Тема 4.1_2021-22

Тема №4: «Защита населения и территорий при авариях на радиационно (ядерно) опасных объектах с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду в чрезвычайных ситуациях техногенного характера»

Занятие 1: «Аварии на радиационно (ядерно) опасных объектах и радиоактивное загрязнение окружающей среды.»
1. Радиационно (ядерно) опасные объекты и их характеристика
2. Аварии на радиационно (ядерно) опасных объектах и их поражающие факторы.
3. Характер радиоактивного загрязнения окружающей среды при авариях на АС.
Учебные вопросы:

В 1948 г. по предложению И. В. Курчатова и в соответствии с заданием правительства начались первые работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии. В мае 1950 года близ посёлка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС. Первая в мире промышленная атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области
Действующие : Балаковская • Белоярская • Билибинская • Ростовская • Калининская • Кольская • Курская • Ленинградская • Нововоронежская • Смоленская(Всего 10 АЭС и 32 э/блока вырабатывают – 24 242 МВт-17% от общ)
Проектируемые: Кольская-2 • Курская-2 • Нижегородская • Приморская • Северская • Смоленская-2 • Тверская • Центральная • Южно-Уральская
Строящиеся : Балтийская • Ленинградская-2 • Нововоронежская-2•Плавучая
Остановленные: Обнинская • Сибирская ; Недостроенные : Башкирская • Воронежская АСТ • Горьковская АСТ • Татарская
И́горь Васи́льевич Курча́тов (30.12. 1902- 7.2 1960г. ) — русский советский физик, «отец» советской атомной бомбы. Основатель и первый директор Института атомной энергии с 1943 г. по 1960 г., главный научный руководитель атомной проблемы в СССР, один из основоположников использования ядерной энергии в мирных целях. Академик АН СССР (1943).

Крупнейшая АЭС в Европе — Запорожская АЭС у г. Энергодар (Запорожская область, Украина), строительство которой начато в 1980 г. С 1996 г. работают 6 энергоблоков суммарной мощностью 6 ГигаВт. Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной мощности (на 2008 год) находится в Японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата — 8,212 ГВт.(закрыта) (ГЭС -22.4ГВт,КНР, Саньсян).
Мегаватт-
106 Вт;
Гигаватт-
109 Вт;
Тераватт-
1012 Вт

КУРСКАЯ АС
Расположена рядом с городом Курчатов Курской области, на берегу реки Сейм. Состоит из четырёх блоков РБМК-1000, введённых в эксплуатацию в 1976, 1979, 1983 и 1985 годах. Мощность станции – 4 Гвт

Плаву́чая а́томная электроста́нция ( ПАТЭС) «АКАДЕМИК ЛОМОНОСОВ»
Плавучая станция может использоваться для получения электрической и тепловой энергии, а также для опреснения морской воды. В сутки она может выдать от 40 до 240 тысяч тонн пресной воды.

1. Радиационно (ядерно) опасные объекты и их характеристика
К радиационно опасным объектам (РОО) относятся объекты, на которых хранятся, перерабатываются, используются или транспортируются радиоактивные вещества, при аварии на которых может произойти облучение ионизирующими излучениями людей, сельскохозяйственных животных и радиоактивное загрязнение окружающей среды.
I

В состав РОО по ряду критериев входят и так называемые ядерно опасные объекты (ЯОО), представляющие наибольшую опасность при авариях.
Под ядерно опасными объектами понимаются объекты, имеющие значительное количество ядерноделящихся материалов (ЯДМ) в различных физических состояниях и формах, потенциальная опасность функционирования которых заключается в возможности возникновения в аварийных ситуациях самоподдерживающейся цепной ядерной реакции (СЦЯР).
Объекты ядерного топливного цикла (АС) и ядерные энергетические установки раз. назначения
Научно-исследовательские реакторы
Объекты ядерно-оружейного комплекса

Радиационно-опасные объекты Москвы
Кроме этого, на территории г. Москвы находятся:
бесхозные свалки и хранилища р/а отходов
предприятия использующие ИИИ

РОО Московской области
Объединенный институт
ядерных испытаний
дубна
г. Пущино
НИИ РАН
«Институт биофизики
и клетки»

Атомная электростанция представляет собой комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.

Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе

КЛАССИФИКАЦИЯ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
Вызвать цепную реакцию можно либо путем повышения в природном уране содержание урана -235 (обогащение до 25%), либо путем замедления основной массы образующихся в реакторе нейтронов до тепловых скоростей, используя способность слабо обогащенного урана-235 к более активному захвату тепловых нейтронов.
Реакторы, в которых используется замедление нейтронов – реакторы на медленных нейтронах. Реакторы с использованием сильно обогащенного урана – реакторы на быстрых нейтронах
В качестве ядерного топлива в реакторах на медленных нейтронах используется диоксид урана с содержанием урана-235 (2-4%), в реакторах на быстрых нейтронах – сильно обогащенный уран или плутоний-239.
В реактор ядерное топливо помещается в виде сборок твэлов (тепловыделяющих элементов) – циркониевых трубок, заполненных таблетками диоксида урана
В процессе работы атомных станция по мере «выгорания» топлива в твэлах реактора накапливается большое количество радиоактивных продуктов деления. Таким образом, основными источниками ионизирующих излучений на АС являются: в активной зоне реактора - радиоактивные продукты деления, а вне её - различное оборудование и элементы контура, в процессе работы получающие наведённую радиацию.

АТОМНЫЕ СТАНЦИИ
ЯДЕРНАЯ ЭНОРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
По типу реактора
На медлен. нейтронах
На быстрых нейтронах
По виду замедлителя нейтронов
графитные
водные
По виду теплоносителя
водные
водные
С жидким натрием
По количеству контуров
одноконтурные
двухконтурные
трехконтурн.
трехконтурные
По предназначению
АЭС, АТЭЦ(теплоэлектроцентраль)
АЭС
АСТ(станция теплоснабжения)
АЭС

Классификация радиационных объектов по потенциальной радиационной опасности
(ОСПОРБ-99/2010)
По потенциальной радиационной опасности устанавливается четыре категории объектов
К I категории относятся радиационные объекты, при аварии на которых возможно их радиационное воздействие на население и могут потребоваться меры по его защите.
Во II категории объектов радиационное воздействие при аварии ограничивается территорией санитарно-защитной зоны.
К III категории относятся объекты, радиационное воздействие при аварии которых
ограничивается территорией объекта.
К IV категории относятся объекты, радиационное воздействие от которых при аварии ограничивается помещениями, где проводятся работы с источниками излучения.
Категория радиационных объектов должна устанавливаться на этапе их проектирования. Для действующих радиационных объектов категории устанавливаются администрацией по согласованию с органами, осуществляющими государственный санитарно-эпидемиологический надзор

Системы безопасности АС.
Ядерная и радиационная безопасность АС обеспечивается комплексом систем безопасности, предназначенных для предотвращения повреждений ядерного топлива и оболочек твэлов; аварий, вызванных нарушением контроля и управления цепной ядерной реакцией деления; нарушений теплоотвода из реактора и других аварийных ситуаций
Системы управления и защиты реактора (комплекс бариевых стержней - поглотителей нейтронов, опускаемых в активную зону для управления ходом реакции и остановки реактора)
Система аварийного охлаждения (система насосов для прокачки большой массы холодной воды через активную зону).
Системы безопасности должны включаться автоматически при возникновении аварийных ситуаций, требующих их действия!!!

2. Аварии на радиационно (ядерно) опасных объектах и их поражающие факторы.
Под аварией на РОО (ЯОО) понимается нарушение штатного режима работы объекта с выбросом радиоактивных веществ (РВ), приводящее к облучению персонала, населения и радиоактивному загрязнению окружающей среды.
II

12 декабря 1952 года в Канаде произошла первая в мире серьезная авария на атомной электростанции. Техническая ошибка персонала АЭС Чолк-Ривер (штат Онтарио) привела к перегреву и частичному расплавлению активной зоны.
29 ноября 1955 года «человеческий фактор» привел к аварии американский экспериментальный реактор EBR-1 (штат Айдахо, США). В процессе эксперимента с плутонием, в результате неверных действий оператора, реактор саморазрушился, выгорело 40% его активной зоны.
10 октября 1957 года в Великобритании в Виндскейле произошла крупная авария на одном из двух реакторов по наработке оружейного плутония. Вследствие ошибки, допущенной при эксплуатации, Радиоактивные осадки загрязнили обширные области Англии и Ирландии; радиоактивное облако достигло Бельгии, Дании, Германии, Норвегии.
В ночь с 25 на 26 апреля 1986 года на четвертом блоке Чернобыльской АЭС (Украина) произошла крупнейшая ядерная авария в мире. Загрязнена территория площадью 160 тысяч квадратных километров. Пострадали северная часть Украины, Беларусь и запад России. Радиационному загрязнению подверглись 19 российских регионов с территорией почти 60 тысяч квадратных километров и с населением 2,6 миллиона человек.

