«Чернобыль 2005 А. А. Ключников, Э. М. Пазухин, Ю. М. Шигера, В. Ю. Шигера РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ АЭС И МЕТОДЫ ОБРАЩЕНИЯ С НИМИ Монография Под редакцией Ю. М. Шигеры Чернобыль ИПБ АЭС НАН Украины 2005 УДК 621.039.7 ББК31.4 ...»

Таким образом, из печек и каминов всего мира вылетает в атмосферу зольной пыли, возможно, не меньше, чем из труб электростанций. Кроме того, в отличие от большинства электростанций жилые дома имеют относительно невысокие трубы и расположены обычно в центре населенных пунктов, поэтому гораздо большая часть загрязнений попадает непосредственно на людей. До последнего времени на это обстоятельство почти не обращали внимания, но по весьма предварительной оценке из-за сжигания угля в домашних условиях для приготовления пищи и обогревания жилищ во всем мире в 1979 году ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения населения Земли возросла на 100000 чел-Зв.

Не много известно также о вкладе в облучение населения от зольной пыли, собираемой очистными устройствами. В некоторых странах более трети ее используется в хозяйстве, в основном в качестве добавки к цементам и бетонам. Иногда бетон на 4/5 состоит из зольной пыли. Она используется также при строительстве дорог и для улучшения структуры почв в сельском хозяйстве. Все эти применения могут привести к увеличению радиационного облучения, но сведений по этим вопросам публикуется крайне мало.

Производство минеральных удобрений. Добыча фосфатов ведется во многих местах земного шара; они используются главным образом для производства удобрений, которых в 1977 году во всем мире было получено около 30 млн. т. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран, присутствующий там в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры (рис. 1.1).

Радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обыкновенно незначительным, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или если содержащие фосфаты вещества скармливают скоту.

Такие вещества действительно широко используются в качестве кормовых добавок, что может привести к значительному повышению содержания радиоактивности в молоке. Все эти аспекты применения фосфатов дают за год ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу, равную примерно 6000 чел-Зв, в то время как соответствующая доза из-за применения фосфогипса, полученного только в 1977 году, составляет около 300000 чел-Зв.

Рассмотрим результаты исследований по облучаемости населения при добыче и переработке фосфатных руд в целях использования их в качестве удобрения. В мире ежегодно добывается более 1,3-1011 кг товарной руды, содержащей от 70 до 1500 Бк 23 \] на ] т, находящегося в равновесии с дочерними продуктами распада. Активности ТЬ и К сопоставимы с обычным их содержанием в почвах. При переработке 2,7-10б тонн фосфатной руды выброс в атмосферу составляет 250-10 Бк 238 11, т.е. 90 Бк на 1 т переработанной руды, и около 1,5-10б Бк 2 2 2 Кл на 1 т переработанной руды. Следовательно, общее количество 2 2 2 Яп, поступающее за год в атмосферу, составляет примерно 4 1 0 1 2 Бк 2 2 2 Кл. Исследования показали что концентрация радионуклидов в приземном воздухе на расстоянии 400 и 1000 м от работающих установок по переработке и обогащению фосфатной руды составляет 30-200 мкБк/м3 по 23& \], Ка и ТЬ, что в 2 - 14 раз выше естественных концентраций.

Вследствие длительного применения фосфатных удобрений в почве может увеличиваться количество радионуклидов ряда урана и тория на 0,25их естественной активности, при этом заметного увеличения активности сельскохозяйственной продукции не отмечается. Если удобрение применяют в жидком виде, пищевые продукты могут загрязняться радиоактивными веществами. Например, концентрация 2 2 6 Яа в молоке коров может достигать Бк/м3 по сравнению с обычными уровнями 3-10 Бк/м3.

Таблица 1.3. Ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза на единицу массы товарной руды при переработке фосфатных пород - для получения кислоты влажным способом - для получения фосфорной кислоты влажным способом В табл. 1.3 приведены оценки ожидаемой коллективной эффективной эквивалентной дозы на единицу массы товарной руды фосфатов при ее переработке. Следовательно, при выбросе в атмосферу на всем цикле переработки руды от 15 до 100% дозы реализуется вследствие вдыхания при прохождении шлейфа, выброса. Эти величины составляют (0,02-0,2)-10"6 чел-Зв на 1 т и вместе с последующим внутренним и внешним облучением (0,03-0,3)-10' чел-Зв на 1 т.

Больший вклад в дозу вносит использование фосфатных удобрений в сельском хозяйстве - 6,5-10"5 чел-Зв на 1 т, из которых 5,0-10"5 чел-Зв на 1 т обусловлено внутренним облучением. Как видно, вклад в дозу от этого вида деятельности человека невелик.

