Экологическая безопасность

РЕФЕРАТ

на тему:

«ОЯТ и экологическая безопасность»

СОДЕРЖАНИЕ:

1_.ВВЕДЕНИЕ

2_.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ

3_.ХАРАКТЕРИСТИКА ОЯТ

4_.РАДИАЦИОННЫЕ РИСКИ, СВЯЗАННЫЕ С ОБРАЩЕНИЕМ С ОЯТ

5_.СРАВНЕНИЕ РАДИАЦИОННЫХ РИСКОВ ОТ ОБРАЩЕНИЯ С ОЯТ С ДРУГИМИ РАДИАЦИОННЫМИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ

6_.АЛЬТЕРНАТИВЫ – ЕСТЬ ЛИ ОНИ?

7_.ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ ЗА 50 ЛЕТ

ВВЕДЕНИЕ

В качестве основного метода анализа безопасности использована широко принятая в мире современная методология анализа риска, официально признанная Министерством здравоохранения РФ. Данная методология позволяет объективно и количественно оценить риски здоровью человека, связанные с присутствием в атмосферном воздухе, поверхностных водах и продуктах питания вредных веществ различной природы - химических канцерогенов и токсинов, радиоактивных веществ. Детальные пилотные проекты, реализованные под эгидой Минздрава в наиболее неблагополучных городах, привели к печальным выводам (раздел «Экологические риски»):

Уровни риска, связанные с загрязнением химически вредными веществами, в десятки, сотни и тысячи раз превосходят уровни, которые считаются социально приемлемыми в развитых странах.

В следующих разделах («Характеристика ОЯТ» и «Радиационные риски, связанные с обращением ОЯТ») представлено краткое описание ОЯТ на разных стадиях обращения и оценены возможные дозы облучения населения и персонала. Для того чтобы избежать критики в связи с не учетом вклада долгоживущих радионуклидов (углерод-14, криптон, йод-129), оценки доз на население и персонал, связанные с обращением с ОЯТ выполнены для 500-летнего временного периода.

Если учесть, что данная доза будет реализована в течение 500 лет, то можно получить величину дополнительной радиационной нагрузки, о которой так много говорят «зеленые экологи». Они утверждают, что она увеличится в два раза. На самом деле добавка получается мизерной – 0.01 %.

В разделе «Сравнение радиационных рисков от обращения с ОЯТ с другими радиационными и экологическими рисками» приведено еще несколько примеров демонстрирующих сравнительные оценки рисков воздействия на человека различных факторов.

Есть ли альтернативы предлагаемому подходу в решении накопленных у нас в стране проблем, посредством ввоза ОЯТ зарубежных АЭС? Да, есть, ОЯТ зарубежных АЭС можно не ввозить. Но в этом случае мы действительно переложим все наши проблемы на плечи следующих поколений (раздел «Альтернативы – есть ли они?»).

Возникает вопрос, что же действительно атомная промышленность России абсолютно безопасна в части экологического воздействия на окружающую природную среду? Безусловно, любая техногенная деятельность с вязана с определенными экологическими рисками. Вопрос об их приемлемости, с учетом выгод и издержек. По этим объективным показателям атомная энергетика и промышленность одна из самых лучших в России по экологическим показателям и именно за ней будущее (раздел «Экологический портрет атомной энергетики и промышленности за 50 лет»). Именно поэтому ведущие страны мира имеют и развивают атомную энергетику в больших масштабах, чем в России.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ РИСКИ

Загрязнение природной среды газообразными, жидкими и твердыми веществами и отходами производства, вызывающее деградацию среды обитания и наносящее ущерб здоровью населения, остается наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.

