радиологическая опасность

Техногенные опасности

радиологическая опасность

Подготовлен TESEC — European Centre of Technological Safety (Kiev, Ukraine)

Авария на IV энергоблоке Чернобыльской АЭС в 1986 году потрясла весь мир. Более 100 тысяч жителей Беларуси, Украины и России были эвакуированы из загрязненных районов, около 5 млн. были подвержены облучению. Во Франции, Германии, Польше и других европейских странах были приняты соответствующие меры радиационной защиты. Ядерная авария 2011 года в Фукусиме доказала, что каждому ядерному реактору присуща ядерную опасность.

Общественное восприятие ядерных аварий в Чернобыле и Фукусиме ясно продемонстрировали крайне неэффективное информирование людей о радиационной опасности, связанной с выбросом радионуклидов. Обе аварии показали, что есть только один источником информации, которому можно верить в случае чрезвычайной ситуации — ваш собственный анализ исходной информации на основе ваших базовых знаний.

В настоящее время в некоторых странах более 50% электроэнергии производится на Атомных электростанциях, радиоактивные материалы используются в медицине, промышленности, транспорте, в военной и других сферах человеческой деятельности. Мы подвержены естественной радиации из космоса и земли (гранит, ториевый песок), едим естественный радиоактивный калия и вдыхаем радиоактивный радон. Облучения является частью нашей жизни. С другой стороны, существуют риски ядерных и радиационных аварий, когда в результате облучения вы можете потерять жизнь.

Радиологическая чрезвычайная ситуация — это событие, связанное с выбросом за пределы установки или объекта значительного количества радиоактивности и облучением персонала или населения в результате ядерной или радиационной аварии.

Источником опасности является ионизирующее излучение — поток альфа, бета или гамма-частиц — результат радиоактивного распада атомов. Когда энергия излучения поглощается веществом, химические изменения происходят на атомном и молекулярном уровнях. Количество энергии излучения, поглощаемое на грамм вещества, называется поглощенной дозой. Повреждения ткани из-за высокой дозы радиации настолько велики, что организм не успевает их восстанавливать, и тогда они становятся видимым со многими особенностями термических ожогов, но, как правило, гораздо глубже и дольше заживают. Чрезвычайно высокие уровни кратковременного облучения могут привести к смерти в течение нескольких часов, дней или недель.

Люди всегда находились под воздействием естественного излучения Солнца, космических лучей и встречающихся в природе радиоактивных элементов, которые есть в скалах, пище и других объектах окружающей среды. Радон, газ, который исходит из земли, является еще одним важным источником естественного облучения. Кроме того, есть космические лучи из космоса -это высокоэнергетичные протоны, электроны, гамма-лучи и рентгеновские лучи.

Основными радиоактивными элементами, которые находятся в земной коре, являются уран, торий, калий и их радиоактивные производные. Эти элементы испускают альфа-  бета-частицы или гамма-лучи.

Средние дозы облучения населения за счет всех атомной промышленности и антропогенных радиоактивных источников составляет около 1% от дозы от естественного излучения, но это не случай ядерной или радиационной аварии, когда люди могут получить сильное облучение и умереть

Основы радиоактивности.   Все вещества состоят из атомов. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, окружающих его. Атомное ядро состоит из положительно заряженных протонов и нейтронов, которые не имеют заряда.  Заряд ядра определяется количеством протонов в ядре.

Химические свойства атомов зависят только от количества электронов, равного числу  протонов в ядре. Есть атомы с одинаковыми  химическими свойствами, но различным количеством нейтронов в ядре, следовательно, они имеют разные физические свойства. Некоторые из этих атомов, сохраняя одинаковые химические свойства, могут быть нестабильными или радиоактивными.

Радиоактивность — это способность некоторых ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра или в те же, но с меньшей энергией. Избыточная энергия испускается в виде альфа, бета или гамма-излучения (в особых случаях нейтронов или других частиц).

Атомы с одинаковыми химическими свойствами и разным числом нейтронов  называются изотопами или нуклидами. Радиоактивные изотопы называются радионуклидами.  К примеру, существует три основных изотопа водорода. Легкий изотоп имеет ядро только из одного протона и стабилен,  его массовое число A = 1 и символ 1Н. Дейтерий — это еще один изотоп водорода. Он имеет ядро, которое состоит из протона и нейтрона, и также стабилен. Его массовое число A = 2 и его символ 2H.  Однако изотоп водорода, который имеет ядро, состоящее из одного протона и двух нейтронов, является нестабильным. Это тритий, его символ 3H. Стабильным изотопом йода является 127I, изотоп 131I (или йод-131) является радиоактивным. Оба изотопа имеют одинаковые химические свойства. Элементы в природе это, в некоторых случаях, смесь стабильных и долгоживущих изотопов, например обычный калий, который присутствует в минералах и продуктах питания, это смесь стабильных изотопов 39К и 41К и долгоживущего радиоактивного 40К.