П О С Л Е Д С Т В И Я
30 км
ЗОНА
ОТЧУЖДЕНИЯ
160 кв км
ПЛОЩАДЬ
Радиоактивного
ЗАГРЯЗНЕНИЯ
8,4 мил
ЧЕЛОВЕК
ПОДВЕРГЛИСЬ
ВОЗДЕЙСТВИЮ
РАД. ОБЛАКА
31 человек
СКОНЧАЛСЯ в ПЕРВЫЕ
3 мес. После
АВАРИИ
116 000 чел
БЫЛИ ЭВАКУИРОВАНЫ
5 мил ЧЕЛОВЕК ЖИВУТ
НА ЗАРАЖЕННОЙ
ТЕРРИТОРИИ

Введённая в эксплуатацию в 1971 году, АЭС «Фукусима-I», расположенная в городе Окума префектуры Фукусима, входит в число 25 крупнейших атомных электростанций мира. Шесть энергоблоков станции вырабатывают в общей сложности до 4,7 гигаватт энергии. АЭС серии «Фукусима» - всего их в Японии шесть и ещё две готовились к запуску — составляли основу энергетической системы страны.

Одной из нерешённых проблем к 2016г. на "Фукусиме-1" остается проблема накопления радиоактивной воды. На АЭС создана система, которая последовательно очищает большие объемы воды от различных радиоактивных элементов, прежде всего цезия и стронция 90.
Однако действующие на аварийной станции технологии не позволяют очищать отходы от опасного радиоактивного изотопа — трития. На "Фукусиме-1" на конец 2015 года миллион кубометров жидких радиоактивных отходов..
Другая острая проблема — происходящие на станции утечки радиоактивной воды. Самая крупная после аварии утечка на АЭС произошла в августе 2013 года.(300 т.).
Уровень радиационного фона в зоне до 80-километров от АЭС "Фукусима-1" за пять лет после аварии снизился в среднем на 65%,

АЭС Касивадзаки Карив
11 августа 2015 года в Японии впервые с 2013 года был запущен атомный реактор — энергоблок 1 АЭС Сэндай. 15 октября заработал второй реактор АЭС Сэндай. 29 января 2016 года компания Kansai Electric Power запустила третий реактор на АЭС Такахама.

САМЫЕ ОПАСНЫЕ АТОМНЫЕ СТАНЦИИ: 8 СТРАН
Издание Oil Price составило список стран, чьи АЭС наиболее уязвимы к угрозе цунами. Согласно докладу Научного сообщества и информационной службы развития Европейской комиссии (CORDIS) в мире есть 23 атомные электростанции и 74 реактора, которые находятся в районах высокого риска.
КИТАЙ
В настоящее время в Китае действует 21 энергоблок и еще 27 находятся в стадии строительства.
ТАЙВАНЬ
Шесть атомных реакторов в Тайване обеспечивают четверть мощности базовой нагрузки
ЯПОНИЯ
В Японии находятся 7 АЭС с 19 реакторами, которые находятся в непосредственной опасности из-за цунами, в том числе "Фукусима-1".

ЮЖНАЯ КОРЕЯ
23 реактора обеспечивают 20,7 ГВт электроэнергии, и это почти треть потребностей страны. Планируется увеличить мощность на 59% до 32,9 ГВт к 2020 г.
США
Многие сейсмологи считают, что зона Cascadia является потенциальным местом для землетрясений, которые будут похожи на те, которые недавно произошли в Японии и Чили. Это ставит США на одну из высоких ступеней риска. В США более 100 реакторов
ПАКИСТАН
Общая мощность составляет всего 725 МВт, но власти хотят увеличить этот показатель в 10 раз
ИНДИЯ
3 из 7 АЭС расположены на побережье, а землетрясения в стране происходят весьма часто.
ИРАН
В настоящее время у Ирана только один работающий атомный реактор, а строительство второго только идет,

ПОРАЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ АВАРИИ
НА ОБЪЕКТЕ
– ионизирующее излучение как непосредственно при выбросе радиоактивных веществ, так и при радиоактивном загрязнении территории объекта;
ударная волна(при наличии взрыва или аварии)
тепловое воздействие (при наличии пожаров или аварии);
ВНЕ ОБЪЕКТА
- ионизирующее излучение как поражающий фактор радиоактивного загрязнения окружающей среды.
Из всех поражающих факторов, возникающих в результате аварии на РОО(ЯОО) наибольшую и специфическую опасность для жизни и здоровья людей представляет ионизирующее излучение (ИИ).