Для объективной количественной оценки, сравнения, анализа, управления воздействием загрязнителей различной и разнообразной природы в последние десятилетия за рубежом и в России активно развивается методология рисков. Риск воздействия загрязнителя того или иного вида определяется как вероятность возникновения у человека или его потомства какого-либо вредного эффекта в результате этого воздействия. Методология анализа рисков позволяет построить «шкалу», при помощи которой, можно проводить оценки и сравнения воздействия на окружающую среду и здоровье человека неблагоприятных факторов. Методология оценки и сравнения рисков в настоящее время не просто инструмент научных изысканий, но и официально признанный Министерством здравоохранения метод анализа. В области практического анализа рисков связанных с воздействием химических вредных веществ работы только начинаются. Реализовано несколько пилотных проектов. Остановимся на одном из них – проекте по Самарской области. Отметим, что он был реализован без участия специалистов в области радиационной безопасности, в которой анализ риска отдаленных эффектов действия радиации давно стал традиционным несколько десятилетий назад. В рамках проекта были оценены многие показатели риска для ряда районов г. Самары и г. Новокуйбышевска, где расположены многочисленные предприятия главным образом нефтеперерабатывающей промышленности.

Полученные значения годового суммарного индивидуального канцерогенного риска в отдельных районах превысили величину 10^-3. Это очень высокое значение. Оно в 1000 раз превышает величину, принятую в развитых странах в качестве величины социально приемлемого риска. В г. Новокуйбышевске индивидуальный канцерогенный риск достигает величины 8.4 10^-3, т.е. ситуация еще в 10 раз хуже. Напомним, что в радиационной безопасности методология оценки риска зафиксирована в санитарно–гигиенических нормативах. Согласно Нормам радиационной безопасности: «Предел индивидуального пожизненного риска в условиях нормальной эксплуатации для техногенного облучения в течение года персонала принимается округленно 1.0*10^-3, а для населения – 5.0*10^-5. Речь идет именно о пожизненном риске канцерогенных эффектов действия радиации, при её воздействии на уровнях предельно допустимых (20 мЗв/год для персонала и 1 мЗв для населения дополнительного облучения от техногенных источников). Данные эффекты реализуются в течение десятилетий, поэтому соответствующие годовые радиационные риски будут в 20-30 раз меньше. Если говорить о практической ситуации, то в районах размещения АЭС население получает дозы дополнительного облучения в 20 – 50 раз более низкие, чем 1 мЗв. И даже в районе ПО «МАЯК» дозы облучения населения в 10 раз меньше допустимого предела.

Из выше сказанного можно сделать два важных вывода:

ХАРАКТЕРИСТИКА ОЯТ

Ядерное топливо – это надежно изолированный радиоактивный материал, включенный в тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ). Их защитные оболочки рассчитаны на работу в экстремальных условиях активной зоны реактора. Температура в центре ТВЭЛов превышает 1000 °C. Сборки ТВЭЛов (ТВС) в водной или паро-водяной среде подвергаются высокому давлению (70-140 атмосфер) и вибрации. ОЯТ, заключенное в ТВС и выгружаемое из активной зоны, охлаждается в бассейне выдержки, поскольку в топливе имеется сильное остаточное энерговыделение, обусловленное радиоактивным распадом продуктов деления. В первые месяцы, по мере распада короткоживущих радионуклидов, радиоактивность и энерговыделение ОЯТ быстро снижаются. Затем темпы снижения активности замедляются и после 3-5 летней выдержки топливо можно перевозить, перерабатывать или переводить на длительное сухое хранение. Важно отметить, что ОЯТ хранится на всех действующих АЭС, не давая какого-либо вклада в облучение населения и значимого вклада в облучение персонала АЭС (менее 1%).

Условия, в которые помещается ОЯТ после выгрузки из бассейна выдержки, можно назвать комфортными, по сравнению с активной зоной реактора, - герметичность, инертная среда, защищенность от внешнего воздействия. Эту защиту обеспечивает упаковочный контейнер (ТУК). Требования, предъявляемые к прочности контейнера, исключительно высоки. На стадии разработки контейнера для обоснования его безопасности могут с успехом применяться расчетные методы. Однако, в соответствии с правилами МАГАТЭ, этим обоснование не заканчивается. Стендовые испытания контейнеров включают: падение на абсолютно твердую поверхность с высоты 9 метров под наиболее критичными углами, падение на штырь, выдержку в зоне пожара. Соответствующие испытательные стенды есть и в России и за рубежом. В США производились и более масштабные испытания. Контейнер был установлен на пути железнодорожного эшелона, двигавшегося со скоростью 160 км/ч. Контейнер после столкновения не только уцелел, но и сохранил герметичность.

