Особенности загрязнения окружающей среды при авариях (разрушениях) на радиационно-опасных объектах

Под аварией на радиационно-опасном объекте понимается выход из строя или повреждение отдельных узлов и механизмов объекта во время его эксплуатации, приводящий к радиоактивному загрязнению объектов среды.

Ввиду того, что аварийные ситуации являются наиболее частыми и максимально опасными на АС, рассмотрим особенности загрязнений местности в случае аварий на объектах с ядерными компонентами на примере атомных станций.

В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии делятся на 6 типов: локальные, местные, территориальные, региональные, трансграничные.

По видам аварии на АС делятся на:

- максимально-проектные аварии (МПА);

- гипотетические аварии (ГА).

Под МПА понимается авария без оплавления топлива, но с частичной разгерметизацией оболочек ТВЭЛов при нормальном срабатывании систем аварийного охлаждения активной зоны. Для ее локализации предусматривают проектные решения.

Под ГА понимается авария общего типа, при которой защита АС не обеспечивается штатными системами. Она сопровождается частичными или полным расплавлением активной зоны. К этому виду аварий относятся также аварии, вызванные частичным или полным разрушением реактора вследствие преднамеренных действий (диверсий) или внешнего взрывного воздействия.

Выбросы и истечения радиоактивных веществ из реактора характеризуются следующими основными радиационными поражающими факторами:

- газо-аэрозольная смесь радионуклеидов, распространяется в виде облака на сотни километров и испускает мощный поток ионизирующих излучений;

- радиоактивное загрязнение местности; имеет длительный характер в результате разброса высокоактивных частиц из газо-аэрозольного облака.

Радиоактивное загрязнение – это присутствие радиоактивных веществ на поверхности, внутри материала, в воздухе, в теле человека или в другом месте, в количестве, превышающем уровни, установленные нормами радиационной безопасности.

При авариях на АС радиоактивное загрязнение имеет следующие особенности:

1. Радиоактивное загрязнение местности и атмосферы имеет сложную зависимость от исходных параметров (типа и мощности реактора, времени его работы, характера аварии и т.д.) и метеоусловий, вследствие чего прогнозирование его возможных масштабов весьма затруднено и носит ориентировочный характер.

2. Естественный спад активности радионуклеидов существенно более длителен, чем распад продуктов ядерных взрывов.

3. Смесь выбрасываемых из реактора радиоактивных веществ обогащена долгоживущими радионуклеидами (плутоний-239, стронций-90, цезий-137 и др.), причем относительный вклад в общую активность α-излучающих изотопов с течением времени будет увеличиваться. В результате большие площади на длительное время окажутся загрязненными биологически опасными радионуклеидами, которые в последующем могут быть вовлечены в миграционные процессы на местности.

4. Малые размеры радиоактивных частиц (средний размер около 2мкм) способствуют их глубокому проникновению в микротрещины и краску, что затрудняет проведение работ по дезактивации.

5. Пылеобразование приводит к поступлению в организм через органы дыхания мелкодисперсных продуктов деления и, прежде всего, биологически опасных «горячих» частиц.

6. Наличие в атмосфере облака газо-аэрозольной смеси радионуклеидов, испускающей мощный поток ионизирующих излучений.

7. Осаждение высокоактивных осколков конструкций реактора и графита как на территории АС, так и в виде пятен по следу облака.

8. Стационарный характер источника загрязнения, продолжительность выбросов во времени на небольшую высоту (до 1,5-2км) и частые изменения метеоусловий приводят к азимутальной неравномерности загрязнения местности, изменению уровней радиации в отдельных районах во времени и образованию радиоактивных зон загрязнения в виде пятен.

Аварии на подвижных ВАЭС качественно характеризуются теми же параметрами, что и аварии на АС, а их количественные характеристики зависят от мощности энергетических установок, времени наработки реактора и т.д. Отличительной особенностью аварий на ВАЭС является то, что радиоактивное загрязнение местности может дополняться химическим заражением воздуха и пожаром.

Корабельные ЯЭУ имеют значительно меньшую мощность, чем АС, и поэтому количество накапливаемых в них радиоактивных продуктов на несколько порядков ниже. Следовательно, при возникновении аварии, длительное радиоактивное загрязнение местности в районе источника аварии возможно в радиусе 500-1000м, а на следе облака до 20км. Очаги загрязнения могут иметь место на расстоянии до 80км от аварийной корабельной ЯЭУ.