Сравнительно более высокие поглощенные дозы реализуются при использовании побочного продукта - фосфогипса - для строительства жилых зданий.

Удельная активность Яа в 1 кг фосфогипса составлявляет 900 Бк/кг, общее количество наработанного фосфогипса достигает более 9-107 т. Использование в строительстве жилых зданий таких материалов приводит к созданию мощности дозы излучения порядка 0,05-0,07 мкГр/ч, или до 3 бэр за 70 лет. Расчеты показывают, что доза внутреннего и внешнего облучения^ обусловленная фосфогипсом, составит соответственно, 1,7-10" и 1,6-10" чел-Зв на 1 т, на все количество нарабатываемого фосфогипса - 3-10 чел- Зв, т.е. примерно около 30% коллективной дозы, обусловленной естественным фоном.

Таким образом, при получении электроэнергии на тепловых станциях и производстве удобрений за счет освобождаемых природных радионуклидов происходит обогащение биосферы радиоактивными веществами и дополнительное облучение человека в дозах, представленных в табл. 1.4.

Если эти величины отнести к общей численности населения земного шара, составляющего 4,9-10 человек, то получится, что дополнительное облучение составит 0,01 мЗв в год, что не превышает 1% естественного облучения от инкорпорированных природных радионуклидов.

Таблица 1.4. Ожидаемая годовая коллективная доза, обусловленная сжиганием угля и переработкой фосфорных руд, использованием удобрений и отходов в Производство электроэнергии сжиганием угля.

Разработка фосфорной руды, включая обогащение.

Использование фосфатных удобрений в сельском хозяйстве Использование фосфогипса в строительстве.

Итого Конечно, эта усредненная оценка свидетельствует только о том, что дополнительное облучение вследствие хозяйственной деятельности человека невелико. Вместе с тем уровни дополнительного облучения среди населения, проживающего в крупных промышленных центрах, вблизи электроцентралей или заводов по переработке руд, могут быть существенно выше и соизмеримы с природным радиационным фоном.

Источники, использующиеся в медицине. В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации. Радиация используется в медицине как в диагностических целях, так и для лечения.

Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов. Как ни парадоксально, но одним из основных способов борьбы с раком является лучевая терапия.

Понятно, что индивидуальные дозы, получаемые разными людьми, сильно варьируют от нуля (у тех, кто ни разу не проходил даже рентгенологического обследования) до многих тысяч среднегодовых «естественных» доз (у пациентов, которые лечатся от рака). Однако надежной информации, на основании которой НКДАР ООН мог бы оценить дозы, получаемые населением Земли, слишком мало. Практически нет четкой статистики о том, сколько человек ежегодно подвергается облучению в медицинских целях, какие дозы они получают и какие органы и ткани при этом облучаются. В принципе облучение в медицине направлено на исцеление больного.

Однако нередко дозы оказываются неоправданно высокими: их можно было бы существенно уменьшить без снижения эффективности, причем польза от такого уменьшения была бы весьма существенна, поскольку дозы, получаемые от облучения в медицинских целях, составляют значительную часть суммарной дозы облучения от техногенных источников. Наиболее распространенным видом излучения, применяющимся в диагностических целях, являются рентгеновские лучи. Согласно данным по развитым странам, на каждую 1000 жителей приходятся от 300 до 900 обследований в год это не считая рентгенологических обследований зубов и массовой флюорографии. Менее полные данные по развивающимся странам показывают, что здесь число проводимых обследований не.превышает 100-200 на 1000 жителей. В действительности около 2/3 населения Земли проживает в странах, где среднее число рентгенологических обследований составляет не более 10% от числа обследований в промышленно развитых странах. В большинстве стран мира около половины рентгенологических обследований приходится на долю грудной клетки. Однако по мере уменьшения частоты заболеваний туберкулезом целесообразность массовых обследований снижается. На этом основании во многих промышленно развитых странах, включая Швецию, Великобританию и Соединенные Штаты, частота таких обследований существенно снизилась, так как, практика показала, что даже раннее обнаружение рака легких почти не увеличивает шансов на вылечивание пациента. Однако в некоторых странах около 1/3 населения по-прежнему ежегодно подвергается подобному обследованию. Недавно появился целый ряд технических усовершенствований, которые при условии их правильного применения могли бы привести к уменьшению дозы, получаемой при рентгеновском обследовании. Тем не менее по данным для Швеции и США это уменьшение оказалось весьма незначительным или отсутствовало вообще. Даже в пределах одной страны дозы очень сильно варьируют от клиники к клинике. Исследования, проведенные в ФРГ.Великобритании и США, показывают, что дозы, получаемые пациентами, могут различаться в сто раз. Известно также, что иногда облучению подвергается вдвое большая площадь поверхности тела, чем это необходимо. Наконец, установлено, что излишнее радиационное облучение часто бывает обусловлено неудовлетворительным состоянием или эксплуатацией оборудования. Тем не менее известны случаи, когда дозы облучения действительно были снижены благодаря усовершенствованию оборудования и повышению квалификации персонала. Иногда для существенного повышения эффективности диагностики нужно лишь слегка увеличить дозу. Как бы то ни было, пациент должен получать минимальную дозу при обследовании, и, по мнению НКДАР, здесь имеются резервы значительного уменьшения облучения.

