Главная / Рефераты / Рефераты по экологии
Реферат: Оценка радиационной опасности трития от различных ядерных объектов (Предприятия "Маяк", АЭС и ядерных хранилищ)
Notice: Undefined variable: ref_img in /home/area7ru/area7.ru/docs/referat.php on line 323
Оценка радиационной опасности трития от различных ядерных объектов (Предприятия "Маяк", АЭС и ядерных хранилищ) Фомин Геннадий Васильевич, старший научный сотрудник ГНЦ РФ Институт биофизики
Установлено, что удельный вклад поступления трития с вдыхаемым воздухом и через кожные покровы составляет 15-20% от дозы, обусловленной фактическим содержанием трития в организме. С продуктами питания и питьевой водой поступает 80-85% этого радионуклида, обладающего большой миграционной способностью.
Дозы облучения детей за счет трития в водной фазе организма находились в пределах 10-63 мкЗв/год и составляли 1-6,5 % от предела дозы для населения, установленного НРБ-99, хотя и превышали фоновые величины в 10-20 раз.
Учитывая создавшееся в изучаемом районе относительно равновесное локальное загрязнение тритием в течение многих лет объектов окружающей среды, необходимо интенсифицировать разработку методики экспрессного определения в биосредах органически связанного трития и развернуть исследование перехода по пищевым цепям органически связанного трития, уровни накопления которого в белковых фракциях организма оцениваются нерепрезентативно, а дозы облучения за счет связанной в молекулах ДНК фракции трития17 могут вносить дополнительно 60% и более к величине дозы, обусловленной поступлением третированной воды. Но именно эти 60%, по современным данным, ответственны за те вредные последствия для здоровья населения, которые заставляют ужесточать нормативы содержания его в виде НТО в экологических объектах.
Исследования радиационно-гигиенической опасности атмосферного трития в районе первого отечественного завода по регенерации ядерного топлива проводятся нами в течение многих лет и позволяют отметить, что уровни загрязнения воздуха тритием за этот период колебались от 28,3 Бк/м3 (1980 г.) до 5,4 Бк/м3 (1999 г.) и в 2-40 раз превышали аналогичные концентрации в контроле (рис. 1).
Концентрации трития в воздухе жилого района вблизи завода РТ-1 несколько уменьшились по сравнению с доконверсионным периодом, что вполне объяснимо снижением объемов переработки.
Влияние завода по регенерации отработанного ядерного топлива (РТ-1) на формирование локального и глобального загрязнения тритием атмосферы и гидросферы в районе его расположения нельзя охарактеризовать однозначно. Так, в предпусковой период завода РТ-1 объемная активность трития составляла 22,5 Бк/м3, а в первый год работы РТ-1 - 12,9 Бк/м3. В последующие годы также не представилось возможным выявить корреляционные связи между величинами вентиляционного выброса в атмосферу из труб РТ-1.
Распространение загрязняющих веществ от водоемов-хранилищ в подземные воды контролируется сетью наблюдательных скважин.
Самые первые годы работы ПО "Маяк" были периодом максимальных выбросов. Ввиду отсутствия системы измерения, вернее разработанных методов измерения, а также отсутствия концепции о негативной роли выбросов соответствующие измерения не проводились. Лишь к 1958-1959 гг. были разработаны основные подходы к оценке состояния окружающей среды, к оценке радиоактивных выбросов.
В 1967 г. была организована система наблюдений за атмосферными выпадениями службой Гидромета, ОНИСом, лабораторией ПО "Маяк".
В зоне влияния ПО "Маяк" действует система мониторинга ПО "Маяк", в том числе за основными дозообразующими радионуклидами и тритием. Наблюдения за радиоактивным загрязнением подземных вод от оз. Карачай и водоема 17 ведет также специализированная гидрогеологическая экспедиция.
Концентрации в 4-25 раз выше глобального фонового уровня загрязнения поверхностных водоемов тритием в анализируемые годы. В восточном направлении границы распространения загрязнения тритием несколько дальше, так как на данной территории преобладают ветра западной четверти.
В таблице 4 представлены концентрации трития в реках Челябинской и соседних с ней областей. Река Теча имеет более высокие концентрации трития в верховьях. По мере удаления от истока концентрации трития в реке падают, что указывает на источник загрязнения, находящийся в верхнем течении реки.
