Аварии на радиационно опасных объектах

Наличие радиационного фона – одно из обязательных условий жизни на Земле, радиация так же необходима для жизни, как свет и тепло. При небольшом увеличении радиационного фона обмен веществ в организме человека несколько улучшается, при снижении радиационного фона рост и развитие живых организмов замедляются на 30–50 %. При «нулевой» радиации семена растений перестают произрастать, а живые организмы размножаться. Поэтому не следует поддаваться радиофобии – страху перед радиацией, однако необходимо знать, какую угрозу несут высокие уровни радиации при авариях на радиационно опасных объектах (РОО).

Под радиационно опасными понимают объекты, использующие в технологических процессах или имеющие на хранении радиоактивные вещества, которые в случае аварии вызывают опасные для здоровья людей и окружающей среды загрязнения.

Основным показателем степени потенциальной опасности таких объектов при прочих равных условиях (надежность технологических процессов, качество профессиональной подготовки специалистов и т. д.) является общее количество радиоактивных веществ, находящихся на каждом из них.

К радиационно опасным объектам относятся:

– атомные станции различного назначения;

– предприятия по переработке ядерного топлива и захоронению радиоактивных отходов;

– предприятия по изготовлению ядерного топлива;

– научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные реакторы или ускорители частиц;

– транспортные ядерные энергетические установки;

– хранилища ядерных боеприпасов, а также полигоны, где проводятся испытания ядерных зарядов;

– ядерные отходы;

– медицинская рентгенодиагностическая аппаратура;

– приборы, основанные на использовании радиоактивных изотопов, применяемые в строительной индустрии, геологии и т. д.

Из перечисленных радиационно опасных объектов наибольшим количеством радиоактивности обладают работающие ядерные реакторы. В 26 странах мира на атомных электростанциях насчитывается 430 энергоблоков. Они вырабатывают энергии во Франции – 75 % (от производимой в стране), в Швеции – 51 %, Японии – 40 %, США – 24 %, России – 15 %. Чем больше мощность реактора, тем большее количество продуктов деления в нем накапливается.

Не меньшую опасность представляют и ядерные отходы. При получении 1 т урана образуется 7 т урановых отходов. Утечка содержимого одного контейнера с урановыми отходами способна представлять серьезную опасность для людей в радиусе 32 км.

Кроме того, на дне мирового океана после аварий находятся более 50 ядерных боеголовок и 9 ядерных реакторов на затонувших атомных подводных лодках.

В связи с этим вопросы радиационной защиты населения и предотвращения чрезвычайных ситуаций на РОО играют важное значение для сохранения хозяйственных объектов, жизни и здоровья населения страны.

Основными поражающими факторами радиационных аварий являются:

– воздействие внешнего облучения;

– внутреннее облучение от попавших в организм человека радионуклидов.

Ионизирующее излучение– это любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов с электрическими зарядами разных знаков.

По своей природе ионизирующее излучение может быть электромагнитным, например гамма-излучение, или представлять поток быстро движущихся элементарных частиц – нейтронов, протонов, бета- и альфа-частиц. Чтобы оценить влияние ионизирующих излучений на человека (животное), надо учитывать две основные характеристики: ионизирующую и проникающую способности.

Альфа-излучение представляет собой поток ядер атомов гелия, обладающих высокой ионизирующей способностью. Однако проникающая способность их очень слабая. Длина пробега альфа-частицы в воздухе составляет всего несколько сантиметров (не более 10 см). Обыкновенная одежда и средства индивидуальной защиты полностью задерживают альфа-частицы и обеспечивают защиту человека.

Бета-излучение – это поток электронов или позитронов со скоростью, близкой к скорости света. Бета-излучение имеет меньшую ионизирующую способность, чем альфа-излучение. Проникающая способность намного выше и достигает в воздухе 20 см. Одежда уже не может полностью защитить, нужно использовать любое укрытие.

Гамма-излучение представляет собой электромагнитное излучение, распространяющееся со скоростью света. Ионизирующая способность его крайне слабая. Проникающая способность очень большая и составляет в воздухе сотни метров. Оно может проникать через толщу различных материалов. Гамма-излучение представляет основную опасность для жизни людей, ионизируя клетки организма. Защиту от него могут обеспечить только убежища, противорадиационные укрытия, надежные подвалы и погреба.

