РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА В РАЙОНАХ РАЗМЕЩЕНИЯ АЭС
КОНТРОЛЬ ЗА РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКОЙ
Газо-аэрозольные выбросы удаляют в атмосферу, как правило, после предварительной выдержки в газгольдерах и очистки на специальных фильтрующих системах. Контролируется также концентрация газо-аэрозольных отходов АЭС. Специально организованные при каждой АЭС службы внешней дозиметрии, оснащенные современной высокочувствительной техникой, проводят тщательный контроль радиационной обстановки вокруг АЭС вплоть до расстояний 30—50 км. Измеряются концентрация и изотопный состав радионуклидов во всех объектах внешней среды: в атмосферном воздухе и воде, в почве и растениях, в донных отложениях и бентосных организмах, в рыбе, молоке и других продуктах питания. Состав радиоактивных благородных газов (РБГ) регистрируют стационарными постоянно действующими приборами с одновременной регистрацией на самописцах. Выбросы аэрозолей определяют прокачкой части удаляемого в большую вентиляционную трубу воздуха через улавливающие фильтры из волокон поливинилхлорида с последующим определением количества и изотопного состава спектрометрическими, радиометрическими и радиохимическими методами.
Измеряется также интенсивность внешнего γ и β-излучения, включая годовые экспозиционные дозы γ-излучения, с помощью специальных интегрирующих дозиметров ИКС.
Предельно допустимые выбросы (ПДВ) радионуклидов, принятые для всех объектов атомной промышленности СССР, приведены ниже.
Едва ли можно назвать отрасль индустрии, где бы с такой тщательностью и на таком высоком техническом и научном уровне осуществлялся контроль за внешней средой, как это делается в атомной энергетике, хотя выбросы АЭС настолько ничтожны, что не всегда могут быть зарегистрированы самыми высокочувствительными приборами. Чувствительность же современных детекторов чрезвычайно велика. Достаточно сказать, что важнейший радионуклид в выбросах 131I, за которым ведется особенно тщательное наблюдение, может быть зарегистрирован приборами, если его концентрация в воздухе равна всего 4-10-14 и кюри/м3. Требуется всего 15 атомов 132I в 10 л воздуха (по массе 3,3-10-19 г), чтобы современные приборы их зарегистрировали!
Контроль за содержанием радионуклидов во внешней среде, даже если их концентрация очень невелика, необходим еще и для изучения закономерностей поведения радионуклидов во внешней среде, их миграции. Это нужно для прогнозирования радиационной обстановки в случае непредвиденных повышенных выбросов, а также при планировании широкого развития атомной индустрии в будущем.
Рассмотрим радиационную обстановку в районе размещения действующих АЭС.
НОВОВОРОНЕЖСКАЯ АЭС (НВАЭС)
Нововоронежская АЭС общей электрической мощностью 1455 Мвт построена в густонаселенном районе нашей страны. Она включает четыре блока, в том числе два серийных (III и IV блоки — реакторы типа ВВЭР-440) и два несерийных (I и II блоки — реакторы первого поколения типа ВВЭР-210 и ВВЭР-365).
Фактические выбросы РБГ за три года по всей АЭС составили 95 ккюри при допустимой трехлетней норме 3,9 Мкюри, т. е. около 2,5% ПДВ. Основная доля газо-аэрозольных отходов связана с работой несерийных реакторов, в то время как для серийных реакторов она составила всего 5% общего количества. Примерно такие же пропорции наблюдаются и для радиоактивных аэрозолей (табл. 5.2) Столь ничтожные выбросы создают благоприятную радиационную обстановку в районе размещения НВАЭС.
Благополучная радиационная обстановка постоянно наблюдается также на р. Дон, так как сброс радиоактивных веществ в водоем практически отсутствует. Дебалансные воды удаляются на специально созданные поля фильтрации. В р. Дон направляются только воды, охлаждающие конденсаторы турбин этих блоков, a III и IV блоки оборудованы системами замкнутого цикла оборотного водоснабжения с использованием градирен. Увеличение концентрации нуклидов в отдельных средах едва прослеживается лишь у сбросного канала. Систематические наблюдения за радиоактивностью воды, донных отложений, а также флоры и фауны в р. Дон и в зоне сбросного канала НВАЭС показывают отсутствие радиоактивного загрязнения водоема.