В остальных водотоках концентрации трития ниже, чем в озерах. Это объясняется более быстрыми процессами разбавления вод в реках. Учитывая вышеприведенные результаты авторами цитируемой работы были сделаны следующие выводы:
Тритий и его образующие представляют серьезную опасность для населения, проживающего на территории Челябинской области и особенно вблизи предприятий ядерного топливного цикла ПО "Маяк". Тритий, попадая в окружающую среду, проникает в организм человека через воздух, продукты питания, питьевую воду.
Учитывая достаточно большую подвижность трития в окружающей среде, а также его высокую биологическую активность, можно отметить потенциальную опасность этого радионуклида для окружающих ПО "Маяк" территорий при его воздушно-водном (атмосферном, наземном и подземном) пути распространения из промышленных водоемов. В связи с тем, что по большинству водоемов ПО "Маяк" отсутствуют нормативы, нет возможности сделать вывод о степени воздействия деятельности предприятия и степени его опасности для прилегающих территорий. Отмечается превышение норм ДКб загрязнения подземных вод тритием, в т.ч. скважин, расположенных в южном направлении от водоема В-9. Необходимо разработать и внедрить на ПО "Маяк" технологии, позволяющие исключить попадание жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в окружающую среду.
Данные многолетних наблюдений показали, что обнаружен высокий уровень концентрации трития в организме детей, проживающих в разных населенных пунктах, удаленных от предприятия на расстоянии более 150 км. Спада концентрации трития в организме детей по мере удаления от источника выбросов не наблюдается. Это еще раз подчеркивает необходимость контроля, ведения постоянного мониторинга на всей территории Челябинской области и за ее пределами.
По заключению специалистов, тритий следует рассматривать как ведущий радионуклид по вкладу в эффективные дозы облучения населения за период деятельности ПО "Маяк".
Кроме того, следует отметить, что потенциальная опасность облучения населения за счет трития будет возрастать при продолжающихся работах на предприятиях ЯТЦ и вводе в эксплуатацию новых реакторов АЭС, особенно на быстрых нейтронах. Если в настоящее время эффективная эквивалентная доза, обусловленная тритием, не превышает в среднем на одного человека 0,05% от естественного фона, то с увеличением числа работающих реакторов во всех странах она может через 60-70 лет достигнуть 1%. Это без учета потенциальной возможности возникновения радиационных аварий.
Тритий АЭС К роли трития от АЭС относятся по-разному. Сначала представим консервативное мнение Егорова Ю.А., представителя ГФУП "Концерн "Роснергоатом" (статья "Тритий в природно - техногенной среде "АЭС - окружающая среда". Журнал " Региональная экология" N1-2,2002, с 13).
"Тритий, образующийся при работе АЭС и частично поступающий за ее пределы с газообразными (в атмосферу) и жидкими (обычно в водоем-охладитель) отходами, не представляет радиационной опасности для человека (в том числе для индивидуумов из населения, проживающего вблизи АЭС, индивидуумов из критической группы населения), и потому сбросы и выбросы трития с АЭС в окружающую среду не нормируются практически ни одной страной, развивающей ядерную энергетику (кроме стран, применяющих на АЭС тяжеловодные реакторы). Казалось бы, вопросов об опасности трития в регионе АЭС нет. Однако нет-нет, да они (вопросы) вдруг возникают. То это беспокойство кого-либо, а не слишком ли высокая концентрация трития в воде какого-либо водоема-охладителя АЭС и не стоит ли ограничить сбросы трития в водоем?, то это предложение нормировать сбросы и выбросы трития с АЭС, так как по мнению кого-то тритий - чрезвычайно опасный радионуклид!, то это требование (по той же причине) организовать непрерывный контроль за активностью сбрасываемого и выбрасываемого с АЭС трития!, то это еще какие-либо вопросы и предложения, касающиеся трития, образующегося на АЭС, вплоть, например, до официального запрещения купаться в водоеме-охладителе АЭС или потреблять в пищу выловленную в нем рыбу из-за опасности облучения излучением трития. Бывают и такие предложения "специалистов": найти способ и организовать полнопоточную очистку жидких стоков АЭС от трития!
Появление предложений, требований, рекомендаций, замечаний (в том числе экспертизы проектов АЭС) о недостаточном внимании к проблеме трития в проектных, в частности в проектных экологических, материалах АЭС (имеются в виду "Оценка воздействия АЭС на окружающую среду" и "Обоснование экологической безопасности АЭС") и побудило автора еще раз обсудить вопрос об опасности трития, образующегося при работе АЭС, для окружающей АЭС среды, для проживающего вблизи АЭС населения.
