактор +

2 торпеды

 

8) Аварии искусственных  спутников земли и самолетов

    В 1964 г. потерпел аварию американский навигационный спутник SNAP-9A: он не вышел на орбиту и упал в Индийский океан. Авария спутника привела к распылению в атмосфере 629 ТБк 238Рu. Около 95% этого плутония выпало на поверхность Земли к концу 1970 г. Падение SNAP-9A привело к существенному изменению соотношения 238Pu/239,240Pu в глобальных выпадениях. Авария советского спутника «Космос-954» в 1978 г. привела к поступлению в окружающую среду продуктов деления из бортового атомного реактора. Примерно 3/4 от общего количества РН рассеялись в верхних слоях атмосферы. Падение обломков произошло на территории Северной Америки.

 

9) Боеприпасы с обедненным  ураном

 

    С 1990-х гг. дополнительным источником радиоактивного загрязнения окружающей среды в зонах локальных военных конфликтов (война в Персидском заливе – 1991 г., военные действия в Боснии и Герцеговине – 1994 г., Сербии – 1999 г. и, наконец, в Ираке – 2003 г.) стал обедненный уран (ОУ).