5 курс / ОЗИЗО Общественное здоровье и здравоохранение / Организация_санитарно_гигиенических_и_лечебно_профилактических_мероприятий

Таблица 3.4

Особенности возникновения аварийных ситуаций

срадионуклидными источниками

иликвидации их медико-санитарных последствий

3.5. Аварии с ядерными боеприпасами

Радиационные и нерадиационные аварии с ядерными боеприпа­ сами (ЯБП) в процессе их эксплуатации возможны:

• в спецсооружении объекта хранения и обслуживания ЯБП;

41

•на территории объекта или в районе его дислокации в непо­ средственной близости от места хранения;

•во время транспортировки ЯБП в зоне ответственности объек­

та, с объекта на объект или на предприятие Росатома [9].

В ЯБП конструктивно заложены ограничение возникновения цепных реакций ядерного деления и требования к регламентиро­ ванному энерговыделению вне сферы боевого применения ядер­ ного оружия, что исключает такое аварийное событие с ЯБП, как полномасштабный ядерный взрыв.

Для обеспечения готовности к ликвидации последствий и уче­ та специфических особенностей аварии необходимо исходить из предположения о возможности развития аварии по одному из следующих вариантов:

• повреждение ЯБП в результате нерегламентированного воз­ действия, приводящего к нарушению целостности ЯБП, физиче­ ской защиты делящихся материалов вплоть до их фрагментиро­ вания, но не сопровождающегося диспергированием и выбросом этих материалов во внешнюю среду;

•пожар (выгорание химических взрывчатых веществ, входящих

вконструкцию ЯБП), сопровождающийся термическим дисперги­ рованием защиты делящихся материалов и истечением аэрозоля диспергированных делящиеся материалов во внешнюю среду;

•взрыв химических взрывчатых веществ, входящих в конструк­ цию ЯБП, сопровождающийся взрывным диспергированием деля­ щихся материалов без инициирования цепных реакций ядерного деления;

•взрыв химических взрывчатых веществ, входящих в конструк­ цию ЯБП, сопровождающийся инициированием цепных реакций ядерного деления и диспергированием образовавшихся продук­ тов ядерного деления и не прореагировавшей части делящихся материалов.

Основными воздействующими факторами при пожаре и взрыве без инициирования ядерного деления будут переведенные в аэро­ зольную форму альфа-излучающие делящиеся материалы: 23*U, 239Pu, бета-излучение в форме паров тритиевой воды. В случае взрыва с инициированием ядерного деления, кроме того, - бета- и гамма-излучение продуктов ядерного деления в составе аэрозо­ ля, а для лиц, вовлеченных в аварию, кроме того, - импульсное гамма-нейтронное излучение.

При всех вариантах аварии с ЯБП преобладающими воздейст­

вующими факторами будут переведенные в аэрозольную форму

235U, 239ри _

4 2

В результате радиационной аварии с ЯБП неконтролируемому воздействию ионизирующего излучения подвергаются лица, во­ влеченные в аварию: личный состав команды сопровождения, не­ посредственно обслуживавший ЯБП в момент аварии; оператив­ ный и вспомогательный личный состав, находящийся в момент аварии на рабочих местах вблизи аварийного объекта, а также отдельные лица из населения, находящиеся в момент аварии

взоне действия радиационных факторов.

Вслучае аварии с инициированием неуправляемой цепной ре­ акции лица, вовлеченные в аварию, в неконтролируемой фазе ее развития могут подвергнуться:

•мгновенному гамма-нейтронному облучению;

•внешнему дистанционному бета-, гамма-облучению от продуктов ядерного деления в составе радиоактивного загрязнения местности;

•внутреннему облучению в результате ингаляционного поступле­ ния альфа-, бета-, гамма-излучающих радионуклидов в организм;

•контактному бета-, гамма-облучению в результате загрязнения слизистых и кожных покровов радионуклидами.