Основной источник искусственного трития на Земле - испытания термоядерного оружия. В семидесятых годах из-за ядерных испытаний активность трития на земном шаре во много раз превышала активность естественного трития и составляла примерно 1020 Бк. Это привело к тому, что объемная активность трития, например в дождевой воде, в 1973 г. в северном полушарии составляла (50-60) Бк/л и в среднем в разных водоемах северного полушария объемная активность трития была (10-200) Бк/л. Тритий легко окисляется, поэтому на Земле он присутствует в основном в виде воды (в водоемах), в атмосфере тритий содержится в количестве, не более 0,1 % общего запаса трития на земном шаре и представлен как газообразным тритием, так и парами тритиевой воды. В семидесятых годах и в начале восьмидесятых в специальных экспериментах тритий обнаруживали в приземной атмосфере в форме НТО и в виде газа в количествах (4-25)х10-5 и (4-10)х10-5 Бк/л, соответственно. После прекращения массовых ядерных испытаний содержание трития в атмосфере уменьшилось, уменьшилась и его объемная активность в водоемах и приземной атмосфере. В настоящее время объемная активность глобального, т. е. связанного с ядерными испытаниями, трития в пресноводных водоемах составляет (5-175) Бк/л. Так, в малых озерах Тверской области обнаружено до 75 Бк трития в литре воды, хотя в некоторых - в 10 и более раз меньше. Массовых измерений содержания трития в приземной атмосфере в последние годы не проводили, и содержание трития в атмосферном воздухе в 1994 г. не изменилось по сравнению с 1970- 1980 гг. и составляло 12х10-5 Бк/л (в среднем), т. е. примерно столько же, сколько было определено в 1982 г. в регионе Чернобыльской АЭС и в это же время в регионе Игналинской АЭС.
При работе АЭС тритий образуется в реакторах:
-как продукт тройного деления ядер горючего (при делении ядер 235U на 1 ГВт электрической мощности в реакторе образуется 1,15х1011Бк/сут трития);
-в результате (n, γ)-реакции на ядрах дейтерия, находящегося в теплоносителе- воде;
-при захвате нейтронов ядрами В и Li, находящимися в теплоносителе - воде (при борном регулировании, коррекции водного режима - на АЭС с ВВЭР) и в стержнях регулирования;
-в результате реакции 3Не (п, р)Т в газовом контуре (в газе, заполняющем графитовую кладку) АЭС с РБМК;
в результате (n, T) и (п, р)-реакций быстрых нейтронов на ядрах 14N, 6Li, 10В, 40Са и др., присутствующих в различных материалах, используемых в конструкции реактора.
Часть реакций образования трития протекает непосредственно в реакторной воде (в воде первого контура АЭС с ВВЭР, в воде и пароводяной смеси контура многократной принудительной циркуляции АЭС с РБМК), а часть- в твэлах и стержнях регулирования. Из твэлов и стержней регулирования тритий попадает в реакторную воду при нарушении герметичности оболочек твэлов или стержней регулирования, а также вследствие диффузии - через оболочки или вследствие утечки - через неплотности оболочек. Количество (активность) трития, поступающего из твэлов в теплоноситель, в каждый данный момент различно и зависит как от продолжительности работы реактора, т. е. от количества наработанного в твэлах трития, так и от количества негерметичных твэлов, эксплуатируемых в активной зоне реактора.
На АЭС с ВВЭР с борным регулированием основной реакцией образования трития в теплоносителе является реакция В (п,2α)Т, в отсутствие борного регулирования - реакция активизации дейтерия, т. е. Д (п, γ)Т. На АЭС с РБМК в теплоносителе тритий образуется в основном по реакции Д (п, γ)Т. К тритию, образовавшемуся в теплоносителе, по этим реакциям добавляется тритий утечки из твэлов и стержней регулирования.
Большой разницы между активностью трития в выбросах АЭС с ВВЭР и РБМК (одинаковой мощности) нет. Это обусловлено особенностями контуров, в которых образуется и циркулирует тритий и организацией эксплуатации активной зоны реакторов. Обычно на АЭС с ВВЭР мощность выброса трития и его активность, выбрасываемая, например, за год работы АЭС, несколько больше, чем на АЭС с РБМК. Объемная активность трития в выбросе АЭС с РБМК - 1000 составляет (3-4)х10 -1Бк/л, т. е. мощность выброса трития - максимум порядка 108-109Бк/сут с двух энергоблоков. (В формировании этих значений, естественно, участвует глобальный и естественный тритий, задутый на АЭС приточной вентиляцией.) Поскольку мощность выброса трития невелика, для оценок можно принять, что вне зависимости от типа реактора, работающего на АЭС (технологической схемы АЭС), активность трития, удаляемая с АЭС в атмосферу, за год составляет не более нескольких единиц х1014 Бк, а мощность выброса 107- 109 Бк/сут. Это создает объемную активность трития в приземном слое атмосферы, равную не более нескольких единиц или нескольких десятков Бк/м3. При такой объемной активности трития в приземной атмосфере дозовая нагрузка на индивидуума из населения (верхняя оценка) составит не более 10-8 Зв/год.