Практика показывает, что требования к безопасности перевозок ОЯТ более высоки, чем требования к надежности космической техники. За всю историю перевозок ОЯТ не произошло ни одной аварии, приведшей к выходу радиоактивных материалов из контейнера.

Безопасность обеспечивается и физико-химическими характеристиками ядерного топлива. Оно включено в так называемую топливную матрицу, которая заключена в герметичную оболочку тепловыделяющего элемента (ТВЭЛа), а сборка ТВЭЛов окружена стенками несущей конструкции. Даже при механическом разрушении сборки не создаются условия для распространения подавляющей части содержащейся радиоактивности в окружающей среде. Для того, что бы это распространение стало возможным, надо превратить ядерное топливо в мелкодисперсную аэрозоль. Это можно сделать только при соблюдении двух условий – высокой температуры и наличия избыточного содержания кислорода. Реальные испытания контейнеров для перевозки ОЯТ показывают, что их конструкция не допускает возникновения таких условий.

При длительном хранении активность продуктов деления снижается, хотя темпы снижения основных продуктов деления – цезия и стронция малы (30 лет). Тем не менее, длительная технологическая выдержка способствует распаду некоторых радионуклидов, не дающих значимого вклада в радиоактивность, но усложняющих переработку ОЯТ. Поэтому, чем более длителен период хранения, тем более проста переработка ОЯТ.

При переработке ОЯТ тепловыделяющая сборка разрезается и поступает на радиохимическую переработку, в результате которой происходит выделение ценных компонент – урана, плутония, части продуктов деления для производства изотопной продукции, ценные материалы. Подавляющая часть материалов тепловыделяющих сборок в результате процессов регенерации и рефабрикации возвращается в ядерный топливный цикл и хозяйственное использование, и лишь малая часть в виде реальных радиоактивных отходов уже не подлежит дальнейшему использованию.

Конечная стадия обращения с отходами предполагает их отвержение и включение в высокопрочные (остекловывание, битумирование или иные способы) матрицы и захоронение их в таком виде в надежные геологические формации.

РАДИАЦИОННЫЕ РИСКИ, СВЯЗАННЫЕ С ОБРАЩЕНИЕМ С ОЯТ

Возможные радиационные риски для населения и окружающей среды связанны с операциями по обращению с ОЯТ. Это транспортировка ОЯТ, мокрое хранение, а затем и сухое долговременное хранение, переработка, обращение с РАО.

Транспортировка ОЯТ. При перевозках могут использоваться уже испытанные и лицензированные за рубежом контейнеры иностранного производства, которые должны быть лицензированы в Российской Федерации. В случае использования российских контейнеров, последние также должны быть лицензированы за рубежом. С точки зрения безопасности выбор контейнера не столь важен, поскольку в любом случае они должны удовлетворять правилам перевозки МАГАТЭ, о которых уже упоминалось.

Помимо упаковочного контейнера и специального вагона в обеспечение безопасности перевозки ОЯТ железнодорожным транспортом существенный вклад дает литерный характер перевозок специальными вагон-контейнерными поездами. Он предусматривает особый маршрут и график пропуска, особый режим работы железной дороги во время прохода поезда, дополнительный контроль пути и оборудования.

Безопасность перевозок ОЯТ и радиоактивных материалов, осуществляемых в соответствии с правилами МАГАТЭ, подтверждена практикой. В мире было осуществлено свыше 1 млн. перевозок упаковок с радиоактивными материалами. При этом не произошло ни одной аварии со значимыми радиационными последствиями.

Отечественный и мировой опыт показывает, что доза облучения персонала и населения при транспортировке упаковок с ОЯТ весьма малы. Так дозы облучения персонала ПО МАЯК и ГХК, осуществлявшего перевозку ОЯТ, находились в диапазоне 1.5 –3.0 мЗв в год, то есть в более, чем в десять раз меньше допустимой. Эти дозы связаны не с нахождением поезде, а с присутствием персонала при операциях по загрузке и выгрузке ОТВС. Таким образом, дозы персонала, осуществляющего перевозки ОЯТ, равны дозам облучения населения России от природных источников.