В самом широком смысле слова, радиация (лат. "сияние", "излучение") — это процесс распространения энергии в пространстве в форме различных волн и частиц. Сюда можно отнести: инфракрасное (тепловое), ультрафиолетовое, видимое световое излучение, а также различные типы ионизирующего излучения. Наибольший интерес с точки зрения здоровья и безопасности жизнедеятельности представляет ионизирующая радиация, т.е. виды излучений, способные вызывать ионизацию вещества, на которое они воздействуют.
Радиация и Радиоактивность
Радиоактивность — это способность веществ и предметов испускать ионизирующее излучение, т.е. быть источником радиации. В зависимости от характера предмета и его происхождения разделяют термины: естественная радиоактивность и искусственная радиоактивность..
Степень воздействия радиационного излучения на организм человека принято измерять в Зивертах (сокращенно Зв, 1 Зв = 1000 мЗв = 1000000 мкЗв). Делается это с помощью специальных приборов для измерения радиации — дозиметров.

Естественная радиоактивность сопровождает спонтанный распад ядер вещества в природе и характерна для "тяжелых" элементов таблицы Менделеева (с порядковым номером более 82)
Естественной радиоактивностью обладает почва, вода, атмосфера, некоторые продукты и вещи, многие космические объекты. Первоисточником естественной радиации во многих случаях служит излучение Солнца и энергия распада некоторых элементов земной коры. Естественной радиоактивностью обладает даже сам человек. В организме каждого из нас имеются такие вещества как рубидий-87 и калий-40, создающие персональный радиационный фон. Источником радиационного излучения может быть здание, стройматериалы, предметы обихода, в которые входят вещества с нестабильными атомными ядрами.

Ионизирующее излучение
Ионизи́рующее излуче́ние — в самом общем смысле — различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество.
Типы ионизирующего излучения: коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучения), потоки заряженных частиц: бета-частиц (электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия), протонов, других ионов, мюонов и др., а также нейтронов.
Биологическое действие ионизирующих излучений
Ионизация, создаваемая излучением в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.
При общем однократном облучении с дозой в 1 Зв и более развивается острая лучевая болезнь (ОЛБ), облучение с дозой 6-10 Зв ведет к крайне тяжелой форме ОЛБ. Облучение с эффективной дозой свыше 200 мЗв в течение года рассматривается как потенциально опасное(направляются на медицинское обследование).

Организм при поступлении продуктов ядерного деления подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению. Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощённые в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:
щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.
Так, в щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.

Естественные источники радиации
Избежать облучения ионизирующим излучением невозможно. Жизнь на Земле возникла и продолжает развиваться в условиях постоянного облучения. Радиационный фон Земли складывается из трех компонентов :космическое излучение; излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов; излучение от искусственных (техногенных) радионуклидов.
космическое излучение;
Космическое излучение складывается из частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактического космического излучения и корпускулярного излучения Солнца. В его состав входят в основном электроны, протоны и альфа-частицы. Доза равная около 0.35 мЗв в год.
излучение от рассеянных в земной коре, воздухе и других объектах внешней среды природных радионуклидов. В настоящее время на Земле сохранилось 23 долгоживущих радиоактивных элемента с периодами полураспада от 107 лет и выше.
Доза равная около 0.35 мЗв в год.

В организме человека постоянно присутствуют радионуклиды земного происхождения, поступающие через органы дыхания и пищеварения. Наибольший вклад в формирование дозы внутреннего облучения вносят 40К(калий), 87Rb(свинец), и нуклиды рядов распада 238U и 232Th (Торий).
Средняя доза внутреннего облучения за счет радионуклидов земного происхождения составляет 1.35 мЗв/год. Наибольший вклад (около 3/4 годовой дозы) дают не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон и продукты его распада. В зонах с благоприятным климатом концентрация радона в закрытых помещениях в среднем примерно в 8 раз выше, чем в наружном воздухе.
Таким образом, эффективная доза от внутреннего облучения за счет естественных источников (1.35 мЗв/год) в среднем примерно в два раза превышает дозу внешнего облучения от них (0.7мЗв/год). Следовательно, суммарная доза внешнего и внутреннего облучения от естественных источников радиации в среднем равна 2-3 мЗв/год. Для отдельных контингентов населения она может быть выше

РАДИОНУКЛИДЫ ЗЕМНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Радионуклиды, вносящие основной вклад в формирование дозы
Концентрация естественных радионуклидов в почве
Содержание радионуклидов в строительном материалах

суммарная доза внешнего и внутреннего облучения от естественных источников радиации в среднем равна 2-3 мЗв/год.