Взонах радиоактивного загрязнения персонал, проводящий ра­ боты в контролируемых условиях облучения, может подвергнуть­ ся следующим видам радиационного воздействия:

•ограниченному внешнему бета- и гамма-облучению от выпав­

ших радионуклидов (в случае аварии с инициированием НЦР);

• внутреннему альфа-облучению от поступающих ингаляционно внутрь организма делящихся материалов, а в случае аварии с инициированием НЦР, кроме того, внутреннему бета- и гаммаоблучению от продуктов ядерного деления.

3.6. Аварии на космических аппаратах

Потенциальная радиационная опасность, существующая на кос­ мических аппаратах, обусловлена наличием на их борту:

•радиоактивных изотопов в генераторах электрической и тепло­ вой энергии, в различных контрольно-измерительных приборах и системах;

•ядерных бортовых электроэнергетических установок;

•ядерных установок в качестве двигательных систем. Радиационные аварии на космических аппаратах возможны на

различных этапах: при их транспортировке, в предпусковом пе­ риоде, при выведении на орбиту, на неконтролируемом участке траектории, на конечной стадии вывода на орбиту, при возвра­ щении в атмосферу. Наибольшая опасность связана с выходом реактора в надкритичное состояние.

43

Прогнозируемая плотность радиоактивного загрязнения в случае полетной аварии ядерной энергетической установки (ЯЭУ) сред­ ней мощности оценивается в широком диапазоне. Так при аварии на высоте около 40 км она может составить 3,7-370 кБк/м2, в за­ висимости от размера аэрозольных частиц [10, 11].

3.7. Аварии при транспортировке радиоактивных материалов

Радиационными являются такие грузы, удельная активность которых превышает величину 74 кБк/кг [12]. К ним относятся: радиоактивное сырье (руды урана, тория и их концентраты); ис­ ходное ядерное топливо, содержащее 233U, 232Th, 233U, 238Pu, 239Pu, 241Pu; отработанное ядерное топливо, содержащее кроме указанных изотопов большое количество продуктов деления; грузы с изотопной продукцией; радиоактивные отходы. При перевозке радиоактивные материалы помещают в специальные транспорт­ ные упаковочные комплекты, которые транспортируются специ­ альными автомобилями или железнодорожным транспортом.

Транспортировка радиоактивных материалов регламентируется нормативно-правовыми документами безопасной транспортиров­ ки наземным транспортом [13, 14].

По степени тяжести последствий различают следующие основ­ ные типы транспортных радиационных аварий:

•авария, при которой упаковочный комплект не получил види­ мых повреждений или имеет незначительные повреждения, свя­ занные с нарушением креплений;

•авария, при которой упаковочный комплект получил значи­ тельные механические повреждения или попал в очаг пожара, но выход РВ не превышает пределов, установленных нормативными документами;

•авария, при которой упаковки полностью разрушены механи­ ческим, тепловым или иным воздействием и выход РВ превышает регламентированные пределы и неконтролируем.

3.8. Аварии на судовых ядерно-энергетических установках

Различают радиационные аварии с судовыми ядерно-энергети- ческими установками:

•на атомных подводных лодках (АПЛ);

•на надводных кораблях (судах);

•на объектах базирования, ремонта и демонтажа ЯЭУ.

Особенностями, определяющими специфику аварии на АПЛ, являются:

• замкнутость объема корабля;

44

•автономность лодки без ограничения района плавания;

•возникающая опасность жизнеспособности корабля;

•необходимость (в большинстве случаев) немедленного устране­ ния последствий и причин аварии в условиях радиоактивного за­ грязнения;

•наличие на борту ядерного оружия.

Факторами радиационной опасности в случае аварии на АПЛ являются инертные радиоактивные газы, радиоактивные продукты деления, наведенная радиоактивность в материалах теплоносителя 1-го контура реактора и в конструкционных материалах.

Радиационные аварии на надводных кораблях (судах) с ЯЭУ имеют не столь тяжелую прогнозную оценку их последствий. Условия для проведения ремонтных работ и дублирующие энер­ гетические установки позволяют не так жестко учитывать фак­ тор времени.

Возможные радиационные аварии на объектах базирования, ре­ монта и демонтажа ЯЭУ должны быть выделены в отдельную группу и рассматриваться в большинстве случаев (за исключени­ ем аварий на объектах оперативного базирования) как аварии на промышленных предприятиях.