На основе масштабной практики оценено, что все работы по перевозке 20 тыс. тонн ОЯТ могут дать коллективную дозу от 0.2 до 15 чел.Зв. Причем более правдоподобными представляются более низкие оценки. Радиологические риски для населения, связанные с транспортировкой ОЯТ находятся в области пренебрежимо малого риска (индивидуальные риски ниже 10^-8).

Специальное рассмотрение аварийных ситуаций и диверсий с разрушением ТУК (вплоть до прострела мощными артиллерийскими зарядами) показывает, что это может привести к локальному загрязнению ограниченной территории. При этом радиологические последствия таких аварий для населения могут быть сведены к минимуму. Ни о каких либо радиационных поражениях не будет идти и речи, а величина гипотетических отдаленных эффетов будет соответствовать величине коллективной дозы порядка нескольких чел.Зв. Для сравнения - коллективная получаемая жителями крупного города составляет 1500 чел.Зв в год.

Хранение ОЯТ. Операции по долгосрочному хранению, как мокрому, так и сухому практически не приводят к облучению населения и дают сравнительно низкие дозы для персонала. Опыт работы мокрого хранилища ОЯТ на Красноярском ГХК показывает, что в выбросах обнаруживается только цезий-137, объемная активность которого в 2500 раз ниже предельно допустимой для персонала. Отсеки хранения оборудованы системой сбора и возврата протечек. Содержание загрязняющих веществ в стоках охлаждения отсеков не превышает предельно допустимых концентраций, установленных для рыбохозяйственных водоемов.

Переработка ОЯТ. Облучение персонала и населения при переработке ОЯТ во многом зависит от совершенства технологии переработки. Оценки, выполненные в консервативном предположении о том, что будут использоваться технологии не лучше уже существующих в России (хранение и переработка на РТ-1), дали суммарную коллективную дозу, связанную с переработкой и хранением ОЯТ, в пересчете на 20 тыс. тонн ОЯТ, порядка 200 чел.Зв, что составляет 0.01 чел.Зв на тонну ОЯТ. Большая ее часть приходится на переработку ОЯТ.

Французский опыт модернизации перерабатывающих заводов показал, что за десять лет (1988-1997гг.), в основном за счет модернизации завода UP2, нормированная коллективная доза профессионалов уменьшилась с 0.62 до 0.018 чел.Зв/ГВт-год, при увеличении объема переработки в 4.8 раза. При обращении с ОЯТ в России уже десятилетия обеспечивается высокий уровень радиационной безопасности работников. Так, средняя доза персонала РТ-1 (переработка) составляет 2.8 мЗв/год, завода РТ-2 (хранение) – 0.7 мЗв/год, что ниже предела дозы, установленного нормами радиационной безопасности (20 мЗв/год). Хотя резервы снижения еще существуют. Современные дозовые нагрузки на персонал РТ-1 соответствуют дозовым нагрузкам на персонал французских заводов в начале 90-х годов (до модернизации).

Оценка доз на население. При оценке доз облучения, как правило, принимаются консервативные подходы. Один из примеров - доклад Агентства по атомной энергии Организации экономического сотрудничества развитых стран (2000 г.). В докладе оценены дозы облучения населения, проживающего в зоне перерабатывающего завода в Ла Гааге (Франция). Величина максимальной дозы для критической группы населения равна порядка 0.29 мЗв/год и формируется главным образом, сбросами отходов в море и последующим потреблением морепродуктов. Доза, обусловленная выбросами в атмосферу, для критической группы оценивается величиной 0.13 мЗв/год. Данный подход крайне консервативен, поскольку реальные дозы облучения населения, проживающего вблизи перерабатывающих предприятий Франции, лежат в диапазоне от 0.005 до 0.059 мЗв/год (для ближайших деревень), а Великобритании - до 0.05 мЗв/год).