В случае, если  изотоп радиоактивный, какова единица измерения радиоактивности? Один распад в секунду — это единица радиоактивности, которая называется  беккерель (символ Бк). Устаревшая единица радиоактивности — кюри (Ки). 1 Ки равен 3.7х1010 Бк. Различные радиоактивные изотопы (радионуклиды) имеют разные скорости распада. Скорость распада характеризуется периодом полураспада, который равен времени, за которое половина из всех радионуклидов распадется и превратится в другие атомы. За один период полураспада радиоактивность уменьшается в два раза, за 2 периода полураспада — уменьшается в 4 раза, за 3 — в 8 раз и т. д. Короткоживущие раза, за 2 периода полураспада — уменьшается в 4 раза, за 3 — в 8 раз и т. д. Короткоживущие раза, за 2 периода полураспада — уменьшается в 4 раза, за 3 — в 8 раз и т. д. Короткоживущие радионуклиды имеют более высокую радиоактивность, чем такое же количество долгоживущих радионуклидов. К примеру,  йод-131 (131I) имеет период полураспада 8.02 дня, а цезий-137 (137Cs) имеет период полураспада 30.07 лет, так что 131I имеет в 1370 раз  большую радиоактивность, чем 137Cs.

Ядерная энергия может быть высвобождена не только при радиоактивном распаде, но и в ядерных реакциях. Это происходит, когда одни ядра взаимодействуют с другими и образуют новые ядра, при этом также может выделяться энергия. Наше Солнце и другие звезды светят в результате ядерных реакций. Все существующие ядерные реакторы производят энергию благодаря контролируемой цепной ядерной реакции деления, которая, к сожалению, также  производит большое количество отходов с очень высокой радиоактивностью – главным источником радиационной опасности.  Теоретически есть возможность создания ядерных реакций, которые будут производить энергию без радиоактивных отходов, но пока никто не знает, как это сделать. Это хорошая тема для будущих исследований.

 

Ядерными авариями является аварии с участием устройств, в которых используется контролируемая цепная реакция для какой-либо цели. Например, ядерный реактор имеет ядерное топливо, которое благодаря самоподдерживающейся и контролируемой цепной реакции производит тепло, вращает турбины и вырабатывает электричество. Из-за энергии, участвующей в этом процессе, есть возможность для выброса значительного количества радиоактивных материалов и их рассеяния в окружающей среде. Такой выброс и будет «ядерной аварией» и приведет к радиологической чрезвычайной ситуации. Обычно ядерные аварий с выбросами в окружающую среду, очень редки. Однако, они могут привести к масштабной дисперсии радиоактивных материалов.

Радиологические аварии происходят при потере радиоактивных источников, авариях при перевозке радиоактивных источников и материалов, отказе оборудования или человеческих ошибках в эксплуатации источников радиации. Это может привести к радиологической чрезвычайной ситуации, если возникает опасность облучения людей. Источники, которые часто называют «закрытые источники», как правило, представляют собой небольшие металлические контейнеры, в которых находится небольшое количество радиоактивного материала.

Ядерные реакторы и радиологические аварии. Ядерные реакторы являются самым большим источником излучения и источником радиационной опасности. На сегодняшний день для производства ядерной энергии в основном используется цепная реакция деления ядер.  Тяжелое ядро, например, уран-235 (235U), расщепляется на два более легких ядра и несколько нейтронов. Избыток ядерной энергии в конечном итоге превращается в тепловую энергию и затем — в электроэнергию. При этом основной проблемой является безопасность, так как образованные при делении ядра являются радиоактивными.

Рис.2.1 Деление ядра

В настоящее время около 10% всего электричества в мире производится таким образом. В хранилищах находятся около 300 000 тонн высокорадиоактивного отработанного ядерного топлива. Количество отработанного топлива увеличивается ежегодно примерно на 12 000 тонн.


На атомной электростанции источником тепла является ядерный реактор. Источник тепла используется для производства пара. Турбогенератор использует энергию пара для производства электричества. Питательный насос обеспечивает циркуляцию воды через реактор и другие системы.


Ядерное топливо обычно используется в виде двуокиси урана (UO2). Из двуокиси урана изготовлены цилиндрические топливные таблетки. Из этих таблеток собраны тепловыделяющие элементы (стержни), которые образуют топливную сборку. 

Fig.2.2 The nuclear fuel
Рис.2.2 Ядерное топливо

Каждый реактор содержит огромное количество радионуклидов. Если бы они были розданы каждому человеку в мире, люди получили бы значительное облучение. Основные радионуклиды в реакторе — это продукты деления, которые имеют разные свойства: газы — как ксенон-133 (133Xe), летучие элементы — как йод-131 (131I) или цезий-137 (137Cs), или более твердые — как стронций-90 (90Sr) или изотопы плутония. Основной проблемой безопасности реактора является недопущение выброса радионуклидов в окружающую среду.  Четыре барьера безопасности предотвращают выброс радиоактивных продуктов деления из реактора в окружающую среду: топливные таблетки, оболочка тепловыделяющих элементов, корпус реактора и защитное здание (контаймент).