Требования к ограничению облучения населения (НРБ-99/2009)

1
0.1-0.9

Пользование авиатран. -0.1%
Атом. энергетика
0,03%
Выпадение продук. Ядерн. Исп.
0,77%
Естесив. Фон
23%
Облучение продуктами расп. Радона и строит матер.
42%
Потребление радиолюминесцентных товаров
0,1%
Использование ИИ в медицине -34%
СТРУКТУРА ИСТОЧНИКОВ РАДИАЦИИ ЧЕЛОВЕКА

Допустимые и смертельные дозы для человека
Зи́верт (обозначение: Зв, Sv) — единица измерения СИ эффективной доз ионизирующего излучения (используется с 1979 г.). 1мЗв = О,001 Зв
При облучении всего тела, 1 Зв вызывает изменения в крови, 2 — 5 Зв вызывает облысение и белокровие, порядка 3 Зв приводит к смерти в течение 30 дней в 50 % случаев.
Острая лучевая болезнь (ОЛБ) — наступившая вследствие однократного облучения.
По тяжести ОЛБ делят на несколько степеней:
I степень 1÷2 Гр (проявляется через 14—21 день)
II степень 2÷5 Гр (через 4—5 дней)
III степень 5÷10 Гр (после 10—12 часов)
IV степень >10 Гр (после 30 минут). ( 1 Зв=1Гр)
Согласно Постановлению Главного государственного санитарного врача № 11 от 21.04.2006 "Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований" п. 3.2. необходимо
Обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации.

Возможные аварии на АС и их характеристика
В соответствии с классификацией нарушений в работе АС, принятой в РФ, на АС могут происходить аварии и происшествия
Аварии на АС носят радиационный характер, т.е. происходят с выбросом радиоактивных веществ
По характеру протекания аварийного процесса аварии
Радиационная авария – это потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийным бедствием или иными причинами, которые могли привести или привели к облучению людей выше установленных приделов или к радиоактивному загрязнению окружающей среды.
Ядерная авария , связанна с нарушением правил эксплуатации или с повреждением ядерного реактора, ядерного взрывного устройства или других объектов, содержащих делящиеся материалы, в результате которых происходит неконтролируемое выделение ядерной энергии деления, представляющее опасность для жизни и здоровья людей и наносящее ущерб окружающей природной среде.

По критерию возможности локализации аварии системами безопасности АС
ПРОЕКТНЫЕ
ЗАПРОЕКТНЫЕ
ПО МАСШТАБУ АВАРИИ
локальные
местные
территориальные
федеральные
трансграничные
Международная шкала оценки событий на атомных станциях (в России введена с 1990г.)
По критерию нарушений в работе АС, приводящим при авариях и происшествиях к различному характеру радиоактивного загрязнения окружающей среды и требующим принятия определённых мер защиты населения, аварии классифицируются по содержанию понятия «аварийная опасность» (АО) по системе АО1- АО4 и «происшествия» (П) - по системе П01-П10.

ХАРАКТЕР РАЗВИТИЯ (ФАЗЫ) АВАРИИ НА АС

3. Характер радиоактивного загрязнения окружающей среды при авариях на АС.
При авариях на АС с взрывом (разгерметизацией) реактора в результате оседания продуктов выброса возникает радиоактивное загрязнение окружающей среды, которое вместе с облаком газоаэрозольной смеси радионуклидов создаёт мощный поток ионизирующих излучений, являющийся основным поражающим фактором для населения, проживающего за пределами промышленной зоны АС. Кроме того, радиоактивное загрязнение местности будет иметь ряд других особенностей, влияющих на характер мер по защите населения и территорий.
III

Вследствие большой продолжительности выбросов и неоднократной перемены за это время направления ветра радиоактивное загрязнение в рассматриваемых условиях будет иметь форму широкого сектора или круга, охватывающего значительную площадь. ( При ликвидации аварии на ЧАЭС сектор, охватывающий зону ветровых перемещений за 10 суток, составил около 270 градусов.)

2.Аэрозоли, из которых состоит радиоактивное облако, имеют мелкодисперсный характер с размером частиц 2мкм(микрометров, 1мкм=10-6м) и менее, вследствие чего они обладают высокой проникающей способностью через фильтры защитных средств, что способствует их поступлению (прежде всего биологически опасных «горячих частиц» в органы дыхания человека даже при наличии фильтрующих СИЗ.

3. Радиоактивное загрязнение местности в рассматриваемых условиях будет иметь неравномерный «пятнистый» характер, когда участки с высоким уровнями радиации могут обнаруживаться на большом удалении от источника загрязнения.
Всё это затрудняет использование результатов прогнозирования и требует проведения регулярного радиационного контроля.