При применении такого консервативного подхода для условий Красноярского края и предполагая отсутствие сбросов жидких отходов переработки ОЯТ в открытую гидрографическую сеть можно получить, что коллективная доза для населения, обусловленная переработкой 20 тыс. тонн ОЯТ, составит порядка 50 чел.Зв (в предположении, что плотность населения в регионе ГХК будет в 5 раз ниже, чем в странах ЕС).

Аварийные ситуации в процессах переработки после длительного, в течение 30-40 лет, хранения ОЯТ, могут быть только при серьезных нарушениях технологического процесса. Можно по-разному оценивать их вероятность, но бесспорно одно – радиологические последствия будут весьма ограниченными и затронут, в основном, персонал. В качестве примера можно привести аварию в Томске в 1993 году. Наиболее серьезные последствия наблюдались на площадке комбината. Полная коллективная доза на персонал, принимавший участие в ликвидации последствий аварии составила 11.2 чел.Зв. Коллективная доза для населения не превысила 0.02 чел.Зв. Таким образом, даже крупная авария не может серьезно повлиять на выполненную оценку дозовых нагрузок связанных с обращением с ОЯТ.

Работы по захоронению отходов не приводят к значительным дозам облучения персонала. Дозы персонала, связанные с транспортированием и размещением отходов в хранилище, оцениваются на уровне 0.0001 чел.Зв/ГВт-год. Предполагается, что захоронение РАО в глубокие геологические формации обеспечит безопасность населения на многие тысячелетия. Хотя окончательных решений по захоронению РАО еще нет, нет и оснований для сомнений в возможности обеспечения столь высокого уровня безопасности.

СРАВНЕНИЕ РАДИАЦИОННЫХ РИСКОВ ОТ ОБРАЩЕНИЯ С ОЯТ С ДРУГИМИ РАДИАЦИОННЫМИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ

Итак, что такое 250 чел. Зв коллективной дозы, индивидуальные дозы порядка мЗв для персонала и в сотни раз меньшие, измеряемые в мкЗв для населения? Это всего лишь одна десятитысячная добавка к дозам техногенного происхождения.

Рассмотрим официальные данные Министерства здравоохранения по структуре облучения населения России:

Структура облучения населения некоторых субъектов РФ в 1998 г.

Область	Облучение от природных ИИИ, %	Медицинское облучение, %	Облучение от глобальных выпадений РВ и прошлых радиационных аварий, %	Техногенное облучение от предприятий, использующих ИИИ, %
Зона влияния аварии на ЧАЭС
Брянская обл.	51,9	37,3	10,8	0,01
Калужская обл.	74,9	24	0,9	0,18
Орловская обл.	64	32,7	3,3	0,03
Зона ПО "Маяк", включая последствия Кыштымской аварии 1957 г.
Свердловская обл.	58,7	39,5	1,7	0,14
Челябинская обл.	74,5	24,7	0,6	0,24
Зона влияния испытаний ЯО
Алтайский край	81,9	17,8	0,29	0,01
Действующие АЭС
Воронежская	62,4	36,9	0,6	0,11
Мурманская	73,6	25,5	0,6	0,26
Смоленская	58,5	39,8	1,7	0,04

Источник: Аналитическая справка "Состояние радиационной безопасности РФ в 1998 г", Минздрав РФ

Вывод может быть только один: облучение населения как при нормальной эксплуатации объектов АЭ, так и в результате воздействия крупнейших аварий (Кыштымская, Чернобыльская), не дает значимого вклада не только в общую структуру рисков, но и в структуру радиационных рисков.

Даже в районах расположения крупнейших предприятий ЯТЦ, в том числе ПО "Маяк", где в результате аварии 1957 г. были загрязнены значительные территории, годовые дозы техногенного происхождения для населения в 1993-2000 гг. дают менее 2% вклада в суммарную дозу. Еще ниже техногенные дозы вблизи более современных предприятий, таких как ГХК (Красноярск) и СХК (Томск).

Дозы облучения населения вокруг предприятий Минатома России в 1993 - 1996 гг.

Предприятие	Облучаемое население, тыс. чел.	Годовая эффективная доза, мЗв/год
		Внешнее	Внутреннее	Сумма
ПО "Маяк"	320	0,01	0,10	0,11
ГХК	200	0,03	0,02	0,05
СХК	400	0,0004	0,005	0,0054

Источник: доклад Научного комитета по действию атомной радиации - НКДАР ООН - 2000 г.