Благодаря техническим усовершенствованиям, по-видимому, можно уменьшить и дозы, получаемые пациентами при рентгенографии зубов. Это очень важно хотя бы потому, что во многих развитых странах данное рентгенологическое обследование проводится наиболее часто. Максимальное уменьшение площади рентгеновского пучка, его фильтрация, убирающая лишнее излучение, использование более чувствительных пленок и правильная экранировка все это уменьшает дозу. Меньшие дозы должны использоваться и при обследовании молочной железы. Введенные во второй половине 70-х годов новые методы рентгенографии этого органа уже привели к существенному снижению уровня облучения по сравнению с прежним, однако он может быть уменьшен и далее без ухудшения качества рентгенограмм. Уменьшение дозы позволило увеличить число обследований молочной железы: в Швеции и Соединенных Штатах за период с 1977 по 1979 г. эта цифра возросла более чем вдвое. Со времени открытия рентгеновских лучей самым значительным достижением в разработке методов рентгенодиагностики стала компьютерная томография. Этот метод находит все более широкое применение. В Швеции за период с 1973 по 1979 г. число обследований с помощью этого метода возросло в сотни раз. Его применение при обследованиях почек позволило уменьшить дозы облучения кожи в 5 раз, яичников в 25 раз, семенников в раз по сравнению с обычными методами. Разработать методику оценки средней дозы для больших групп населения крайне трудно, в частности из-за недостатка данных о частоте рентгенологических обследований, особенно в развивающихся странах. Задача еще более усложняется большими вариациями доз от клиники к клинике; это означает, что данные для одной из клиник нельзя считать оценкой среднего значения дозы.

Попытки оценить среднюю дозу, получаемую населением при рентгенологических обследованиях, до недавнего времени ограничивались стремлением определить тот уровень облучения, который может привести к генетическим последствиям. Его называют генетически значимой эквивалентной дозой или ГЗД. Величина ГЗД определяется двумя факторами:

- вероятностью того, что пациент впоследствии будет иметь детей (это в значительной мере определяется его возрастом);

- дозой облучения половых желез.

ГЗД зависит от типа обследования; в Великобритании в 1977 году самый большой вклад в ГЗД внесли обследования таза и нижней части спины, бедер, мочевого пузыря и мочевыводящих путей, а также бариевые клизмы.

По оценкам, ГЗД в Великобритании в 1977 году составила примерно мкЗв, в Австралии в 1970 году 150 мкЗв, столько же в Японии в 1974 и годах и около 230 мкЗв в СССР в конце 70-х годов. В докладе за 1982 год НКДАР попытался пойти дальше и разработать понятие эффективной эквивалентной дозы для оценки потенциального ущерба, который наносит облучение другим тканям, не только репродуктивным органам. Это трудно сделать даже в принципе, поскольку обычные способы оценок не вполне пригодны, когда дело касается облучения в медицинских целях. Кроме того, существуют и технические трудности. Для оценки эффективной эквивалентной доз нужны точные данные о том, сколько излучения поглощается различными органами или тканями во время каждого обследования. Такое распределение доз может различаться в 1000 и более раз для одного и того же типа обследования, несмотря на технические усовершенствования, которые должны были бы уменьшить эти различия. Реально только две страны Япония и Польша смогли представить в комитет достаточно полную информацию, по которой удалось рассчитать эффективные дозы: примерно 600 чел.-Зв на 1 млн. жителей Польши и 1800 чел.'Зв на 1 млн. населения Японии в 1976 году. Из-за отсутствия каких бы то ни было других данных НКДАР принял в качестве оценки годовой коллективной эффективной эквивалентной дозы от рентгенологических обследований в развитых странах значение 1000 чел.-Зв на 1 млн. жителей. Конечно, в развивающихся странах эта величина, вероятно, окажется ниже, хотя индивидуальные дозы могут быть и выше. Радиоизотопы используются для исследования различных процессов, протекающих в организме, и для локализации опухолей. За последние 30 лет их применение сильно возросло, и все же они и сейчас применяются реже, чем рентгенологические обследования. Информация об использовании радиоизотопов довольно ограниченна, но имеющиеся данные позволяют предположить, что в промышленно развитых странах на 1000 жителей приходится лишь 1 0 - 4 0 обследований.