Прямые измерения концентрации трития в приземной атмосфере в регионе Чернобыльской АЭС (до аварии 1986 г.) дали значение порядка 5 х10-4 Бк/л, т.е. порядка 0,5 Бк/м3, в других измерениях, например на Игналинской АЭС , - несколько больше, до 1 Бк/м3. Это значит, что оцененная дозовая нагрузка при ингаляции трития примерно в 10 раз меньше указанной ранее и, следовательно, составляет не более 10-3-10-4 допустимой для лиц из ограниченной части населения из-за радиоактивных выбросов АЭС. Примерно такие же значения можно получить по данным для региона Калининской АЭС, где измеренная в 1992 г. объемная активность трития в приземной атмосфере составила 10-4 Бк/л.
Таким образом, приведенные оценки показывают, почему выбросы трития в атмосферу не нормируют и почему нет необходимости контролировать мощность выброса трития с АЭС в атмосферу.
Большая часть трития, наработанного на АЭС, а точнее находящегося в воде первого контура или контура многократной принудительной циркуляции (до 80-85 %), покидает АЭС с жидкими стоками. Поскольку жидкие стоки на большинстве АЭС сбрасываются в водоем-охладитель, в него и поступает тритий, попавший с протечками в стоки: техническую (используемую для охлаждения турбин, другого оборудования), дебалансную и другие удаляемые с АЭС воды. Вполне можно полагать, что за год работы АЭС вода первого контура или контура многократной принудительной циркуляции обновится, и следовательно, весь наработанный и попавший в эти контуры тритий поступит в водоем-охладитель (естественно, за вычетом трития, который был выброшен в атмосферу, но это сравнительно небольшая его доля - не более 20 %).
АЭС и водоем-охладитель - единая система с прямыми и обратными связями между ее блоками - АЭС и водоемом. В этой системе и происходит циркуляция трития, как того, который относится к естественному и глобальному, так и образовавшегося при работе АЭС. Поэтому активность трития, сбрасываемую с АЭС в водоем, можно определить как разность между активностью трития в сбросах жидких стоков с АЭС и активностью трития в воде, забираемой на АЭС из водоема. Добавка трития в воду, взятую на АЭС из водоема, за время ее пребывания на АЭС мала, поэтому сделать это практически не удается. Из-за того, что до пуска АЭС в воде водоема-охладителя активность трития, как правило, не определяли, не удается определить динамику активности во время работы АЭС.
Это определение предполагали сделать на оз. Друкшяй - в водоеме-охладителе Игналинской АЭС, для чего была определена нулевая (до начала работы АЭС) объемная активность трития в воде озера: она составляла (25±5) Бк/л. Объемная нулевая активность трития была определена также в воде водоема-охладителя Чернобыльской АЭС. Она составляла (4-15) Бк/л . Однако последующие наблюдения в течение почти четырех лет работы Чернобыльской АЭС в пределах погрешности определения активности трития не выявили роста его объемной активности, а следовательно, и полной активности трития в воде водоема .
Итак Егоровым Ю.А. приведена информация о поступлении трития с АЭС в окружающую среду, содержании и накоплении его в объектах окружающей среды. Даны оценки радиационных нагрузок для гидробионтов и населения, свидетельствующие об отсутствии опасности трития, поступающего с АЭС (см. также Егоров, Ю. А. Оценка радиационной опасности трития, нарабатываемого на АЭС // Экология пром. произв-ва. - 2003. - N2. - С. 27) .
Иное мнение представлено в отчете Института прикладной экологии: Изучение радионуклидного состава радиационных сбросов и выбросов Калининской АЭС, а также возможного влияния на растительный покров в окрестности отдельных населенных пунктов" 1999г.(авторы Иванов А.Б.Носов А.В.).