Тепловыделяющие стержни удерживают 99%  продуктов деления в топливных таблетках и  1% — в оболочке. Если активная зона реактора недостаточно для охлаждения покрыта водой, она может перегреться и привести к разрушению оболочки тепловыделяющих элементов, а затем – и к расплавлению топлива. Даже если тепловыделяющие элементы будут разрушены, останутся еще два барьера, ограничивающие выброс радионуклидов в атмосферу. Активная зона большинства реакторов находится в корпусе из стали толщиной около 30 сантиметров. Защитное здание (контаймент) является последним барьером между радиоактивными продуктами и окружающей средой (не все типы реакторов имеют контаймент, и они имеют меньше защитных барьеров). Он сделан из усиленного бетона высокой плотности толщиной около двух метров. Контаймент построен так, чтоб выдержать стихийные бедствия и техногенные аварии (например, падение самолета). Даже если повреждены три первых барьера, контаймент будет препятствовать  значительным выбросам продуктов деления в окружающую среду.

Средняя доза облучения населения за счет всей ядерной промышленности и искусственных радиоактивных источников составляет около 1% от дозы за счет естественной радиации, но это не в случае ядерной или радиационной аварии.

Ядерной или радиационной аварией называют событие, при котором происходит выброс из реактора (установки) значительного количества радионуклидов,  облучение персонала и/или населения.

Радиологические (радиационные) аварии инициируются потерянными источниками излучения, авариями во время перевозки радиоактивных источников или материалов, отказами оборудования или человеческими ошибками при эксплуатации источников излучения. Источники излучения, часто их называют «закрытыми источниками», это, как правило, небольшие металлические контейнеры, в которых запечатано небольшое количество радиоактивного материала. Аварии с потерянными источниками — это когда радиоактивный источник потерян или украден. Люди, найдя эти источники и не зная, что это, могут их даже открыть и  серьезно пострадать от радиационного воздействия.

Ядерные реакторы являются наибольшими источниками радиации и ядерных аварий. Если повреждены барьеры безопасности, препятствующие выбросу радиоактивности из реактора, в первую очередь радиоактивные газы и летучие вещества, такие как 131I или 137Cs, будут выброшены в окружающую среду.

Самые серьезные  ядерные аварии связаны с расплавлением активной зоны реактора. Авария с расплавлением активной зоны реактора возникает, когда тепло, выделяемое  ядерным реактором, превышает количество тепла, которое отводится системой охлаждения, и температура, по крайней мере, одного из ядерных тепловыделяющих элементов превышает температуру его плавления. Авария с расплавлением активной зоны может произойти даже после того, как реактор остановлен, потому что топливо продолжает выделять тепло за счет распада радионуклидов. Когда ядерный реактор остановлен,  цепная реакция ядерного деления не происходит, однако очень мощный источник тепла по-прежнему будет существовать за счет радиоактивного распада продуктов деления в активной зоне. В момент остановки реактора доля тепла распада будет составлять около 6,5% от полной мощности реактора, если он имел длительную и устойчивую историю эксплуатации. Через один час после остановки реактора  доля тепла распада будет составлять около 1,5% от полной мощности реактора. Через день тепло распада уменьшится до 0,4%, и через неделю оно будет лишь 0,2%. Темпы производства тепла будут и далее медленно снижаться с течением времени, скорость зависит от соотношения различных продуктов деления в реакторе и их соответствующих периодов полураспада.

Нагревание топливных таблеток приводит к выходу из них некоторых продуктов деления. Радиоактивные ксенон и йод быстро покинут топливные таблетки, количество 134Cs и 137Cs в промежутке между оболочкой и топливом будет увеличиваться. Если оболочка из циркониевого сплава, в которой находятся топливные таблетки, будет повреждена, то происходит выброс радиоактивных газов, йода и цезия.

Потенциальная опасность от аварии на ядерном реакторе — воздействие радиации. Это воздействие может исходить от выброса радиоактивных материалов из реактора в атмосферу, обычно такой выброс характеризуется формированием шлейфа (облака). Размер загрязненной выбросом области определяется количеством и свойствами выброшенного из реактора радиоактивного материала, направлением и скоростью ветра, погодными условиями — дождь, снег, которые могут быстро осаждать радиоактивные материалы на землю, вызывая увеличение плотности выпадения радионуклидов. Значительное загрязнение может быть на расстоянии до 30 км от места аварии.