Так же трудно оценить и дозы; результаты одного исследования, проведенного в Японии, показывают, что годовая эффективная эквивалентная доза составляет около 20 мкЗв на человека. Коллективные эффективные эквивалентные дозы лежат в диапазоне от 20 чел.-Зв на 1 млн. жителей в Австралии до 150 чел.-Зв в США. Во всем мире имеется также около 4000 радиотерапевтических установок, которые используются для лечения рака. Здесь, как и в описанных выше случаях, мы располагаем лишь ограниченной информацией о том, как часто эти установки используются и какие дозы получают при этом пациенты. Суммарные дозы для каждого пациента очень велики, однако это, как правило, уже тяжелобольные люди и вряд ли у них будут дети. Кроме того, такие дозы подучает сравнительно небольшое число людей, поэтому вклад в коллективную дозу оказывается весьма незначительным. Суммарная доза, получаемая населением Земли ежегодно во время сотен миллионов рентгенологических обследований с применением малых доз, значительно превышает дозу, получаемую в сумме сравнительно малым числом больных раком. Средняя эффективная эквивалентная доза, получаемая от всех источников облучения в медицине, в промышленно развитых странах составляет около 1 мЗв на каждого жителя, т.е. примерно половину средней дозы от естественных источников. Следует иметь в виду, однако, что средние дозы в разных странах неодинаковы и могут различаться в 3 раза. Поскольку в развивающихся странах облучение в медицинских целях используется существенно реже, средняя индивидуальная доза за счет этого источника во всем мире составляет 400 мкЗв на человека в год. Таким образом, коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения Земли равна примерно 600 000 чел.-Зв в год.

Испытания ядерного оружия. 6 августа 1945 года в 8 часов 15,5 минут по местному времени над японским городом Хиросимой на высоте около 600 м американцами была взорвана ядерная бомба, имевшая название «Малыш», мощностью 12,5кт(Рис. 1.2).

В результате бомбардировки было разрушено около 60% строений города, оказались убитыми и пропавшими без вести 71 тысяча человек, было ранено 68 тысяч человек.

По сведениям, опубликованным в книге «Жертвы атомных бомбардировок», изданной в Токио в 1953 году, общая цифра пострадавших в Хиросиме составила 365 213 человек.

9 августа 1945 года в 12 часов 01 минуту американцами в интервале высот 225 - 500 м над городом Нагасаки была взорвана вторая ядерная бомба, имевшая название «Толстяк», мощностью 22 кг. В результате бомбардировки было разрушено около 44% строений города, оказались убитыми 35 тысяч человек, было ранено 60 тысяч человек. Общее число пострадавших в Нагасаки составило 108 тысяч человек. Согласно сообщениям японской печати в стране ежегодно от последствий атомных бомбардировок умирало около человек.

Общая характеристика взорванных ядерных бомб следующая: «Малыш» - ядерный заряд пушечного типа из урана ( 1Д масса бомбы - 4,1 т, длина - 3 м, диаметр - 0,6 м. «Толстяк» - ядерный заряд имплозивного типа из плутония ( 2 9 Ри), масса бомбы - 4,5 т, длина - 3,2 м, диаметр - 1,4м [7].

За последнюю половину XX века каждый житель Земли подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов. Речь идет не о тех радиоактивных осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, а об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в атмосфере.

Стратегическое ядерное оружие; как правило, предназначено для уничтожения общего военно-экономического потенциала противника и имеет большую или межконтинентальную дальность. Стратегическое ядерное оружие включает межконтинентальные баллистические ракеты наземного базирования, баллистические ракеты на подводных лодках и стратегические бомбардировщики.

Тактическое ядерное оружие создается для использования против отдельных целей в пределах поля боя или в ближнем тылу против военновоздушных баз, складов, сил резерва. Тактическое ядерное оружие может быть размещено как на суше, так и на море.

Структура и развитие стратегических ядерных арсеналов пяти государств, обладающих ядерным оружием, отражают военные стратегии этих стран и не являются идентичными. За исключением Великобритании, общим для них является опора на так называемую триаду - силы наземного и морского базирования и бомбардировочную авиацию.

Силы наземного базирования включают такие виды оружия как мобильные неуправляемые и управляемые ракеты наземного базирования, а также авиационные бомбы и ракеты воздушного базирования.