Радиационные аварии на объектах оперативного базирования АПЛ и кораблей Военно-Морского Флота с ЯЭУ имеют те же осо­ бенности, что и изложенные выше, однако при авариях на таких объектах поддержка береговых технических и медицинских служб вводит действия по преодолению последствий аварии в русло регламентированных мероприятий.

Примечания

1В США с 1944 г. по июнь 2000 г. было зарегистрировано 246 ради­ ационных инцидентов и аварий. Из них 11 произошло при эксплуатации критических сборок, реакторов и на радиохимическом производстве; 162 —при эксплуатации радиационных установок и 73 —при работе с ра­ диоизотопами. Число пострадавших в этих инцидентах составило 74, 848 и 118 чел. соответственно. Число пораженных, получивших значи­ тельные (превышающие предельно допустимые) дозы, составило 19, 578

и26 чел. соответственно [15].

2 На январь 2003 г. в Российской Федерации действовало 30 энерго­

блоков АЭС общей мощностью 22 242 МВт (эл.). Основными типами ре­ акторных установок являются водо-водяные реакторы типа ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и канальные реакторы типа РБМК-1000 [16].

3 Промышленный реактор в Уиндскейле для наработки плутония с графитовым замедлителем и воздушным охлаждением, введенный в экс­ плуатацию в 1951 г., представлял собой восьмигранный графитовый блок высотой 15 м, размещенный в бетонной полости [15]. В каждом из

45

3 444 горизонтальных топливных каналов реактора размещались по 21 топ­ ливной сборке со стержневыми твэлами из металлического урана с обо­ лочкой из Li-AI сплава. 10 октября 1957 г. в 11 ч при выполнении про­ граммы планового отжига операторы обратили внимание на 10-кратное возрастание радиационного фона в здании реактора. В 16 ч 30 мин ви­ зуально при осмотре топливных каналов было установлено, что многие топливные элементы раскалились докрасна (1 400 °С), и попытки их вы­ грузить оказались безуспешными из-за разбухания и заклинивания в ка­ налах. Не привели к успеху и попытки в ночь с 10 на 11 октября охладить активную зону с помощью С02. Только в 8 ч 55 мин 11 октября в усло­ виях сознательного риска было применено охлаждение водой, в резуль­ тате чего в 3 ч 20 мин 12 октября реактор был приведен в холодное со­ стояние. Хотя при аварии расплавления топлива не произошло, через вентиляционную трубу в окружающую среду было выброшено 1,35-Ю16 Бк радиоактивных газов и аэрозолей, в том числе 6-1014 Бк ,3,1; 2-1013 Бк l37Cs и 7-1010 Бк 90Sr. В результате аварии коллективная доза облучения населения составила 1,2-103 чел.-Зв. Индивидуальные дозы облучения щитовидной железы для взрослого населения составили 5-20 мЗв, для детей - 10-60 мЗв. Населению была проведена йодная профилактика, кроме того на территории площадью 520 км2 был введен запрет на упо­ требление молока.

29 марта 1979 г. на блоке № 2 АЭС «Три-Майл-Айленд» (ТМА-2) (США) произошла тяжелая авария с плавлением активной зоны и вы­ ходом большого количества продуктов деления в различные элементы оборудования, технологические помещения и под гермооболочку [17]. Основой энергоблока ТМА-2, введенного в эксплуатацию в 1978 г., был реактор типа PWR мощностью 956 МВт (эл). Активная зона диаметром 3,3 м и высотой 3,7 м была собрана из 311 тепловыделяющих сборок, каждая из которых содержала 208 твэлов. Активная зона в целом содер­ жала 94 т 1Ю2 и 35,5 т конструкционных материалов. Первоначально развитие аварии было обусловлено техническими причинами, приведши­ ми к нарушению условий теплосъема активной зоны. В дальнейшем не­ правильная оценка ситуации операторами привела к усугублению усло­ вий развития аварии, плавлению и разрушению части активной зоны реактора. В целом при аварии расплавилось не менее 40% активной зоны. После аварии мощность дозы у блочного щита управления составляла 240-320 Р/ч, а в различных местах под герметичной оболочкой - в пре­ делах от нескольких до более чем 1 000 Р/ч. Указанное обстоятельство превратило дезактивацию блока в очень сложную проблему. Решающую роль в уменьшении возможных серьезных последствий для населения и окружающей среды сыграло наличие и эффективная работа герметич­ ной оболочки. Фактически в окружающую среду поступило всего около 1% ИРГ, в том числе около 1,61015 Бк 85Кг. Активность выброшенного ,3|1 была оценена на уровне около 7,4-10" Бк. В районе аварии наблю­ далось кратковременное повышение содержания *3|1 в молоке - макси­ мально до (0,4-4)-105 Бк/л при норме 3,7-Ю3 Бк/л. В связи с этим были введены соответствующие ограничительные меры. Следует отметить, что в начальный период аварии возможные последствия были переоценены,