Дозы облучения, которые могут быть получены населением в первые дни после аварии на ядерном реакторе, поступают в основном из пяти основных источников:

1) внешнего гамма-излучения от радиоактивного облака или шлейфа, называемое свечение облака;

2) внешнего гамма-излучения от радиоактивного материала, выпавшего из облака на землю, называемое свечение земли;

3) внешнего бета и гамма-излучения от радиоактивного материала на коже, одежде, зданиях или деревьях;

4) внутреннего облучения от вдыхания радиоактивных веществ в облаке;

5) внутреннего облучения от питья загрязненной воды и потребления загрязненных продуктов питания.

Во время выброса дозы облучения от свечения облака, свечения земли, загрязненной кожи, одежды и вдыхания радиоактивных веществ являются основными источниками опасности.  После того, как облако прошло, дозы от свечения земли и потребления в пищу загрязненных продуктов, особенно молока, становятся наиболее опасными.

Дозы от внешнего и внутреннего облучения можно предотвратить или уменьшить введением срочных защитных мер.  Это защитные меры, которые должны быть выполнены безотлагательно или немедленно. Они включают: укрытие, эвакуацию и блокирование щитовидной железы. Дозы от питания можно уменьшить путем ограничения потребления местных (загрязненных) продуктов питания.

 

 

Ядерные реакторы (энергетические, военные или исследовательские) являются основными источниками излучения. Радиоактивность внутри ядерного реактора в миллионы раз больше, чем в других искусственных источниках излучения. Хотя строительство и эксплуатация ядерных реакторов тщательно контролируется и регулируется, аварии, хотя очень мало вероятны, однако возможны. Потенциальная опасность от аварии ядерного реактора это облучение. Оно может быть результатом выброса радиоактивных веществ из реактора в окружающую среду, как правило, в виде радиоактивного облака. Размеры облака определяются количеством выброшенного радиоактивного материала, направлением ветра и его скоростью, и погодными условиями (например, дождь, снег и т.д.), которые будут быстро осаждать радиоактивные
материалы на землю, в результате чего увеличится загрязнение радионуклидами поверхности земли. Значительное загрязнение может произойти на расстоянии до 30 километров от места аварии.

Радиологические аварии могут произойти там, где радиоактивные материалы используются, хранятся или транспортируются. В дополнение к ядерной энергетике это заводы, больницы, университеты, научно-исследовательские лаборатории, промышленные предприятия, автомагистрали, железные дороги и судостроительные верфи, где могут произойти радиологические аварии. Радиоактивных источников часто используются в промышленных датчиках (например, датчиках влаги и плотности). Если эти датчики или другое оборудование, содержащее радиоактивные источники, неправильно утилизировано, отправлено для переработки в качестве металлолома, то радиоактивный источник может быть «потерян» и привести к облучению людей. Это одна из наиболее часто встречающихся ситуаций, приводящих к радиоактивному загрязнению партий металлолома. Если металлургический комбинат расплавит источник, это приведет к загрязнению всей партии металла, оборудования и установки. Особенно важно, что это может привести к облучению работников или пользователей.

Имели место также случаи, когда ничего не подозревающие люди находили радиоактивные источники, не зная, что это такое, хранили их или даже пытались открыть, в результате серьезно пострадали от облучения. В некоторых космических спутниках используются радиоактивные материалы в качестве источника энергии для длительных космических полетов. Во время запуска или вхождения спутников в атмосферу есть вероятность аварии, в результате которой произойдет рассеивание радиоактивных материалов.

Радиация используется в медицине, военными и в промышленности. Основными пользователями радиации являются:

  • ядерные реакторы и их вспомогательные объекты, например, заводы по производству ядерного топлива
  • медицинские учреждения, такие как больницы и фармацевтические предприятия,
  • научно-исследовательские и учебные заведения,
  • объекты по производству ядерного оружия.

Более 400 ядерных энергетических реакторов находятся в эксплуатации во всем мире (см. https://cnpp.iaea.org/pages/index.htm).

26 апреля 1986 года на энергоблоке № 4 Чернобыльской АЭС бывшей Украинской Республики Союза Советских Социалистических Республик, вблизи общих границ Беларуси, России и Украины произошла самая серьезная авария в истории ядерной промышленности. Основные выбросы радионуклидов из реактора продолжались 10 дней после взрыва 26 апреля. Они содержали радиоактивные газы, конденсированные аэрозоли и частицы топлива. Суммарная активность выброшенных радиоактивных материалов, составила около 14×1018 Бк. Более 200 тысяч квадратных километров Европы была загрязнена 137 Cs  с уровнями выше 37 кБк/м2. Большая часть этой территории находится в 3-х наиболее пострадавших странах – Беларуси, России и Украине. Более 100 000 человек в Беларуси, Украине и России были эвакуированы из загрязненной зоны и около 5 миллионов были облучены. Во Франции, Германии, Польши и других европейских стран, были реализованы меры радиационной защиты.