Таблица 5.2. Газо-аэрозольные выбросы НВАЭС, кюри/год (III и IV блоки)
Концентрация радионуклидов в почве и в растительности практически совпадает со значениями, характерными для глобальных уровней.
Таким образом, радиационная обстановка в районе размещения одной из крупнейших АЭС — Нововоронежской — характеризуется практически только естественной радиоактивностью и глобальными загрязнениями биосферы от ядерных взрывов. Эта станция не загрязняет окружающую среду, а расчетная среднегодовая доза на отдельные лица из населения сравнима с колебаниями естественного фона и не превышает 2 мбэр.
КОЛЬСКАЯ АЭС (КАЭС)
Реакторы I и II блока (типа ВВЭР-440), установленные на КАЭС, аналогичны реакторам III и IV блоков НВАЭС. При их строительстве был учтен опыт эксплуатации НВАЭС, поэтому с точки зрения радиационной безопасности персонала и населения они являются еще более совершенными. Особенностью КАЭС является то, что в районе ее размещения практически отсутствуют сельскохозяйственные угодья, а ближайший населенный пункт (пос. Полярные Зори) находится на расстоянии 11 км. Приведенные ниже данные относятся к периоду, когда на станции работал I блок. Выброс РБГ в 1973, 1974, 1975 гг. составил 300, 1050 и 1529 кюри/год. Аэрозольные отходы состояли в основном из короткоживущих нуклидов 88Rb и 138Cs, выброс которых не превышал 0,3 кюри/год. В 1974 г. радиационная обстановка в пос. Полярные Зори характеризовалась следующими данными (по смеси радионуклидов): концентрация в атмосферном воздухе 4-10-17 кюри/л; в траве и ягеле 1,1х10-9 и 3-10-9 кюри/кг сырой массы; в хвое сосны и в почве 0,9-10-9 и 2,3-10 9 кюри/кг сухой массы.
Таблица 5.3. Газо-аэрозольные выбросы БАЭС, кюри/год
БЕЛОЯРСКАЯ АЭС им. И. В. КУРЧАТОВА (БАЭС)
В отличие от описанных выше двухконтурных АЭС типа ВВЭР БАЭС имеет одноконтурные ядерные реакторы канального типа. Блоки I и II электрической мощностью 100 и 200 Мвт не являются серийными, по существу это экспериментально-промышленные предшественники серийных уран-графитовых ядерных реакторов большой мощности канального типа РБМК-1000.
Газо-аэрозольные выбросы на БАЭС представлены в табл. 5.3. Концентрация радионуклидов в атмосферном воздухе и плотность выпадений несколько выше по мере приближения к АЭС, однако их абсолютные значения также весьма незначительны.
В Белоярском водохранилище, созданном на реке Пышме для технических нужд БАЭС, радиационно-гигиеническая обстановка благополучная. Многолетний дозиметрический контроль показывает, что сброс радиоактивных веществ в водохранилище практически отсутствует. Концентрация в воде 137Cs и 90Sr варьирует на уровне глобального загрязнения. Об этом свидетельствуют невысокие уровни загрязнения донных отложений и водорослей.
Концентрация радионуклидов в водорослях и в донных отложениях сбросного канала по сравнению с водохранилищем несколько выше, однако в 1975 г. различие в этих показателях было несущественно.
В рыбе, вылавливаемой в зоне распространения сбросных термальных вод БАЭС, концентрация 90Sr и 137Cs фактически не отличается от содержания этих нуклидов в других зонах водохранилища и на 2—3 порядка ниже допустимых уровней. С учетом всех этих параметров органами Госсаннадзора дано разрешение на широкое использование Белоярского водохранилища для отдыха трудящихся, любительского и промыслового рыболовства. На берегах Белоярского водохранилища сооружено много баз отдыха.
Таблица 5.4. Концентрация и плотности выпадения радионуклидов вблизи БилАЭС
В районе БАЭС наблюдается некоторое увеличение поля γ-излучения (5—6% ПД вблизи АЭС), обусловленное выбросом РБГ и отложением нуклидов на почве, однако при этом следует учитывать повышенный фон радиации, вызванный содержанием естественных радиоактивных элементов в породах.
ЛЕНИНГРАДСКАЯ АЭС им. В. И. ЛЕНИНА (ЛАЭС)
ЛАЭС является головной в серии одноконтурных канальных реакторов большой мощности РБМК-1000. Выбросы ее в 1974 и 1975 гг. составили, кюри/год: РБГ — 63 000 и 230 000;
и 0,058 соответственно. Плотность выпадений радионуклидов на почву несколько возросла в 1974 г., однако она практически не зависит от расстояния до АЭС.