4 6

и часть населения из прилегающих районов была временно эвакуирова­ на. Однако в условиях неясности развития радиационной обстановки это был скорее положительный момент, свидетельствующий о надежности си­ стемы оповещения и высокой степени организации соответствующих служб. В соответствии с проведенными оценками коллективная доза об­ лучения в 30-мильной зоне (80,5 км) составила 33 чел.-Зв при средней индивидуальной дозе 0,015 мЗв на все тело и максимальной дозе менее 1мЗв. 30 января 1990 г. была завершена вся программа удаления радио­ активных обломков и топлива общей массой 135 т. Причем эта програм­ ма как главная часть всей работы по ликвидации последствий аварии стоимостью 1 млрд, долларов была выполнена с незначительными кол­ лективными (26 чел.-Зв и около 4 чел.-Зв/год) и индивидуальными дозовыми затратами. За все время ЛПА ни один человек не получил дозу более 0,04 Зв.

4 26 апреля 1986 г. в 1 ч 23 мин произошла крупнейшая за всю исто­ рию развития атомной энергетики авария на блоке № 4 ЧАЭС. Авария произошла при проведении программы испытаний выбега турбогенера­ тора с нагрузкой собственных нужд. Многие исследователи приходят к мысли, что причины аварии носили комплексный характер, а не были вызваны только действиями персонала. По опубликованным данным, сово­ купность факторов, приведших к аварии, выглядит следующим образом:

•реактор работал на малом уровне мощности, был зашлакован и отрав­ лен ксеноном;

•температура теплоносителя на входе в активную зону была близкой к температуре насыщения;

•оперативный запас реактивности был очень мал, то есть стержни в ос­ новном были выведены из активной зоны;

•имелся значительный эффект вытеснения стержней. Неравномерность энерговыделения в активной зоне, темп роста паро-

содержания, дополнительный ввод положительной реактивности вслед­ ствие нажатия старшим инженером управления реактором кнопки руч­ ной аварийной остановки реактора и эффекта вытеснителей привело к локальной критичности и разгону реактора на мгновенных нейтронах. Развитие событий между 47-й и 48-й секундой в 1 ч 23 мин было пред­ положительно следующим. Избыточное давление в тепловых каналах обусловило ускоренное движение оставшейся части теплоносителя и гид­ равлический удар. Гидравлический удар, воздействие расплавленного топлива и высокое давление привели к разрушению части тепловых ка­ налов. Массовый выход из строя тепловых каналов с взрывоопасным на­ коплением пара в реакторном пространстве привел к катастрофическому разрушению. Тяжеловесная верхняя конструкция, составляющая верх­ нюю часть герметичного реакторного пространства, была приподнята и наклонилась, разрушив большую часть тепловых каналов и пароводя­ ных коммуникаций над активной зоной, а также узлы стержней управ­ ления защитой реактора (СУЗ). В 1 ч 24 мин одновременно с сильными ударами остановились стержни СУЗ, не дойдя до нижних концевиков. Это явилось следствием двух последовавших один за другим взрывов, ко­ торые сорвали крышу со здания блока. Выброшенные материалы реактора

47

упали на верхнюю часть здания и на территорию АЭС и вызвали пожа­ ры в 30 местах. Воздух проник в реакторное пространство и вызвал за­ горание графита. В результате разогрева облако выброса поднялось на высоту до 2 км. Сложная, меняющаяся по времени метеорологическая обстановка обусловила движение облака над западными районами СССР

в направлении Восточной и Западной Европы, а в итоге - над всем се­ верным полушарием.