Синдром острой лучевой болезни (ОЛБ) был диагностирован у 134 аварийных работников, подвергшихся облучения всего тела от 1 до 16 Гр. Двадцать восемь пациентов умерли в течение трех месяцев после облучения. Рак щитовидной железы у тех, кто подвергся облучению 131I в детском возрасте, признается как основной медицинский эффект аварии, что подтверждено результатами многих национальных и международных исследований. За 25 лет после аварии в Беларуси, России и Украине были диагностированы почти 6 000 случаев рака щитовидной железы у лиц в возрасте до 18 лет на момент аварии. (Подробнее http://www.tesec-int.org/Chernobyl.htm )

Ядерная авария на Фукусиме-1 (Dai-ichi) была результатом серии отказов оборудования, вызванных последствиями сильного землетрясения магнитудой 9.0 баллов и цунами. Вскоре появились признаки частичного расплавления активной зоны реакторов 1, 2 и 3; взрывы водорода разрушили верхнюю часть зданий реакторов 1, 3 и 4; взрыв повредил контаймент реактора 2; несколько пожаров возникли в здании реактора 4. Несмотря на то, что изначально они были остановлены, реакторы 5 и 6 начали перегреваться. Топливные стержни, хранящиеся в бассейнах-охладителях в каждом здании реактора, также начали перегреваться, так как уровень воды в бассейнах упал.

Общий выброс из реакторов АЭС Фукусима-1 был оценен как 0,16×1018 Бк. для 131I и 0,015×1018 Бк. для 137Cs. Около 7 800 аварийных рабочих получили среднюю дозу приблизительно 7,7 мЗв. Зафиксировано, что тридцать человек получили дозы более    100 мЗв. Сообщалось, что трое рабочих получили радиационные ожоги на ногах от непредусмотренного облучения сильно загрязненной водой в подвале турбинного зала. Чтобы избежать возможного облучения населения, японские власти приняли предупредительные меры — объявили эвакуацию вначале в зоне 3 км, затем — 10 км и наконец, — в 20 км от станции, а также об укрытии и подготовке к эвакуации вначале в зоне 20 км, затем — 30 км от станции. В конечном итоге более 70 000 человек были эвакуированы после аварии.

Наибольшая промышленная авария в Соединенных Штатах произошло на атомной станции в Три Майл Айленд в 1979 году. В результате неисправности оборудования и ошибки оператора, клапан заклинило, что позволило охлаждающей воде уйти и оставить реактор без охлаждения на более чем 2 часа. Эта радиоактивная вода, около миллиона галлонов, оказались на подземных этажах конфаймента и вспомогательных зданий. Без охлаждения топливные сборки и некоторые из топливных таблеток расплавились. Большое количество радиоактивных материалов были выброшено в помещение конфаймента.

Радиологические аварии происходят из-за потерь источников излучения, аварий при перевозке радиоактивных источников и материалов, отказов оборудования или человеческих ошибок при эксплуатации радиационных источников. Одна из наиболее тяжелых радиологических аварий произошла в сентябре 1987 года, Гоянии, Бразилия. Установка для лучевой терапии была оставлена в клинике, которая была снесены. Установка имела источник цезия-137 активностью 5×1013 Бк, заключенный в двух вложенных друг в друга контейнерах из нержавеющей стали, так что образовывали капсулу диаметром 5 см. Два человека разобрали установку и извлекали источник, принесли его домой и открыли. На 21 сентября материал источника был извлечен и распределен между несколькими людьми, некоторые из которых наносили его на кожу. Около 112800 человек были обследованы, из них 129 оказались загрязненными, 9 человек погибли.

Основные негативные последствиями ядерных или радиологических (радиационных) аварий следующие:

  • последствия для здоровья: детерминированные и стохастические эффекты,
  • психологические,
  • экологические,
  • социальные и экономические

Последствия для здоровья. Есть два основных типа физических последствий для здоровья, связанных с воздействием радиации.

  • Детерминированные эффекты

Детерминированные эффекты — это результат острого облучения, которое является результатом воздействия большой однократной дозы, или серии доз, за короткий период времени. В большинстве случаев значительное острое облучение может вызвать как непосредственные, так и отдаленные эффекты.

Для людей и других млекопитающих острое облучение, если оно достаточное, может вызвать быстрое развитие острой лучевой болезни (ОЛБ), которая проявляется в желудочно-кишечном расстройстве, бактериальной инфекции, кровоизлияниях, анемии и других признаках. Непосредственные проявления происходят относительно быстро (в течение дней, недель) после воздействия большой дозы при высокой мощности дозы. При большой мощности дозы повреждения ткани от радиации является настолько обширными, что телу не хватает времени для восстановления тканей, и таким образом эффекты становятся видимыми со многими признаками термических ожогов, но значительно более глубокими и продолжительными.  Детерминированные эффекты часто локализованы на теле в зависимости от схемы облучения и проникновения излучения. Отдаленные биологические эффекты могут включать катаракту, временное бесплодие, рак и генетические эффекты.

  • Стохастические эффекты

Второй тип последствий для здоровья, который может быть вызван облучением, это так называемые стохастические эффекты, такие как рак или наследственные изменения у будущих детей. Такого рода эффекты характеризуются их поздним появлением после воздействия (несколько лет до десятилетий), важно, что их появление не обязательное. Облучение может вызвать повреждение клеток тела, которые не видны, но приводят к изменению функционирования этих клеток. Эти изменения, например рак, могут произойти в гораздо более поздние сроки. Смысл утверждения — могут произойти – состоит в том, что он не обязательно произойдет. Для стохастических эффектов вероятность тем больше, чем выше дозы облучения. Так что при малых дозах есть очень мало шансов развития рака, при очень больших дозах, существует более высокая вероятность. Вместе с тем не существует никакой «безопасной» дозы, или пороговой дозы, ниже которой рака не бывает. Кроме того, существует кумулятивная дозы, которая влияет на вероятность развития рака, а не мощность дозы (по крайней мере, не сильно).

Ядерные и радиологические аварии имеют и другие последствий не только прямое физическое воздействие на людей.

Психологические эффекты на здоровье всегда сопровождают ядерные или радиологические аварии, независимо от того, получило ли лицо значительное облучение. Некоторые защитные меры, принятые в ходе Чернобыльской аварии для сокращения радиологического риска для здоровья, такие, как переселения, в некоторых случаях, принесли больше вреда, чем пользы из-за психологического воздействия на здоровье, вызванных стрессом и тревожностью.

Экологические последствия

Когда земля, вода или воздух становятся загрязненными радиоактивными материалами, это создает экологическую угрозу для окружающей среды. Обычно это излучение не влияет на экосистемы, хотя очень высокие уровни могут вызвать повреждения отдельных растений и животных. Более проблематичным является воздействие на окружающую среду контрмер, которые были приняты для защиты человека. Кроме того, когда среда становится загрязненной радиоактивными материалами, независимо от того, что уровни очень маленькие, есть опасения среди населения, которое продолжают там жить. Более того, экологические процессы, такие как энергия ветра и рек может переносить радиоактивные материалы из одного места в другое, что вызывает дальнейшие проблемы.

Социальные и экономические последствия

Любые контрмеры, принимаемые для решения проблем здравоохранения или окружающей среды будут связаны с затратами, будут ли это прямые расходы на защитные меры, или потери экономики от сокращения производственных площадей. Вместе с последствиями для здоровья и воздействием на окружающую среду, аварии сопровождаются социальными последствиями, связанными с принятыми контрмерами, и ясно, что последствия зачастую больше, чем только последствия для здоровья.

Все усилия должны быть приняты для предотвращения и смягчения последствий ядерных или радиологических аварий. Наиболее тяжелые последствия аварий происходят в результате потери контроля над ядерным реактором, цепной ядерной реакцией, радиоактивным источником или другим источника излучения. Следовательно, чтобы обеспечить самую низкую вероятность аварии с тяжелыми последствиями, следующие меры должны быть приняты:

  • предотвратить возникновение отказов или ненормальных условий (в том числе нарушений безопасности), которые могут привести к такой потере контроля;
  • предотвратить развитие любых таких отказов или ненормальных условий, которые произошли;
  • предотвратить потерю или контроль над радиоактивным источником или другими источниками излучения.

Готовность, реагирование и оказание помощи являются основными инструментами минимизации последствий радиологических чрезвычайных ситуаций. Основными целями готовности и реагирования в случае ядерной или радиационной чрезвычайной ситуации являются:

  • обеспечить, чтобы для всех возможных инцидентов, радиационные риски были незначительные,
  • для любых инцидентов, которые произошли, были приняты все практические меры по смягчению каких-либо последствий для жизни и здоровья людей и окружающей среды.

Лицензиаты, работодатели, регулирующий ядерную безопасность орган и соответствующие ветви власти должны установить, заранее меры для обеспечения готовности и реагирования в случае ядерной или радиологической чрезвычайной ситуации на объекте, на местном, региональном и национальном уровнях и, в случае соглашений между государствами, на международном уровне. Оказание помощи, как правило, продолжительный процесс. Безопасность является вопросом первостепенной важности, как для ментального, так и для физического благополучия.

Многие уроки были извлечены из опыта Чернобыля в области пост кризисного управления и реабилитации:

  • Социально-экономическое восстановления является наиболее серьезной проблемой в районах, пострадавших в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС.
  • Отсутствие достоверной информации привело к недоверию к власти в целом и, в частности, к официальным заявлениям об уровнях радиоактивного загрязнения,
  • Отсутствие эффективной связи с общественностью также мешает самому процессу восстановления.

Роль достоверной информации остается важной для реабилитации территории и обеспечения защиты населения от радиации.

