Причинами проектных аварий, как правило, являются исходные события, связанные с нарушением барьеров безопасности, предусмотренных проектом каждого реактора. Именно в расчете на эти исходные события и строится система безопасности АЭС.
Первый тип аварий - нарушение первого барьера безопасности, а проще - нарушение герметичности оболочек твэлов (тепловыделяющих элементов) из-за кризиса теплообмена или механических повреждений. Кризис теплообмена - это нарушение температурного режима (перегрев) твэлов.
Второй тип аварий - нарушение первого и второго барьеров безопасности. При попадании радиоактивных продуктов в теплоноситель вследствие нарушения первого барьера дальнейшее их распространение останавливается вторым, который образует корпус реактора.
Третий тип аварий - нарушение всех барьеров безопасности. При нарушенных первом и втором барьерах теплоноситель с радиоактивными продуктами деления удерживается от выхода в окружающую среду третьим барьером - защитной оболочкой реактора. Под ним понимается совокупность всех конструкцией, систем и устройств, которые должны с высокой степенью надежности обеспечить локализацию выбросов.
Ядерную аварию может вызвать также образование критической массы при перегрузке, транспортировке и хранении твэлов. всех барьеров безопасности.
Последствия аварий на РОО
Основными поражающими факторами радиационных аварий являются:
воздействие внешнего облучения (гамма - и рентгеновского; бета – и гамма-излучения; гамма - нейтронного излучения и др.);
внутреннее облучение от попавших в организм человека радионуклидов (альфа - и бета-излучение);
сочетанное радиационное воздействие как за счет внешних источников излучения, так и за счет внутреннего облучения;
комбинированное воздействие как радиационных, так и нерадиационных факторов (механическая травма, термическая травма, химический ожог, интоксикация и др.).
После аварии на радиоактивном следе основным источником радиационной опасности является внешнее облучение. Ингаляционное поступление радионуклидов в организм практически исключено при правильном и своевременном применении средств защиты органов дыхания.
Внутренне облучение развивается в результате поступления радионуклидов в организм с продуктами питания и водой. В первые дни после аварии наиболее опасны радиоактивные изотопы йода, которые накапливается щитовидной железой. Наибольшая концентрация изотопов йода обнаруживается в молоке, что особенно опасно для детей.
Через 2-3 месяца после аварии основным агентом внутреннего облучения становится радиоактивный цезий, проникновение которого в организм возможно с продуктами питания. В организм человека могут попасть и другие радиоактивные вещества (стронций, плутоний), загрязнение окружающей среды которыми имеет ограниченные масштабы.
Характер распределения радиоактивных веществ в организме:
накопление в скелете (кальций, стронций, радий, плутоний);
концентрируются в печени (церий, лантан, плутоний и др.);
равномерно распределяются по органам и системам (тритий, углерод, инертные газы, цезий и др.);
радиоактивный йод избирательно накапливается в щитовидной железе (около 30%), причем удельная активность ткани щитовидной железы может превышать активность других органов в 100-200 раз.
Основными параметрами, регламентирующими ионизирующее излучение, является экспозиционная, поглощенная и эквивалентная дозы.
Экспозиционная доза - основана на ионизирующем действия излучения, это - количественная характеристика поля ионизирующего излучения. Единицей экспозиционной дозы является рентген (Р). При дозе 1Р в 1см2 воздуха образуется 2,08 · 109 пар ионов. В международной системе СИ единицей дозы является кулон на килограмм (Кл/кг) · 1Кл/кг=3876 Р.
радиационная авария облучение дозиметрический
Поглощенная доза - количество энергии, поглощенной единицей массы облучаемого вещества. Специальной единицей поглощенной дозы является 1 рад. В международной системе СИ - 1 Грей (Гр).1 Гр=100 рад.
Эквивалентная доза (ЭД) - единицей измерения является бэр. За 1 бэр принимается такая поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, которая при хроническом облучении вызывает такой же эффект, что и 1 рад рентгеновского или гамма-излучения. В международной системе СИ единицей ЭД является Зиверт (Зв).1 Зв равен 100 бэр.
Организм человека постоянно подвергается воздействию космических лучей и природных радиоактивных элементов, присутствующих в воздухе, почве, в тканях самого организма. Уровни природного излучения от всех источников в среднем соответствуют 100 мбэр в год, но в отдельных районах - до 1000 мбэр в год.
Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) рекомендовала в качестве предельно допустимой дозы (ПДД) разового аварийного облучения 25 бэр и профессионального хронического облучения-до 5 бэр в год и установила в 10 раз меньшую дозу для ограниченных групп населения.