Тактическое ядерное оружие, развертываемое на море, размещается на кораблях, подводных лодках, самолетах и вертолетах военно-морских сил.

Оно включает авиационные бомбы, ракеты класса «земля- земля», зенитные управляемые ракеты и противолодочные ракеты, торпеды, глубинные бомбы и артиллерийские снаряды калибра 150 мм и больше. Для создания ядерного оружия прежде всего необходимо иметь делящиеся материалы, которыми являются уран 2 3 5 1), уран 2 3 3 и и плутоний 2 3 9 Ри. Уран с высоким содержанием 11, используемый в ядерных зарядах, получают методом обогащения природного урана или урана из отработавшего топлива энергетических или исследовательских реакторов.

Уран 233 11, плутоний 2 3 9 Ри - искусственные нуклиды, которые получают из соответствующих исходных нуклидов после их облучения нейтронами и последующей радиохимической переработки.

К началу 90-х годов ядерная энергетика стран, не обладающих ядерным оружием (без учета стран Содружества Независимых Государств), была достаточно развита (таблица 1.5). Соответственно, в этих странах в обращении находились и находятся значительные потоки ядерных материалов.

Таблица 1.5. Ядерная энергетика стран, не обладающих ядерным оружием Наибольшую опасность с точки зрения возможностей создания ядерного оружия имеют установки по изотопному обогащению урана и химической переработке отработавшего топлива. Опасны в отношении распространения ядерного оружия также реакторы, работающие при низком выгорании, которые могут производить плутоний с высоким содержанием делящегося изотопа 2 3 9 Ри (таблица 1.6, 1.7).

Для рассматриваемого вопроса важно также иметь ввиду, что даже исследовательские реакторы позволяют в принципе производить плутоний в количестве, достаточном для производства одного-двух ядерных взрывных устройств в год. Например, уран-графитовый реактор тепловой мощностью 30 МВт за год производит плутония, достаточного для изготовления одного ядерного взрывного устройства.

Таблица 1.6. Воспроизводство делящихся нуклидов Поглощающий нейтроны материал Для строительства объектов по обогащению урана или извлечению плутония из отработавшего реакторного топлива необходимы крупные научно-исследовательские, опытно-конструкторские, технические и промышленные потенциалы, которого у многих стран нет.

Индия, например, наработала плутоний для своего мирного ядерного устройства, испытанного в 1974 г. на исследовательском реакторе «Сайрус».

Это тяжеловодный реактор бассейнового типа, рассчитанный на мощность в 40 МВт(тепл.). Наработка плутония равна 9,4 кг/год. Выделение плутония осуществлено на пилотной установке по химической переработке отработавшего (облученного) топлива; которая начала действовать в 1964 г.

Для создания ядерного оружия стране требуются специально подготовленные кадры и технологии, отличные от требуемых для мирной ядерной деятельности.

Уран-233 Облучение тория-232 с последующей радиохимической переработкой.

Специальная наработка плутония в лромышпенкых реакторах Пяутоний- Извлечение при переработке отработанного ядерного топлива.

Естественно, что знания технологии создания современного ядерного боеприпаса могут быть получены только из непосредственного опыта, которого нет у большинства стран, так как многие аспекты разработки ядерных зарядов остаются секретными. Однако достаточно технических деталей сегодня известно из научных публикаций.

В начале 80-х годов международное сообщество выразило беспокойство в связи с появлением лазерной технологий обогащения. Эта технология существует в нескольких вариантах и позволяет на компактных установках получить значительное количество высокообогащенного материала.

Австралия и Франция объявили об успешных лабораторных испытаниях лазерной технологии. В США был выбран метод лазерного изотопного разделения атомного пара, но правительство приняло строгие меры секретности к этой технологии.

Особенно беспокойство увеличилось после 1974 года, когда Израиль объявил, что он успешно использовал лазеры для производства 7 г урана с обогащением 60% за 24 ч.

Некоторые эксперты считают, что лазерная технология - «гаражная технология» с опасными потенциальными последствиями, и требуют полного моратория на ее развитие. Другие возражают: эта технология чрезвычайно сложна, требует больших энергозатрат и капиталовложений (на лазеры, оптику и электронику) и ей присущи ограничения, которые предотвратят ее использование для нелегальных целей.

В целом, анализируя технические возможности отдельных государств ряд экспертов оценивает, что некоторые страны, не присоединившиеся к Договору о нераспространении ядерного оружия (Индия, Пакистан, Израиль, Аргентина, Бразилия), уже имеют или близки к созданию ядерного оружия.