Аналогичная ситуация и в Красноярском крае. Из рисунка видно, что дополнительный риск, обусловленный деятельностью ГХК с учетом обращения с ОЯТ, пренебрежимо мал по сравнению с риском от природного облучения.

Аналогичные результаты были получены экспертами ОЭСР. Дополнительная коллективная доза облучения населения за 500 лет, проживающего в зоне влияния заводов по переработке ОЯТ в Ла Гаге (Франция) составляет 1.2 чел. Зв/ГВт.год. При переработке 20000 т ОЯТ на этом заводе коллективная доза населения составит около 650 чел. Зв (с учетом высокой плотности населения в Европе). Фактические дозы облучения населения вблизи этого завода, перерабатывающего в год 1600 т ОЯТ, составляют 5 – 50 мкЗв/год, что соответствует пренебрежимо малым гипотетическим рискам смерти.

При сравнении от разных факторов видно, что вклад радиационного фактора в общие риски для населения пренебрежимо мал.

При этом в отличие от рисков, связанных с химическим загрязнением атмосферного воздуха, радиационные риски, обусловленные дополнительным облучением в связи с функционированием этих предприятий, являются гипотетическими.

Индивидуальные годовые риски смерти для населения России.

Подвержено	Млн. чел	Риски
Все причины	69(мужчин)	2,0х10-2
Несчастные случаи	69(мужчин)	3,3х10-3
Сильное загрязнение воздушной среды	21	1х10-3
Население вблизи ГХК, СХК, ПО "Маяк"	0,9	6х10-6-3х10-7
Население вблизи АЭС	0,3	7х10-7

Загрязнение природной среды – это не только риск смерти, это еще и существенное повышение заболеваемости населения в результате воздействия химических загрязнителей. Потенциальный риск нарушения здоровья в результате загрязнения воздуха для некоторых городов России, в предположении сохранения существующих уровней загрязнения в течение 25 лет, достигает для свинца величины 0,5. Это означает, что более 10 млн. человек крупных городов России будут иметь нарушения здоровья, вызванные воздействием свинца. Уровень загрязнения воздуха формальдегидом в Москве таков, что более чем 50 % жителей Москвы могут проявиться заболевания различной форм тяжестей, связанных с вредным воздействием формальдегида.

Подробнее фактические данные о воздействии атомной отрасли в прошлом и настоящем на окружающую среду приведены в разделе «Экологический портрет атомной энергетики и промышленности за 50 лет»

АЛЬТЕРНАТИВЫ – ЕСТЬ ЛИ ОНИ?

Ошибка ценою в Россию – так характеризуют принятие поправок к законам, разрешающих ввоз зарубежного ОЯТ их яростные противники. В этой связи следует подумать об альтернативах по следующим позициям:

·      за чей счет будут создаваться мощности по обращению с ОЯТ российских АЭС, проводиться работы по утилизации АПЛ и демонтажу радиационно-опасных объектов оборонного назначения и работы по реабилитации территорий, пострадавших при создании ядерного оружия?

·      что произойдет с ОЯТ зарубежных АЭС?

Ответы просты – все или практически все работы (может быть, что-то дадут другие страны) придется делать за счет бюджетных средств, а скорее перекладывать бремя решения этих проблем на следующие поколения. В любом случае состояние радиационной безопасности в России не улучшится. Можно занять позицию вальяжного вельможи, которого не интересуют ни 20 миллиардов, ни где-то далеко разваливающиеся АПЛ. При этом с ОЯТ зарубежных АЭС ничего страшного не произойдет. Оно либо попадет на переработку в более здравые страны, такие как Великобритания и Франция, либо в многочисленные национальные хранилища, решение о создании которых в ряде стран уже приняты.

К сожалению, наиболее ярые противники работ по обращению с ОЯТ протестуют не только против этого, но и против атомной энергетики в целом. Не вполне ясно, какие еще нужны доводы, которые заставили бы понять, что долгосрочной альтернативы атомной энергетики в России нет: