Природный и техногенный радиационный фон

На территории Свердловской области радиационный фон обусловлен геологическими особенностями региона и определяется содержанием естественных радионуклидов (238U, 232Th и 40К) в почвах и горных породах. На территории области сосредоточено более 1000 локальных скоплений урановой, ториевой и уран-ториевой минерализации, 350 водоисточников с повышенной концентрацией естественных радионуклидов.

Большая часть территории области расположена в пределах радоноопасных зон, мощность экспозиционной дозы (МЭД) составляет 6—12 мкР/ч. Для Мурзинско-Камышевской зоны при среднем фоне 12 мкР/ч в пределах Адуевского гранитного массива МЭД достигает значений 18— 20 мкР/ч. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения составляет: в Екатеринбурге — 8—20 мкР/ч, Нижнем Тагиле — 6—9 мкР/ч, Каменск-Уральском — 6—20 мкР/ ч, Первоуральске — 5—7мкР/ч, Ревде — 3—5 мкР/ч.

Спецификой формирования доз облучения населения Свердловской области от естественных источников радиации является высокий вклад 232Rn (торона). Средняя годовая эффективная доза облучения от торона (1 мЭв) более чем на порядок превышает среднемировую (0,07 мЭв/год).

Определенную потенциальную радиоэкологическую опасность представляют многочисленные техногенные образования урановой и ториевой природы Свердловской области. Попадая в технологические циклы, они десятилетиями концентрировались. Их переработка может привести к росту дозовых нагрузок населения и выпуску продукции с повышенным содержанием радионуклидов.

Кроме того, существенным источником формирования дозы облучения населения являются медицинские рентгеновские диагностические процедуры и дозовые нагрузки производственного персонала.

В целом доза облучения населения Свердловской области от природного и техногенного радиационного фона составляет 70% суммарной дозы от всех источников ионизирующего облучения (8500 чел.-Зв — коллективная доза, 1,8 мЗв — средняя годовая эффективная доза на одного жителя).

РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ. Помимо естественной геологической среды, радиоэкологическую обстановку на территории Свердловской области формируют также последствия аварий 1957 г. на производственном объединении «Маяк» и 1967 г., когда произошел ветровой перенос радионуклидов с обнажившихся вследствие засухи берегов оз. Карачай в Челябинской области. Сброс радиоактивных веществ в р. Теча предприятиями поселков Озерный, Костоусово и Двуреченска (переработка минерального сырья с высоким содежанием ЕРН), Красноуфимского филиала комбината «Победа», Белояр-ской АЭС, предприятий г. Лесного и Новоуральска продолжался с 1949—1964 гг. Имели также место аэрозольные выбросы Белоярской АЭС и техногенное загрязнение продуктами переработки отходов ядерной индустрии. Кроме того, в области более 1500 объектов используют источники ионизирующего излучения в своей технологии, включая медицинскую. Немаловажный фактор и глобальные атмосферные выпадения, имевшие место на всей территории России.

Радиационная обстановка на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа определяется остаточным радиоактивным загрязнением по. 90Sr. Плотность загрязнения по 90Sr в 1995 г. составляла 0,2—1,6 Ки/км2. Пятна с аномально высокими плотностями загрязнения обнаружены севернее оз. Тыгиш (5,1—5,2 Ки/км2) и на территории г. Каменск-Уральский (6,9 Ки/км). Мощность экспозиционной дозы на территории Каменского и Богдановического районов составляет 7,5—8,5 мкР/ч. Среднегодовая бета-активность атмосферных выпадений составила 1,1 Бк/м2сут, то есть на уровне средней по региону, а максимальное значение 11,2 Бк/м2сут отмечено в г. Тавде. Средняя за год плотность выпадений по 137Cs —1,5 Бк/м2мес, по 90Sr —1,1 Бк/м2мес. Дополнительная индивидуальная годовая эффективная доза облучения жителей на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа за счет остаточного радиоактивного загрязнения местности и повышенного содержания 90Sr в продуктах питания не превышала 0,1 мЗв, однако это в 2 раза выше, чем в среднем для области.

Район Белоярской атомной станции (БАЭС) не имеет существенных отличий в радиоактивном загрязнении от Уральского региона. Доля радиационного воздействия БАЭС на все население Свердловской области не превышает 0,03% (3,3 чел.-Зв против 12 120 чел.-Зв). Аналогичная ситуация в гг. Новоуральске и Лесном.

Таким образом, основной вклад в дозовую нагрузку населения области вносят:

естественные радионуклиды в почвах, стройматериалах, радон в воздухе жилых помещений, в воде — около 70% суммарной дозы (8500 чел.-Зв — коллективная доза);

облучение от медицинских и рентгеновских процедур — около 30% (3200 чел-Зв).

С учетом всех дозообразующих факторов коллективная доза облучения населения области в 1995 г. составила 12 120 чел.-Зв, что может в прогнозе жизни двух поколений дать 140 дополнительных смертей от онкологических заболеваний и 56 случаев генетических эффектов. Средняя годовая эффективная доза облучения на одного жителя области составляет 2,8—3,2 мЗв.