По данным западных исследовательских центров, Израиль может располагать сегодня примерно 200 ядерными зарядами или материалами для их быстрого производства, Индия - 60 ядерными зарядами, Северная Корея способна произвести 1 - 2 ядерные бомбы.

В 1970 г., когда Договор о нераспространении ядерного оружия вступил в силу, в США и СССР имелось в общем 5800 стратегических ядерных боеголовок различных типов. В 1981 году это значение увеличилось до (по данным ежегодника Стокгольмского международного института исследований проблем мира. За 45 лет гонки вооружений общее количество ядерных боезарядов, созданных ядерными государствами превысило 60000 единиц (ядерный потенциал Англии, Франции и Китая оценивается в 1500 боезарядов). В них, по оценкам специалистов, сосредоточен следующий ядерный материал оружейной чистоты:

- высокообогащенный уран - 900 - 1330 т, - оружейный плутоний - около 200 т, - тритий - около 200 кг.

Максимум интенсивности испытаний ядерного оружия в атмосфере можно разделить на два периода. Первый период приходится на 1954 - годы, когда ядерные взрывы проводили Великобритания, США и СССР, и второй, более значительный, приходится на 1961 - 1962 годы, когда их проводили Соединенные Штаты Америки и Советский Союз. Во время первого периода большую часть испытаний провели США, а во время второго СССР.

До заключения Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой ядерные государства взорвали в атмосфере ядерных устройств общей мощностью более 500 Мт.

Ядерные испытания в атмосфере завершили: Великобритания - 23 сентября 1958 г., С С С Р - 2 5 декабря 1962 г., США - 9 июня 1963г., Франция- сентября 1974 г., Китай - 16 октября 1980г. После 1963 г. лишь Франция и Китай продолжали проводить ядерные взрывы в атмосфере.

После подписания и ратификации Договора об ограничении испытаний ядерного оружия, обязывающий не испытывать его в атмосфере, под водой и в космосе, лишь Франция и Китай провели серию ядерных взрывов в атмосфере, причем мощность взрывов была существенно меньше, а сами испытания проводились реже (последнее из них в 19.80 году).

На сегодняшний день испытания ядерного оружия в основном проводились на пяти официальных полигонах: Невада - США и Великобритания, Семипалатинский (Казахстан) и Северный (Новая Земля) - РФ, Муруроа Франция, Лобнор -Китай.

С 1945 г. и по состоянию на 1 ноября 1993 г. ядерные государства (США, СССР, Франция, Великобритания и Китай) провели 2064 испытания.

Из них 509 взрывов суммарной мощностью более 545 мегатонн проведено в атмосфере (таблица 1.8, 1.9), в результате которых в окружающую среду было выброшено более 26 МКи " 7 С з и 20 МКи 90 5г.

Таблица 1.8. Общее количество и виды ядерных испытаний За исключением Южной Америки и Антарктиды, испытания проводились на всех континентах, а также в Индийском и Тихом океанах. Следует отметить, что за всю предшествующую историю количество всех примененных в войнах взрывчатых веществ не превышает 10 Мт.

Великобритания все испытания проводила на территории других стран.

21 взрыв был произведен совместно с США на полигоне штата Невада.

В бывшем СССР проводились подземные взрывы в мирных целях, в интересах народного Ядерные взрывы в мирных целях - это испытательные или прикладные ядерные взрывы, произведенные для осуществления специальных инженерных проектов - для исследования и вскрытия залежей полезных ископаемых, создания в соляных пластах полостей для хранения газового конденсата или жидких отходов, осуществления крупных строительных проектов, связанных с необходимостью изменения рельефа местности, и др.

Таблица 1.5 Количество и виды ядерных испытаний в атмосфере Первый из таких взрывов был осуществлен 15 января 1965 года в Казахстане на территории Семипалатинского испытательного полигона с целью отработки технологии и создания искусственного водохранилища. Последний мирный ядерный взрыв состоялся 6 сентября 1988 года в Архангельской области по программе глубинного сейсмозондирования земной коры.

Всего за период с 1965 по 1988 год было произведено 122 подземных ядерных взрыва в мирных целях общей мощностью 1,5 Мт, что составляет около 10% мощности всех подземных испытаний ядерного оружия в СССР.