Ниже приведены уточненные данные по последствиям Чернобыльской аварии, приведенные в Докладе НКДАР ООН за 2000 г. [18]. Выброс радионуклидов из поврежденного реактора происходил с разной интен­ сивностью в основном в течение первых 10 дней после аварии. С радио­ логической точки зрения наиболее важными радионуклидами являются |311 и 137Cs, поскольку они создают основные дозовые нагрузки на насе­ ление в целом. Оценки выбросов 13|1 и 137Cs составили 1 760 и 85 ПБк соответственно (1 ПБк = 10'5 Бк).

Три основных района загрязнения, получивших названия Центральный, Гомельско-Могилевско-Брянский и Калужско-Тульско-Орловский, где сред­ няя плотность выпадений 137Cs превысила 37 кБк/м2 (1 Ки/км2), нахо­ дятся на территории Белоруссии, России и Украины. Центральный район расположен в пределах 100-километровой зоны вокруг реактора, главным образом к западу и северо-западу от него. Гомельско-Могилевско-Брян­ ский район - в 200 км к северо-северо-востоку от реактора у границы Гомельской и Могилевской областей Белоруссии и Брянской области Рос­ сии. Калужско-Тульско-Орловский район загрязнения расположен на тер­ ритории России примерно в 500 JCM к северо-востоку от реактора. Радио­ активному загрязнению подверглось в общей сложности около 150 тыс. км2 территории бывшего СССР, где проживало около 5 млн. чел. По офици­ альным данным, утвержденным Межведомственной комиссией по ра­ диоэкологическому наблюдению и контролю при Минприроды России 3.02.93, после Чернобыльской аварии радиоактивное облако сфор­ мировало радиоактивный след протяженностью по территории России до 1 000 км. Такая картина сохраняется и сегодня, поскольку речь идет

озагрязнении l37Cs с периодом полураспада 30 лет (таблица). Границы наиболее загрязненных Брянской и Тульской областей нахо­

дятся на расстоянии 200 и 500 км от Чернобыля соответственно. Самый дальний след - Ульяновская область - 1 100 км от Чернобыля.

Коллективные эффективные дозы облучения вовлеченного населения и коллективные дозы облучения щитовидной железы оцениваются при­ мерно в 3 800 чел.-Зв и 55 000 чел.-Гр соответственно. Большая часть этих коллективных доз была получена населением Белоруссии и Украины.

Эвакуация жителей Припяти (27 апреля) и сельских жителей из 30-ки­ лометровой зоны (начало мая) позволила предотвратить возможность по­ явления детерминированных эффектов, а коллективные дозы оказались существенно ниже тех, которые были бы получены, если бы жители не были эвакуированы. Благодаря эвакуации число жителей с дозами облучения свыше 0,4 Зв удалось сократить примерно с 1 200 до 28 чел. Согласно оценкам, предотвращенная в 1986 г. коллективная эффек­ тивная доза внешнего облучения для 25 тыс. эвакуированных жителей

48

Таблица

Площади загрязнения для различных значений 137Cs после аварии на ЧАЭС, KMV % от всей площади территории

в Белоруссии составила 2 260 чел.-Зв (или примерно 75% дозы, кото­ рую они получили бы, если бы не были эвакуированы). Рассчитанную аналогичным методом предотвращенную коллективную дозу облучения для эвакуированных жителей на Украине оценивают в 6 000 чел.-Зв. Таким образом, предотвращенная коллективная доза внешнего облучения для 116 тыс. чел., эвакуированных в 1986 г., оценена в 8 260 чел.-Зв.