Нейтронное излучение – это поток нейтральных частиц, летящих со скоростью, близкой к скорости света. Ионизирующая способность нейтронного излучения очень большая. Проникающая способность также чрезвычайно велика и достигает в воздухе нескольких километров. Под воздействием нейтронов находящиеся в почве атомы кремния, натрия, магния и других элементов становятся радиоактивными (наведенная радиация) и начинают излучать бета-частицы и гамма-лучи.

Ионизирующие излучения при воздействии на организм человека могут вызвать лучевую болезнь, лучевой ожог, лучевую катаракту, лучевое бесплодие, аномалии в развитии плода и др., а также вероятностные эффекты, такие как злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни.

Поражающее действие ионизирующего излучения характеризуется дозой излучения, т. е. количеством энергии ионизирующего излучения. Различают экспозиционную, поглощенную, эквивалентную и эффективную дозы.

Экспозиционная доза – мера ионизационного действия рентгеновского или гамма-излучений, определяемая суммарным зарядом ионов (количество энергии ионизирующего излучения), образованным в единице массы воздуха за все время облучения.

Поглощенная доза – количество энергии ионизирующих излучений, поглощенное единицей массы облучаемого вещества или тела человека за все время облучения. При одинаковых условиях облучения доза зависит от состава вещества. Поглощенная доза излучения является основной физической величиной, определяющей степень радиационного воздействия.

Эквивалентная доза – это доза, учитывающая различное действие видов излучения – α, β, γ, nо (поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества для данного вида излучения).

Коэффициент качества излучения составляет: для рентгеновского, гамма- и бета-излучений – 1, для нейтронов – 10, для альфа-излуче-ния – 20. Таким образом, при одной и той же поглощенной дозе нейтронное и альфа-излучение вызывают соответственно в 10 и 20 раз больший поражающий эффект.

Эффективная доза – эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, учитывающий радиочувствительность различных органов человека.

Изменение дозы в единицу времени называется мощностью дозы.

Основные дозиметрические величины и единицы их измерения представлены в табл. 2.

Таблица 2.Дозиметрические величины и единицы их измерения

Примечание. Так как коэффициент качества гамма-излучения равен единице, то при внешнем облучении 1 Зв = 1 Гр ≈ 100 рад ≈ 100 бэр ≈ 100 Р. Из этого следует, что эквивалентная, поглощенная и экспозиционная дозы для людей, находящихся в средствах защиты на зараженной местности, практически равны.

Попавшие в организм радионуклиды распределяются или равномерно по всему телу (цезий), или концентрируются в отдельных органах и тканях (стронций, радий – в костях, йод – в щитовидной железе).

Воздействие радионуклидов, одновременно поступивших внутрь организма, с течением времени уменьшается за счет радиоактивного распада и биологического выведения из организма естественным путем (табл. 3).

В результате аварии (разрушения реактора) на АЭС и других объектах ядерной энергетики образуются очаги (зоны) радиоактивного поражения (заражения, загрязнения).

Таблица 3. Радиобиологические свойства радионуклидов

Под радиационной обстановкой в результате аварии на РОО понимают совокупность последствий радиоактивного загрязнения местности, оказывающих негативное влияние на деятельность объектов экономики, спасательных формирований и населения.

Показателями радиационной обстановки являются масштабы зон и уровень радиации в них. Эти две величины – размеры зон и уровень радиации в них – являются основными показателями степени опасности радиоактивного загрязнения для людей.

Под оценкой радиационной обстановки понимается решение задач по различным вариантам действий спасательных формирований, работы объектов экономики в условиях радиоактивного загрязнения, анализ результатов этих расчетов и выбор наиболее целесообразных вариантов действий, при которых значительно снижаются или исключаются вообще радиационные поражения населения.

Характеристика зон радиоактивного загрязнения при аварии на АЭС с разрушением реактора представлена в табл. 4.

Таблица 4. Характеристика зон радиоактивного загрязнения