Таблица. 1.10. Вклад радионуклидов в облучение населения земного шара Основными задачами мирных ядерных взрывов были: научноисследовательские и экспериментальные работы по отработке технологий создания искусственных водоемов - 9 взрывов; опытно-промышленные исследования по отработке технологии создания подземных емкостей в массивах каменной соли - 17 взрывов; глубинное сейсмозондирование земной коры с целью поиска структур, перспективных для разведки полезных ископаемых - 39 взрывов; опытные работы по интенсификации добычи нефти - 21 взрыв;

опытно-промышленные работы по созданию подземных емкостей для хранения газа - 26 взрывов; опытные работы по перекрытию скважин газовых фонтанов - 5 взрывов; опытно-промышленные работы по захоронению в глубинные формации биологически опасных промышленных отходов нефтехимических производств - 2 взрыва; опытно-промышленные работы по дроблению руды на апатитовом месторождении; созданию плотины хвостохранилища на алмазном месторождении в Якутии; предупреждение внезапных выбросов угольной пыли и метана на шахтном комплексе в Донбассе - 4 взрыва.

На территории бывшего СССР, так называемые мирные ядерные взрывы, были произведены в Республике Коми (4 взрыва), в Архангельской области (19), в Мурманской области (2), в республике Калмыкия (1), в Башкортостане (7), в Оренбургской области (5), в Ставропольском крае (1), в Ивановской области (1), в Пермской области (8), в Кемеровской области (1), в Тюменской области (8), в Краснодарском крае (9), в Иркутской области (2), в Читинской области (1), в Республике Саха (12), в Казахстане (37), в Узбекистане (2), в Туркмении (1) и в Украине (2).

В результате испытательных ядерных взрывов, проведенных до года, ожидаемая коллективная доза для большинства мягких тканей тела человека по данным НКДАР ООН составляет от 4 до 8 млн. чел-Зв (без учета С). Вклад 1 4 С в ожидаемую коллективную дозу может достичь 26 млн.

чел-Зв.

Говоря о последствиях ядерных испытаний в атмосфере, необходимо отметить, что в результате ядерного взрыва образуется более двухсот различных радиоактивных продуктов деления с атомными номерами от 30 до 63 с разными периодами полураспада, а также изотопы плутония и трансплутониевых элементов (таблица 1.11).

Часть этих радиоактивных продуктов сразу после взрыва выпадала недалеко от места испытания. Другая часть задерживалась в нижних слоях атмосферы, подхватывалась ветром и переносилась на большие расстояния, находясь в воздухе в среднем около месяца и постепенно выпадая на землю.

Большая часть продуктов деления попадала в атмосферу на высоте 10-50 км, где они находились месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей земле.

Оцененная общая доза в 30000000 челЗв за счет всех ядерных испытаний в атмосфере соответствует примерно дополнительным 4 годам облучения населения земного шара от природного радиационного фона [7,8,9].

Таблица. 1.11. Вклад основных радионуклидов в облучение населения земного шара Из указанных в таблице 1.11 радионуклидов четыре вносят определяющий вклад в ожидаемую коллективную эквивалентную эффективную дозу: углерод-14 (период полураспада 5760 лет), цезий-137 (период полураспада 30,2 лет), цирконий-95 (период полураспада 64,1 сут.) и стронций-90 (период полураспада 28,6 лет).

Вклад циркония-95 в ожидаемую глобальную дозу для населения, обусловленную ядерными испытаниями в атмосфере, уже в большей степени реализован. Значительная часть вклада цезия-137 и стронция-90 в ожидаемые дозы будет реализована к концу этого столетия, при этом сами значения этих доз будут весьма низкими. Особое внимание в таблице вызывает строка с дозами от углерода 1 4 С, так как он будет продолжать действовать как источник облучения в далеком будущем. Действительно, из-за большого периода полураспада (5730 лет) этот радионуклид к 2000 году потеряет лишь 7% своей первоначальной активности.

Однако надо иметь ввиду, что его суммарный выброс в атмосферу в результате ядерных испытаний составил всего 2,6% от величины естественного накопления в природе под действием космического излучения. Поэтому дополнительное радиационное воздействие от углерода-14 «взрывного» происхождения практически не влияет на общее значение дозы, получаемой человеком от углерода-14 природного происхождения.

В таблице 1.12 наглядно, для сравнения, показаны количества радионуклидов выброшенные в окружающую среду в результате испытаний ядерного оружия и аварии на 4-ом энергоблоке ЧАЭС Подземные испытания проводятся до сих пор, но они обычно не сопровождаются образованием радиоактивных осадков. Часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживается в тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадают на землю. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу (следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10-50 км), где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Таблица 1.12. Сравнение количества радионуклидов в окружающей среде в результатеиспытаний ядерного оружия и аварии на 4-ом энергоблоке ЧАЭС Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается; основной вклад в облучение человека дает лишь небольшое число радионуклидов.