Коллективная доза облучения щитовидной железы также была в опре­ деленной степени снижена. Йодная профилактика была наиболее эф­ фективной в Припяти, где 26 и 27 апреля, то есть в самые первые дни после аварии, таблетки стабильного йода были выданы примерно. 73% населения. Согласно оценкам, однократный прием таблеток снижал ожи­ даемую дозу облучения щитовидной железы в 1,6-1,7 раза, а последова­ тельный их прием в течение 2 дней - в 2,3 раза. В сельских районах, близлежащих к АЭС, йодные таблетки в профилактических целях при­ нимало около двух третей всех детей. Однако они начали принимать их не раньше 30 апреля, причем около 75% детей начали это делать 2-4 мая. Так как профилактика йодными таблетками была начата с недельным опозданием и ею была охвачена лишь часть населения, предотвращен­ ная коллективная доза облучения щитовидной железы при употреблении загрязненного молока составила около 30% от ожидаемой коллективной

4 9

дозы за счет этого пути поступления, а дозы облучения щитовидной же­ лезы, обусловленные ингаляционным поступлением, остались неизмен­ ными. Верхняя оценка предотвращенной коллективной дозы облучения щитовидной железы для 116 тыс. эвакуированных жителей составила около 15 000 чел.-Гр.

Предотвращенная коллективная доза в результате дезактивации, со­ гласно оценкам, составила около 1 500 чел.-Зв за первые 4 года после аварии с учетом того, что дезактивация была проведена только в райо­ нах с плотностью выпадений l37Cs свыше 555 кБк/м2, а также того, что в результате дезактивационных работ дозы были снижены при­ мерно на 20%.

Наибольшие дозы получили примерно 600 чел. из числа аварийного персонала, находившихся ночью во время аварии на промплощадке ЧАЭС. Наиболее значимые нагрузки были обусловлены внешним облучением; ингаляционное поступление в большинстве случаев было относительно незначительным. Диагноз ОЛБ был подтвержден у 134 чел. У 41 пациен­ та дозы внешнего облучения на все тело составили менее 2,1 Гр; 93 чел. получили большие дозы облучения и ОЛБ у них протекала тяжелее: 50 чел. получили дозы в диапазоне от 2,2 до 4,1 Гр; 22 чел. - от 4,2 до 6,4 Гр и 21 чел. - от 6,5 до 16 Гр. Дозы бета-облучения кожи, оцененные для 8 пациентов с ОЛБ, находились в диапазоне значений, которые в 10-30 раз превосходили дозы от внешнего облучения всего тела.

Около 600 тыс. чел. (гражданских и военных) получили специальное удостоверение, подтверждающее их статус «ликвидаторов» (участников восстановительных работ). Из них примерно 240 тыс. были военнослужа­ щими. Основные задачи, стоявшие перед ликвидаторами: дезактивация реакторного блока, промплощадки и дорог; сооружение «саркофага»; строительство города для персонала реактора и хранилищ РАО. Эти за­ дачи были решены к 1990 г.

Уже первые прогнозы медико-санитарных последствий аварии на ЧАЭС предсказывали рост онкологической заболеваемости щитовидной железы у пострадавших, так как именно в щитовидной железе сформировались наибольшие поглощенные дозы. Через 5 лет после аварии на загрязнен­ ных территориях Белоруссии, Украины и России был зафиксирован рост количества заболеваний раком щитовидной железы среди детского насе­ ления. По данным Брянского областного онкологического диспансера, в 1989-2000 гг. заболеваемость раком щитовидной железы возросла при­ мерно в 4 раза среди мужчин и в 2,5 раза - среди женщин. Особенно за­ метно возросло число заболеваний среди детей.

Начиная с 1993 г. количество заболеваний раком щитовидной железы достоверно превышает количество ожидаемых заболеваний раком щито­ видной железы среди лиц моложе 15 лет на день аварии. За 1993-2001 гг. лишь 30% заболеваний раком щитовидной железы в этой возрастной группе можно объяснить спонтанной заболеваемостью. Относительный риск заболеваний раком щитовидной железы у мальчиков в 3—4 раза вы­ ше, чем у девочек.

5 В сентябре 1957 г. на НПО «Маяк» (г. Озерск, Челябинская обл.) произошла РА с выбросом РВ в окружающую среду [8, 19]. Ее причиной

50