В зоне ЛАЭС, размещенной на берегу Финского залива, сброс охлаждающих и дебалансных вод не приводит к значимому загрязнению водоема. Концентрация некоторых осколочных радионуклидов
и наведенных продуктов коррозии
а также трития в воде промышленной канализации на месте сброса в Капорскую губу Финского залива ниже допустимых концентраций в питьевой воде более чем на порядок.
Таблица 5.5. Газо-аэрозольные выбросы реакторов НИИАР, кюри год
Суммарная активность годовых сбросов
с дебалансными водами двух блоков в десятки раз меньше активности этих нуклидов, выпадающих на площадь Каперской губы с атмосферными осадками. Концентрация
в морской воде около АЭС составляет 0,3—0,6 и 0,5— 0,8 пкюри/л соответственно.
Радиоактивность рыбы (пкюри кг), периодически отбиравшейся в Капорской губе и непосредственно в устье сбросного канала, в 1974 1975 гг. составляла:
В этих же пределах находилось загрязнение рыбы и в других районах Балтийского моря.
Расчетным путем установлено, что выбросы радиоактивных аэрозолей вентиляционными системами ЛАЭС даже на уровне верхнего предела ПДВ не могут привести к гигиенически или экологически значимому загрязнению Финского залива. При самых неблагоприятных погодных условиях аэрозольное загрязнение залива выбросами ЛАЭС оценивается не более 10% всех сбросов радионуклидов с дебалансными водами. Наземная флера и фауна в зоне, прилегающей к АЭС, имеет уровни радиоактивности, не отличающиеся значительно от контрольных.
Учитывая благополучную радиационную обстановку в зоне распространения сбросных вод ЛАЭС, Госсаннадзор не накладывает никаких ограничений на использование населением вод Копорской губы Финского залива как для рыболовства, так и для купания и отдыха.
БИЛИБИНСКАЯ АЭС (БилАЭС)
Небольшие водографитовые реакторы канального типа (ЭГП-6) с электрической мощностью 12 Мвт хорошо зарекомендовали себя в условиях Севера. Выбросы РБГ в 1973 и 1974 гг. составили 8000 и 9000 кюри/год. Другие характеристики представлены в табл. 5.4.
Известно, что в северных районах содержится повышенное количество 137Cs в мясе оленей. Так, в районе БилАЭС (рис. 5.2) в 1974 г. концентрация 137Cs в мышцах семилетних оленей составила 5-10-9, в костях — 4,3Х10-9 кюри/кг. Концентрация 137Cs в ягеле, являющемся основным продуктом питания оленей, равнялась 1,34-10—8 кюри/кг.
РЕАКТОРЫ НИИАР им. В. И. ЛЕНИНА (г. ДИМИТРОВГРАД)
В Научно-исследовательском институте ядерных реакторов (НИИАР) работают экспериментальные реакторы: кипящий типа ВК-50
(1965 г.), на быстрых нейтронах БОР-60 (1969 г.) и исследовательские на промежуточных нейтронах с водяным охлаждением СМ-2 (1962 г.), реактор с замедлителем из воды и бериллия МИР (1967 г). Выбросы производятся через общую трубу (табл. 5.5).
Содержание радионуклидов в объектах внешней среды практически не зависит от расстояния до реактора, что свидетельствует о глобальном происхождении источников загрязнения.
Рис. 5.1. Билибино сегодня
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕРМАЛЬНЫХ СБРОСОВ
В связи с развитием энергетики актуальной является задача охраны окружающей среды не только от радиоактивного, но и от теплового и химического загрязнения. Атомные электростанции в этом отношении не являются исключением. На каждый 1 квт ч выработанной электроэнергии в водоем-охладитель или в воздушный бассейн через систему градирен попадает около 1800 ккал в виде тепла. Поэтому при размещении АЭС уделяется большое внимание выбору систем охлаждения конденсаторов турбин и водоемов, предназначенных для технического водоснабжения атомных электростанций. При выборе водоемов-охладителей АЭС расчет их необходимой площади осуществляется обязательно с учетом санитарно-гигиенических требований и возможных экологических последствий.