Эвакуация и переселение более чем 100 тысяч человек привели к психологическому стрессу, однако были оправданы с точки зрения радиационной безопасности.

Более позднее переселение людей с районов, где низкий уровень загрязнения, было менее обоснованным. Этот опыт имеет значение для реагирования на любые будущие аварии, ядерного или другого типа.

Тревога по поводу медико-санитарных последствий радиационного облучения не уменьшилась с течением времени. В пострадавших районах некоторые жители находятся в состоянии беспомощности, пассивности и не в состоянии принимать решения о своем будущем. Необходим инновационный подход для того, чтобы привлечь пострадавшее население к реализации мер по улучшению условий их жизни на загрязненных территориях. Необходимо предоставить информацию для определенных групп лиц, которые могут использовать ее и дать полезные советы пострадавшему населению, с использованием комплексного подхода к здоровому образу жизни, а не только к радиационной опасности.

Ионизирующее излучение действует на людей путем передачи энергии живым тканям, что может причинить вред клеткам или их смерть. В некоторых случаях они могут быть и не повреждены. В других случаях, клетка может выжить, но стать ненормальной, временно или постоянно, или ненормальные клетки могут стать злокачественными.

Большие дозы излучения могут вызвать обширные повреждения клеток и привести к смерти. При меньших дозах, человек или отдельные облученные органы, могут выжить, но так как клетки повреждены, повышается вероятность заболевания раком.

Степень повреждения зависит от общего количества поглощенной в тканях тела энергии (поглощенная доза), продолжительности и мощности дозы облучения, и особенностей органов, подвергшихся воздействию. Проявление последствий облучения низкими или средними дозами радиации могут не проявляться в течение нескольких месяцев или даже лет. Для лейкемии, минимальный период времени между воздействием излучения и проявлением болезни (латентный период) составляет 2 года. Для твердых опухолей, латентный период составляет более 5 лет. Типы эффектов и вероятности их возникновения зависят от того, происходит ли воздействие в течение большей части жизни лица (хроническое), или в течение короткого времени (острое).

Ионизирующее излучение является источником риска для человека, но мы должны его использовать также на благо общества.

Измерение радиоактивности. Для оценки радиологической опасности необходимо измерить дозы внешнего облучения, загрязнение почвы, воды, продовольствия и т.д. Существует широкий спектр инструментов, используемых для измерения различных видов излучения, в различных энергетических диапазонах и с различной точностью. Ниже приведены несколько примеров.

В рентгенографии, например при рентгене грудной клетки, различия в проникающей способности рентгеновских лучей в костной и мышечной ткани порождают изображение на фотопленке или другом устройстве.  Ионизационная камера собирает заряд, производимый излучением в газе. Другие инструменты измеряют сцинтилляции в кристаллах, производимые излучением.

Для оценки внешнего облучения от радиоактивного облака или загрязнения поверхности используются дозиметры.

Для оценки внутреннего облучения мы должны знать концентрацию различных радионуклидов, таких как 131I, 137Cs, 90Sr, 239Pu в воздухе, воде, продуктах питания. Различные радионуклиды имеют различную степень опасности при внутреннем облучении, это зависит от их метаболизма в организме человека и типа излучения (альфа, бета или гамма). Для таких измерений отбираются образцы воды, продовольствия и т.д., подготавливаются и измеряются на гамма-спектрометре или другом детекторе. Для концентрации радионуклидов в воздухе он прокачивается через фильтры и измеряется содержание радионуклидов в фильтре.

Рис.8.1 Полевой гамма-спектрометр
Рис.8.2 Дозиметр

Основным средством по предупреждению аварий является «глубоко эшелонированная защита». Глубоко эшелонированная защита осуществляется в первую очередь благодаря сочетанию целого ряда последовательных и независимых уровней защиты людей и окружающей среды от возможных вредные последствия аварии. Если один из уровней защиты или барьер будет нарушен, последующие уровни или барьеры будут выполнять функции защиты. При правильном применении глубоко эшелонированная защита гарантирует, что ни один технический, человеческий или организационный фактор не может привести к вредному воздействию, комбинация факторов, может привести к значительным отрицательным эффектами, однако имеет очень малую вероятность. Независимая эффективность различных уровней защиты является необходимым элементом глубоко эшелонированной защиты.

Глубоко эшелонированная защита обеспечивается соответствующей комбинацией:

  • эффективной системы управления с упором на безопасность и высокой культурой безопасности,
  • адекватным выбором места, хорошей конструкцией и техническими характеристиками обеспечения безопасности, разнообразием и избыточностью, главным образом за счет использования:
  • проектирования, технологий и материалов высокого качества и надежности,
  • систем защиты, контроля и наблюдений,
  • сочетания собственных и инженерных систем безопасности,
  • всесторонних оперативных процедур и практики, а также процедур аварийного управления.