... Тритий (Т) по ряду причин занимает особое место в вопросах обеспечения радиационной безопасности АЭС. Во-первых, содержание Т в жидких сбросах при нормальной работе АЭС намного превосходит по абсолютному значению содержание всех остальных нуклидов, а в газообразных выбросах в окружающую среду количество Т уступает только количеству радиоактивных благородных газов (РБГ). Во-вторых, в отличие от химически инертных РБГ, инкорпорированный Т эффективно включается в состав биологической ткани, вызывая мутагенные нарушения, как за счет бета-излучения средней энергии 5.8 кэВ, так и за счет нарушения молекулярных связей, вызванных заменой изотопа водорода нейтральным гелием, образовавшимся в результате распада трития .
В-третьих, Т обладает большим периодом полураспада (12.4 лет) и вследствие этого является глобальным загрязнителем природных комплексов .
Образовавшийся на АЭС тритий, в отличие от других радионуклидов, поступает в окружающую среду, минуя очистные барьеры, с жидкими стоками в виде тритиевой воды и с газовыми выбросами.
С 1987 по 1995 гг. нами (Иванов А.Б.Носов А.В.) проводились систематические исследования содержания трития в водных объектах и приземной атмосфере в районе расположения Калининской АЭС. Измерения выполнялись в аккредитованной Госстандартом России лаборатории с использованием жидкосцинтилляционного бета-счетчика LKB 1220. Предел чувствительности измерений содержания Т в воде составлял 0,4 Бк/л, а в воздухе 0,4х10-5 Бк/л. Погрешность измерений концентрации Т в воде не превышала 30%, в воздухе - 50%.
За период исследований средняя концентрация Т в воде озер-охладителей изменялась в пределах от 140 до 192 Бк/л, имея тенденцию к увеличению. Максимальная концентрация была отмечена в марте 1994г и составляла 260 Бк/л. Фоновая концентрация Т в воде озер Удомельского района составляет
4 - 8 Бк/л. Таким образом за счет сбросов КАЭС содержание трития в о.Песьво и Удомля превышает фоновые уровни этого нуклида примерно в 30-50 раз. Среднегодовой вынос Т из озер с водами р.Сьежа оценивается в 11,1 ТБк/год. Прогноз, показывает, что при пуске третьего блока КАЭС максимальная концентрация Т в воде озёр может достигнуть 370 Бк/л, а при неблагоприятных гидрометеорологических условиях в маловодный год - 440 Бк/л. Приводимые оценки справедливы только в случае продолжения сбросов тритий-содержащих вод в озёра-охладители без учёта закачки в подземные горизонты.
В большинстве сельских источниках питьевого водоснабжения cодержание Т находилось на уровне ниже чувствительности метода измерений. Исключение составили пять колодцев, расположенных в береговой зоне озера Песьво, концентрация Т в которых находилась в диапазоне от 2,6 до 19,6 Бк/л. Появление Т в колодцах, по-видимому, связано с загрязнением водоносных пластов в береговой зоне озер Удомли и Песьво. Одной из задач исследований являлось определение концентрации Т в воде малых прудов и водообразований, используемых для водопоя скота. Наибольшее содержание трития - от 11 до 74 Бк/л отмечено в воде прудов, расположенных в непосредственной близости от оз. Песьво и Удомля. На удалении 10-20 км от озер концентрация трития снижалась до фонового уровня.
В штатном режиме работы КАЭС при коэффициенте используемой мощности 0,7 годовой газоаэрозольный выброс Т в атмосферу составляет примерно 11,1 ТБк/год . Среднегодовое поступление Т в атмосферу за счет испарения с поверхности оз.Песьво и Удомля нами оценивается величиной 5,5 ТБк/год. Таким образом, суммарное поступление трития в атмосферу составляет примерно 16,6 ТБк/год.
В период исследований концентрация Т в воздухе не превышала 1,3х10-4 Бк/л. Более 80% суммарного Т в пробах воздуха находилось в связанной форме в виде паров тритиевой воды. Максимальные концентрации Т в воздухе отмечались летом вблизи озёр-охладителей со стороны наветренного берега.
Для оценки влияния сбросов Т в о.Песьво и Удомля были рассчитаны дозовые нагрузки на население. При расчёте суммарной дозы предполагалось, что в воде озёр присутствуют только три нуклида: 134,137 Cs и Т, для которых критическим органом является всё тело .
Концентрации 134 Сs и 137 Сs в воде озёр при работе в штатном режиме и при пуске третьего блока при расчетах считали...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
|
Добавлено: 2010.10.21
Просмотров: 1363
|
Notice: Undefined offset: 1 in /home/area7ru/area7.ru/docs/linkmanager/links.php on line 21
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная! |