Усредненные данные не гарантируют радиационного благополучия отдельных территорий. Кроме того, имеются и факторы потенциальной опасности радиационного загрязнения, выражающиеся в высокой концентрации предприятий ядерного топливного цикла, наличии промышленных энергетических и исследовательских реакторов, их эксплуатации, имевших место аварийных и чрезвычайных ситуаций, проведении ядерных взрывов в военных и хозяйственных целях. В связи с этим в области наблюдается:

накопление радиоактивных отходов (РАО), делящихся материалов (ДМ) и связанная с ними возможность крупномасштабного загрязнения окружающей природной среды;

временное хранение и захоронение РАО;

потенциальная опасность ядерного топливного цикла (БАЭС и СФНИКИЭТ (г. Заречный), Уральский электрохимический комбинат (г. Новоуральск), комбинат «Электрохимприбор» (Лесной), ряд предприятий Челябинской области);

перевозка по территории области радиоактивных веществ (РВ), РАО и отработанного ядерного топлива (ОЯТ);

потенциальная опасность демонтажа ядерных боеголовок;

загрязнение поверхностных и подземных вод и почв;

радиоактивное загрязнение территорий крупных городов области.

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. После нескольких лет работы реактора значительная часть 235U распадается на другие радиоактивные элементы, и топливо нуждается в замене. В момент удаления из реактора топливо в высшей степени радиоактивно. При хранении под водой в течение некоторого времени многие радиоактивные элементы с коротким периодом жизни превращаются в стабильные, и твэлы (тепловыделяющие элементы) становятся значительно менее радиоактивными. Процесс выдержки отработанных твэлов для снижения их радиоактивности называется охлаждением. После охлаждения отработанное топливо (твэлы) химически перерабатывается для разделения оставшегося 235U, накопленного 239Pu и радиоактивных отходов. Отходы представляют собой высоко радиоактивную жидкость, которая хранится в стальных резервуарах с двойными стенками из нержавеющей стали.

Резервуары окружают метровым слоем бетона. Безопасное хранение этих отходов должно быть обеспечено в течение многих тысяч лет. Как считают специалисты, минимум 20 лет отходы необходимо охлаждать. За это время большая часть радиоактивных элементов подвергнется распаду.

Радиоактивные отходы низкого уровня. Это — использованные защитная одежда, обувь, упаковки от более радиоактивных веществ и т. д.

Как правило, они хоронятся в хранилищах для радиоактивных отходов. Рабочим, когда они имеют дело с радиоактивными отходами низкого уровня, необходимо пользоваться защитными комбинезонами, резиновыми перчатками и — здравым смыслом.

Отходы среднего уровня. Они в 1000 раз более радиоактивны, чем отходы низкого уровня. Поступают большей частью от ядерных реакторов и представляют собой металлические емкости, которые содержали ядерное топливо, части металлических конструкций, используемых в реакторах. В настоящее время отходы среднего уровня образуются во многих регионах страны, и там же производится их захоронение. Целесообразно было бы построить для этих отходов хранилища, где они будут захоронены навсегда. Эти хранилища скорее всего будут под землей, возможно, под морским дном. Отходы перед захоронением будут запечатаны в металлические контейнеры.

Отходы высокого уровня. Это очень концентрированные отходы, поступающие от переработки топливных стержней ядерных реакторов. При радиоактивном распаде они выделяют тепло и должны хранится в условиях, обеспечивающих постоянный отвод тепла, по крайней мере 50 лет. После этого, по мнению специалистов, их необходимо будет превратить в стеклянные блоки, запечатать в металлические контейнеры и захоронить, вероятно, в подземных пустотах. По сравнению с историей человечества, они будут радиоактивными всегда. Производя отходы высокого уровня, мы в качестве побочного продукта создаем еще большое количество отходов среднего уровня.

Сейчас рассматриваются разные способы избавления от отходов:

превращение жидкостей в инертные твердые вещества (керамику) для захоронения в глубоких геологических горизонтах;

хранение слабои среднеактивных отходов в старых рудниках, соляных копях;

высокоактивные отходы должны содержаться в твердом виде — в остеклованных блоках или в небольших количествах в бетонных и битумных блоках.

Какие горные породы лучше всего подходят для захоронения ядерных отходов? Ядерные отходы должны быть ограждены от просачивания в окружающую среду. Они должны хранится безопасно на протяжении тысячелетий. Для этого должны быть спроектированы и построены контейнеры, устойчивые к просачиванию отходов.

Что может быть причиной нарушения их герметичности? Главная проблема — вода, которая может быть причиной коррозии почти всех металлов. Некоторые горные породы довольно легко пропускают воду. В этом случае металл начинает корродировать, контейнеры теряют герметичность и пропускают радиоактивные вещества. Если вода поднимается на поверхность, опасность увеличивается.

Движение воды через горные породы зависит от двух факторов: пористости породы и гидравлического градиента.

Пористость — это мера расстояния между микроскопическими зернами, из которых состоит порода. Породы с большими расстояниями между зернами (высокая пористость) склонны довольно легко пропускать воду. Также легко пропускают водные потоки и породы с множеством трещин и сдвигов.

Гидравлический градиент — это разность по высоте между местом поступления воды и местом, куда она поступает. Вода всегда течет вниз по склонам, и чем круче склон, тем быстрее она течет. Хранилище отходов должно быть размещено так, что, если произойдет разгерметизация, вода могла бы унести отходы в нижние слои горных пород дальше от поверхности.