Смягчение последствий ядерных или радиологических аварий это меры, направленные на ограничение неблагоприятного воздействия ядерной или радиационной аварии. Они базируются на двух основных компонентах:

  • аварийное планирование на площадке опасного объекта и за пределами площадки опасного объекта,
  • оповещение населения.

Практическими задачами аварийного планирования на площадке опасного объекта и за ее пределами являются:

  • восстановить контроль над ситуацией,
  • предотвратить или смягчить последствий на месте происшествия;
  • предотвратить возникновение детерминированных последствий облучения для здоровья персонала и населения,
  • оказать первую помощь и обеспечить лечение лучевых поражений,
  • предотвратить, насколько это возможно, возникновения стохастических последствий облучения для здоровья населения,
  • предотвратить, насколько это возможно, возникновение неблагоприятного не-радиологического воздействия на отдельных людей и население,
  • защитить, по мере возможности, окружающую среду и собственность, а также
  • подготовиться, насколько это возможно, для возобновления нормальной социальной и экономической деятельности.

Есть три общих руководящих принципов для контроля воздействия ионизирующего излучения  в случае радиологической чрезвычайной ситуации:

  • сведение к минимуму времени воздействия,
  • обеспечить максимальное расстояние от источника излучения,
  • защитить себя от источника излучения.

Время является важным фактором для ограничения облучения населения и аварийный персонал. Чем меньше время пребывания в поле излучения, тем меньше полученная доза.

Стратегии по уменьшению опасности для населения в случае самой тяжелой, с разрушением активной зоны реактора аварии, это:

до или сразу после выброса радиоактивности, в зависимости от ситуации на АЭС

  • эвакуировать или поместить в подходящее укрытие население в 3 — 5 км. зоне,
  • обеспечить йодную профилактику возле станции,

после выброса

  • обеспечить срочный мониторинг, для того, чтоб найти области, необходимые для дальнейших защитных мероприятий,
  • ограничить потребления продуктов питания местного производства в зоне до 300 км., следуя результатам мониторинга,
  • провести проверку, что ограничения в еде и переселение обеспечены.

На объектах с самыми высокими радиологическими рисками (например, ядерные реакторы) определяется две основные области аварийного планирования — на площадке опасного объекта и за пределами площадки опасного объекта.

На площадке опасного объекта — это район вокруг объекта в пределах периметра безопасности, забора или другого маркера собственности. Это также может быть контролируемой зоной вокруг радиоактивного источника или загрязненной территории. Это область под непосредственным контролем объекта или оператора. Для чрезвычайных ситуаций при транспортировке источников или чрезвычайных ситуаций, связанных с неконтролируемыми источниками или локализованных загрязнений, может и не быть площадки опасного объекта, определяемой в начале чрезвычайной ситуации.

За пределами площадки опасного объекта — это область за пределами площадки опасного объекта.

Для объектов, где возможен существенный выброс и облучение населения за пределами площадки объекта, уровень планирования будет меняться в зависимости от расстояния до объекта. Для этих объектов, существуют три зоны аварийного планирования:

Зона предупредительных мер (ЗПМ)

Это заранее определенный район вокруг объекта, где срочные защитные действия были запланированы и будут осуществляться сразу же после объявления общего чрезвычайного положения. Цель состоит в том, чтобы существенно уменьшить риски серьезных детерминированных эффектов на здоровье людей, принимая защитные действий в этой зоне до или вскоре после выброса.

Зона планирования срочных защитных действий. (ЗПСД)

Это заранее определенный район вокруг объекта, где все подготовлено для оперативного выполнения срочных защитных действий, основанных на данных экологического мониторинга и оценки состояния объекта, цель состоит в том, чтобы предотвратить дозы, указанные в международных стандартах.

Зона планирования ограничений использования продуктов питания. (ЗПОП)

Это область, где все подготовлено для эффективного осуществления защитных мероприятий, направленных на снижение риска стохастических эффектов на здоровье людей от употребления загрязненных продуктов питания местного производства. Защитные действия, такие как переселение, ограничение употребления загрязненных продуктов питания местного производства и сельскохозяйственных контрмер должны базироваться на экологическом мониторинге и отборе проб продуктов питания. Эта зона определяется примерно как круг вокруг объекта, ее границы определяются местными ориентирами (например, дорог или рек), чтобы легко идентифицировать во время принятия мер. Важно отметить, что зона не обрывается на государственных границах. Размер зоны определяется на основе анализа возможных последствий. Предыдущие исследования также обеспечивают основу для общих размеров зон вокруг ядерного реактора:

ЗПМ 3 — 5 км., ЗПСД 25 км., ЗПОП 300 км. (Method for Developing Arrangements for Response to a Nuclear or Radiological Emergency, EPR-METHOD (2003), IAEA, VIENNA, 2003, ISBN 92–0–111503–2)

Основные-Знания-О-Ядерной-Опасности.pdf