168446 (Оценка радиационной опасности трития от различных ядерных объектов (Предприятия Маяк, АЭС и ядерных хранилищ))

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.