Радиационные факторы при авариях на АЭС

Радиационная авария сопровождается прямым или косвенным радиационным воздействием на человека и окружающую среду с уровнями, превышающими допустимые пределы.

Несмотря на принятие самых жестких конструкторских и орга­низационно-технических мер по обеспечению безопасности ядер­ных реакторов они, будучи техническим комплексом большой сложности, создают определенную степень риска возникновения аварии, опасной для населения и окружающей среды. Вероятность тяжелой аварии на АЭС, как показывает опыт Чернобыля, ни­когда не может быть уменьшена до нуля. Цена ее исключительно высока.

Для единообразной оценки опасности аварии на любой АЭС в любой стране экспертами Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) предложена международная шкала событий

на АЭС. Основная цель этой шкалы — выдача информации о ра-диационно опасных событиях в виде, понятном для обществен­ности всех стран. С 1990 г. эта международная шкала стала вне­дряться в России.

Отметим, что при авариях на АЭС может произойти только тепловой взрыв; взрыв ядерного типа невозможен в соответствии с физическими законами.

В развитии крупной радиационной аварии на АЭС различают три стадии.

Первая стадия — тепловой взрыв в активной зоне реактора, выброс смеси газоаэрозольных радиоактивных продуктов из реак­тора и их последующее истечение. В образующемся при этом обла­ке и его шлейфе преобладают радиоактивные благородные газы (РБГ) — изотопы криптона и ксенона. Содержатся радиоизотопы йода (в основном йода-131), а также непосредственные продукты деления: цезий-137, стронций-89, -90. Так как облако за счет корот-коживуших изотопов является мощным гамма-излучателем и рас­пространяется на небольшой высоте (менее 1 км), то на этом этапе основным радиационным фактором на расстояниях R = 30...50 км от АЭС является внешнее облучение гамма-излучением от облака и его шлейфа. Облучению подвергаются люди, животный и расти­тельный мир. Радиоактивное облако формируется на высоте 600 — 800 м над поверхностью Земли.

При прохождении облака мощность дозы от него на высоте 1 м от поверхности земли может составлять от нескольких сотен (при Я, = 1 ...3 км от АЭС) до единиц рад в час (при R = 30 — 50 км).

Вторая стадия — постепенное осаждение радиоактивных ве­ществ и загрязнение местности и приземной атмосферы. В радио­активном облаке содержатся очень мелкие (менее 1 мкм) части­цы и аэрозоли, скорости их осаждения весьма малы; потоками воздуха они разносятся на сотни и тысячи километров от места аварии (в результате аварии на ЧАЭС произошло радиоактивное загрязнение территории от Балтийского моря до Германии и Ита­лии). Осаждение может продолжаться в течение нескольких дней и недель.

При длительном истечении радиоактивных продуктов в атмо­сферу ветер на высотах до 1 км может неоднократно менять свое направление. Поэтому загрязнение территории будет происходить во все стороны от источника аварии и иметь на больших удалени­ях в разных направлениях «пятна» с повышенными уровнями ра­диации за счет вымывания радиоактивных веществ из облака осад­ками.

Главным фактором радиационного риска на стадии осаждения является поступление в организм радиоактивного йода (йод-131, период полураспада Т_1/2 = 8 дней) при вдыхании и по пищевой цепочке трава—скот—молоко (мясо) — щитовидная железа. Йод из-

бирательно накапливается в щитовидной железе, вызывая раковые заболевания. Так как щитовидная железа у детей имеет массу в 4 — 5 раз меньшую, чем у взрослых, то этот процесс наиболее опасен для детей. Йод-131 практически полностью прекращает свое суще­ствование через 3 — 4 мес после выброса из аварийного источника.

Третья (заключительная) стадия, когда выпадение заверши­лось и сформировалось радиоактивное загрязнение местности (РЗМ), характеризуется максимальной потенциальной опаснос­тью радиоактивного загрязнения почвы, воды и продукции сель­ского хозяйства долгоживущими радиоактивными изотопами цезия-137 (Т_1/2= 30,2 года) и стронция-90 (Т_1/2= 28,5 лет), более длительного, чем при ядерном взрыве.

Количественной характеристикой загрязнения на больших площадях является плотность загрязнения, т.е. количество ра­диоактивных веществ, выпавших на единице площади, чаще всего используемая единица — кюри на квадратный километр, Ки/км². (Связь плотности загрязнения по цезию с мощностью дозы на высоте 1 м от поверхности земли определяют при помо­щи соотношения 1 Ки/км² -10 мкрад/ч, что соответствует годо­вой дозе около 10 мрад.)

Для условий мирного времени в качестве безопасной нормы загрязнения принимают 15 Ки/км². Если плотность загрязнения больше 15 Ки/км², то на территории проводится постоянный ра­диационный контроль и медицинское обследование населения. Запрещается использовать загрязненные продукты питания. При плотности загрязнения выше 40 Ки/км² возможна эвакуация лю­дей. В зависимости от плотности загрязнения цезием-137 законода­тельно предусмотрено выделение на следе аварийного выброса Чер­нобыльской АЭС следующих зон: отчуждения — более 40 Ки/км², отселения — 15 — 40 Ки/км², проживания с правом отселения — 5 — 15 Ки/км², проживания с льготным статусом —1 — 5 Ки/км².

В зоне отчуждения проживание населения запрещено; в зоне отселения люди подлежат обязательной эвакуации, если средне­годовая доза облучения превысит допустимое значение 0,5 рад.

Доза внешнего облучения от загрязненной местности обычно не превышает допустимых значений даже при длительном на­хождении на ней. Так, на территориях с плотностью загрязнения 15 Ки/км² средняя годовая доза внешнего облучения за 1991 г. составила около 0,15 рад в год.

Полная доза облучения складывается из внешней и внутрен­ней. Доза внешнего облучения надежно определяется исходя из плотности загрязнения и среднего времени пребывания в домах и вне их с учетом характера построек (каменные, деревянные). Прак­тически доза внутреннего облучения на 70 — 80% определяется загрязнением предполагаемого к потреблению молока; поэтому о ней судят, измеряя степень загрязнения молока.