Для уменьшения неблагоприятных экологических воздействий сбросного тепла на водоемы в СССР успешно начаты работы по народнохозяйственному использованию термальных сбросов АЭС. В этом плане заслуживает одобрения использование теплых вод КАЭС для выращивания ценных видов рыбы. Ниже этот вопрос рассмотрен в аспекте обеспечения радиационной безопасности.
Для оборотного технического водоснабжения КАЭС используется оз. Имандра, которое, как показали исследования, практически не подвергается радиоактивному загрязнению. В водоем с площадью водного зеркала более 800 км2 в составе сбрасываемых очищенных дебалансных вод в течение года попадает менее 1 кюри смеси осколочных и наведенных радионуклидов. Для сравнения заметим, что в составе глобальных выпадений с атмосферными осадками и речными стоками со всей площади водосбора в это озеро ежегодно поступает до 10 кюри 90Sr и 137Cs. В результате таких незначительных сбросов, разномерно распределенных во времени, искусственная радиоактивность воды не только в озере в целом, но и вблизи АЭС не увеличивается. Более того, даже в сбросном канале, отводящем охлаждающие воды конденсаторов турбин вместе со стоками промышленной и хозяйственной канализации и дебалансными водами КАЭС, искусственная радиоактивность воды не отличается от показателей в заборном канале и контрольном районе.
Радиоактивность донных отложений и водной растительности, являющихся хорошими индикаторами загрязнения радиоактивными нуклидами, у устья сбросного канала находится на уровне значений, наблюдающихся в других зонах озера. Рыба, обитающая в зоне распространения стоков КАЭС, не подвергается загрязнению радионуклидами.
Высокая надежность мероприятий по охране оз. Имандра от радиоактивного загрязнения сточными водами КАЭС позволила использовать тепло, сбрасываемое в водоем, для интенсификации искусственного выращивания рыбы. Вблизи устья сбросного канала, где температура воды на 5—7°С выше, чем в других зонах озера, и где в зимний период остается свободной ото льда зона озера площадью около 1 км2, было размещено экспериментальное рыбовырастное хозяйство объединения «Мурман» по выращиванию в садках форели и других ценных видов рыб.
Результаты трехлетних экспериментов свидетельствуют о том, что сбросные низкотемпературные воды АЭС могут быть использованы для рыборазведения и выращивания товарной рыбы при полном обеспечении радиационной безопасности населения. Систематические радиоэкологические и радиационно-гигиенические исследования показали, что искусственная радиоактивность тканей форели, выросшей в садках около устья сбросного канала КАЭС от 10—50 г до массы товарных размеров, не только не превышает уровней радиоактивности тканей свободно обитающих в озере рыб, но даже ниже радиоактивности тканей последних. Меньшая загрязненность форели радионуклидами стронция и цезия обусловлена тем, что рыб в садках кормили пищей, искусственно приготовленной на основе тканей морской рыбы и ракообразных, радиоактивность которых была на порядок ниже, чем кормовых гидробионтов, служащих пищей для свободно обитающих в озере рыб.
Приведенные выше данные о выбросах и радиационной обстановке в районе размещения отечественных ядерных реакторов подтверждают исключительно высокую степень безопасности ядерно-энергетических установок для окружающей среды. Доказательством этому служит прежде всего то, что количество газо-аэрозольных выбросов ни на одной АЭС не превышает установленные ПДВ, и не только среднегодовые, но и среднесуточные, которые в нашей стране приняты за основу нормирования.
То же можно сказать и о радиационной обстановке в районе размещения АЭС, которая практически полностью определяется естественной радиоактивностью и глобальными загрязнениями биосферы.
Подводя итоги опыта эксплуатации действующих в СССР атомных электростанций и исследовательских реакторов, можно уверенно констатировать, что в результате проводимых мероприятий по совершенствованию конструкции ядерных реакторов, систем очистки газоаэрозольных выбросов и жидких отходов, хорошо продуманной системы контроля, при научном подходе к вопросам защиты окружающей среды атомная энергетика не только не увеличивает загрязнения биосферы, но и способствует ее оздоровлению. АЭС не требуют кислорода для сжигания топлива, не загрязняют воздушный бассейн окислами серы, углерода, тяжелыми металлами, золой, химическими канцерогенами и другими вредными компонентами. Выбросы радиоактивных веществ в биосферу от атомных электростанций в расчете на единицу электрической мощности соизмеримы с выбросами естественных радионуклидов от тепловых электростанций.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
В ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ОБЛАСТЯХ
ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