В случае аварий космический аппаратов с ЯЭУ происходит обширное загрязнение местности. В основном, наиболее опасными долгоживущими изотопами стронция-90 и плутония-238. Так, сгорание в атмосфере космического источника тока мощностью всего 25Вт приводит к загрязнению атмосферы стронцием-90 аналогично загрязнению при взрыве ядерного боеприпаса мощностью 2Мт.

Радиационные последствия аварий на предприятиях ЯТЦ характеризуются: загрязнением окружающей среды осколками деления урана, плутония, а также диспергированным топливом (при превышении критической массы делящихся веществ); выбросом диспергированного топлива, газо-аэрозольной смеси и радиоактивных отходов технологических процессов (при возникновении пожаров).

Основными поражающими факторами при авариях с ядерными боеприпасами являются: в зоне аварии – мгновенное гамма-нейтронное излучение и осколки деления; на следе-радиоактивное загрязнение местности.

Радиоактивное загрязнение местности при аварии на АС качественно характеризуется теми же параметрами, что радиоактивное заражение при ядерном взрыве, однако имеет и целый ряд особенностей существенно влияющих на состав и содержание мероприятий по защите населения и территорий. Это следующие особенности:

1. Состав радиоактивных изотопов в смеси, выбрасываемой в атмосферу из ядерного реактора, зависит от многих его параметров, что, в свою очередь, определяет различный характер уменьшения активности и интенсивности излучения со временем.

2. Значительная часть (около 1/3) энергии при ядерном взрыве затрачивается на проникающую радиацию, в то время как при аварии на АС проникающая радиация как поражающий фактор практически отсутствует.

3. Выброс радиоактивных веществ в атмосферу при ядерном взрыве происходит практически мгновенно, а при аварии на АС – сравнительно длительный промежуток времени.

4. При подрыве ядерного боеприпаса радиоактивное облако поднимается на высоту до 10-20км и более, после чего переносится ветром, который, как правило, на данной высоте относительно устойчив. При аварии на АС газо-аэрозольное облако РВ поднимается на высоту до 1,5 км (т.е. ниже кромки сплошных облаков) и переносится ветром в нижних турбулентных слоях атмосферы, которое, как правило, неустойчивы, что, в свою очередь, затрудняет прогнозирование масштабов радиоактивного загрязнения.

5. При ядерном взрыве в облаке радиоактивно загрязненного воздуха содержится большое количество поднятой с земли радиоактивной пыли, с которой слипаются (сплавляются) продукты деления. При аварии на АС количество поднятой с грунта пыли будет незначительно.

6. При подрыве ядерного боеприпаса количество образовавшихся короткоживущих радионуклеидов крайне мало, поэтому их действие на людей практически не учитывается. В то же время при аварии на АС короткоживущие радионуклеиды представляют большую опасность.

7. Выбрасываемая при аварии на АС смесь радиоактивных веществ обогащена долгоживущими изотопами цезия-137, стронция-90, плутония-239 и т.д., что способствует их длительной последующей миграции.

8. При аварии на АС с разрушением активной зоны реактора на территорию, непосредственно прилегающую к реактору, выбрасывается большое количество разрушенных конструкций реактора, в т. ч. кусков облученного графита (для реакторов типа РБМК). Вышеуказанные элементы являются источником мощного ионизирующего излучения.

9. При аварии на АС возможно «прожигание» основания реактора и фундамента сооружения энергоблока с последующим проникновением радиоактивных частиц в грунт и грунтовые воды.

10. При ядерном взрыве общее количество выделяющихся в результате реакции деления радиоактивных веществ зависит от мощности и конструкции ядерного боеприпаса. При аварии на АС общее количество выброшенных радиоактивных веществ зависит в основном от типа реактора, его мощности, продолжительности работы от момента последней загрузки ядерного топлива, а также вида аварии.

11. Средний размер радиоактивных частиц при ядерном взрыве около 200 мкм. При аварии на АС средний размер выбрасываемых из реактора частиц составляет около 2 мкм, что значительно облегчает их поступление в организм человека через дыхания, проникновение в микротрещины и микропоры различных объектов.

12. При ядерном взрыве определяющим в накоплении дозы излучения в организме человека является внешнее воздействие γ-излучение от продуктов взрыва. При аварии на АС оно существенно дополняется дозой облучения от загрязненной окружающей поверхности и дозой внутреннего облучения.

13. При аварии на АС спад мощности дозы облучения происходит значительно медленнее, чем при ядерном взрыве.