Для оценки отдаленных последствий действия излучения в потомстве учитывают возможность увеличения частоты мутаций. Доза излучения, вероятнее всего удваивающая частоту самопроизвольных мутаций, не превышает 100 бэр на поколение. Генетически значимые дозы для населения находятся в пределах 7-55 мбэр/год.
При общем внешнем облучении человека дозой в 150-400 рад развивается лучевая болезнь легкой и средней степени тяжести; при дозе 400-600 рад - тяжелая лучевая болезнь; облучение в дозе свыше 600 рад является абсолютно смертельным, если не используются меры профилактики и терапии.
При облучении дозами 100-1000 рад в основе поражения лежит так называемый костномозговой механизм развития лучевой болезни. При общем или локальном облучении живота в дозах 1000-5000 рад - кишечный механизм развития лучевой болезни с превалированием токсемии
При остром облучении в дозах более 5000 рад развивается молниеносная форма лучевой болезни. Возможна смерть "под лучом" при облучении в дозах более 20 000 рад. При попадании в организм радионуклидов, происходит инкорпорирование радиоактивных веществ. Опасность инкорпорации определяется особенностями метаболизма, удельной активностью, путями поступления радионуклидов в организм. Наиболее опасны радионуклиды, имеющие большой период полураспада и плохо выводящиеся из организма, на пример радий-266, плутоний-239. На поражающий эффект влияет место депонирования радионуклидов: стронций-89 и стронций-90 - кости; цезий-137 - мышцы.
При авариях на ядерно-опасных объектах суммарную дозу облучения населения можно условно представить следующим образом:
Д = Д внешн (ом) +Д внешн (к) +Д внутр (ингал) +Д внутр (пища, вода),
Где Д внешн (ом) - доза внешнего облучения соответственно от радиоактивного облака и загрязненной местности;
Д внешн (к) - доза внешнего облучения от радиоактивной пыли, попавшей на кожные покровы человека;
Д внутр (ингал) - доза внутреннего облучения, полученная через органы дыхания (йод-131);
Д внутр (пища, вода) - доза внутреннего облучения, полученная с пищей и водой, загрязненными радионуклидами долгоживущих элементов (цезия, стронция, плутония).
3.ПОСЛЕДСТВИЯ АВАРИЙ НА РОО
Радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Основными специфическими явлениями и факторами, обусловливающими экологические последствия при радиационных авариях и катастрофах, служат радиоактивные излучения из зоны аварии, а также из формирующегося при аварии и распространяющегося в приземном слое облака (облаков) загрязненного радионуклидами воздуха; радиоактивное загрязнение компонентов окружающей среды.
Воздушные массы, двигавшиеся 26 апреля 1986 г. на запад, 27 апреля на север и северо-запад, 28–29 апреля от северного направления повернули на восток, юго-восток и далее 30 апреля юг (на Киев).
Последующее длительное поступление радионуклидов в атмосферу происходило за счет горения графита в активной зоне реактора. Основной выброс радиоактивных продуктов продолжался в течение 10 суток. Однако истечение радиоактивных веществ из разрушенного реактора и формирование зон загрязнения продолжались в течение месяца. Долгосрочный характер воздействия радионуклидов определялся значительным периодом полураспада. Осаждение радиоактивного облака и формирование следа происходили длительное время. В течение этого времени изменялись метеорологические условия и след радиоактивного облака приобрел сложную конфигурацию. Фактически сформировались два радиоактивных следа: западный и северный. Наиболее тяжелые радионуклиды распространялись на запад, а основная масса более легких (йод и цезий), поднявшись выше 500–600 м (до 1,5 км), была перенесена на северо-запад.
В результате аварии около 5% радиоактивных продуктов, накопившихся за 3 года работы в реакторе, вышли за пределы промышленной площадки станции. Летучие изотопы цезия (134 и 137) распространились на огромные расстояния (значительное количество по всей Европе) и были обнаружены в большинстве стран и океанах Северного полушария. Чернобыльская авария привела к радиоактивному загрязнению территорий 17 стран Европы общей площадью 207,5 тыс. км2, с площадью загрязнения цезием выше 1 Кю/км2.
Если выпадения по всей Европе принять за 100%, то из них на территорию России пришлось 30%, Белоруссии — 23%, Украины — 19%, Финляндии — 5%, Швеции — 4,5%, Норвегии — 3,1%. На территориях России, Белоруссии и Украины в качестве нижней границы зон радиоактивного загрязнения был принят уровень загрязнения 1 Кю/км2.