Вклад в ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу облучения населения от ядерных взрывов, превышающий 1%, дают только четыре радионуклида. Это углерод 1 4 С, цезий 3 7 Сз, цирконий 9 5 2г и стронций 8г. Дозы облучения за счет этих и других радионуклидов различаются в разные периоды времени после взрыва, поскольку они распадаются с различной скоростью. Так, цирконий 95 2г, период полураспада которого составляет суток, уже не является источником облучения. Цезий С$ и стронций 8г имеют периоды полураспада 30 лет, поэтому они дают вклад в облучение приблизительно до конца этого века. И только углерод С, у которого период полураспада равен 5730 годам, будет оставаться источником радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном будущем: к 2000 году он потерял лишь 7% своей активности. Годовые дозы облучения четко совпадают с испытаниями ядерного оружия в атмосфере: их максимум приходится на те же периоды.

В 1963 году коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила около 7% дозы облучения от естественных источников; в 1966 году она уменьшилась до 2%, а в начале 80-х до 1%. Если испытания в атмосфере больше проводиться не будут, то годовые дозы облучения будут становиться все меньше и меньше. Все приведенные цифры, конечно, являются средними. На Северное полушарие, где проводилось большинство испытаний, выпала и большая часть радиоактивных осадков.

Пастухи-оленеводы на Крайнем Севере получают дозы облучения от цезия ш С з, в 100-1000 раз превышающие среднюю индивидуальную дозу для остальной части населения (впрочем, они получают большие дозы и от естественных источников - цезий накапливается в ягеле и по биологической цепи питания попадает в организм человека). К несчастью, те люди, которые находились недалеко от испытательных полигонов, получили в результате значительные дозы; речь идет о части населения Маршалловых островов и команде японского рыболовного судна, случайно проходившего неподалеку от места взрыва.

Суммарная ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза от всех ядерных взрывов в атмосфере, произведенных к настоящему времени, составляет 30000000 чел.Зв. К 1980 году человечество получило лишь 12% этой дозы, остальную часть оно будет получать еще миллионы лет.

Атомная энергетика. Атомные электростанции, вокруг которых ведутся наиболее интенсивные споры, вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

Атомные электростанции являются лишь частью ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап - производство ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл, как правило, захоронением радиоактивных отходов.

На каждой стадии ядерного топливного цикла в окружающую среду попадают радиоактивные вещества. НКДАР оценил дозы, которые получает население на различных стадиях цикла за короткие промежутки времени и за многие сотни лет. Заметим, что проведение таких оценок очень сложное и трудоемкое дело. Начнем с того, что утечка радиоактивного материала даже у однотипных установок одинаковой конструкции очень сильно варьирует. Например, у корпусных кипящих реакторов с водой в качестве теплоносителя и замедлителя В\№К (ВоШп§ >Ма1ег Кеас1ог), уровень утечки радиоактивных газов для двух разных установок (или для одной и той же установки, но в разные годы) может различаться в миллионы раз.

Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада. Большинство радионуклидов распадается быстро и поэтому имеет лишь местное значение. Однако некоторые из них живут достаточно долго и могут распространяться по всему земному шару, а определенная часть изотопов остается в окружающей среде практически бесконечно. При этом различные радионуклиды также ведут себя по-разному: одни распространяются в окружающей среде быстро, другие чрезвычайно медленно.

Чтобы разобраться в этой ситуации, НКДАР разработал для каждого этапа ядерного топливного цикла параметры гипотетической модельной установки, имеющей типичные конструктивные элементы и расположенной в типичном географическом районе с типичной плотностью населения. НКДАР изучил также данные об утечках на всех ядерных установках в мире и определил среднюю величину утечек, приходящуюся на ГВт-год вырабатываемой электроэнергии. Такой подход дает общее представление об уровне загрязнения окружающей среды при реализации программы по атомной энергетике.

Однако полученные оценки, конечно же, нельзя безоговорочно применять к какой-либо конкретной установке. Ими следует пользоваться крайне осторожно, поскольку они зависят от многих специально оговоренных в докладе НКДАР допущений.

Примерно половина всей урановой руды добывается открытым способом, а половина шахтным. Добытую руду везут на обогатительную фабрику, обычно расположенную неподалеку. И рудники, и обогатительные фабрики служат источником загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Если рассматривать лишь непродолжительные периоды времени, то можно считать, что почти все загрязнение связано с местами добычи урановой руды. Обогатительные же фабрики создают проблему долговременного загрязнения: в процессе переработки руды образуется огромное количество отходов «хвостов». Вблизи действующих обогатительных фабрик (в основном в Северной Америке) уже скопилось 120 млн. т отходов, и если положение не изменится, к концу века эта величина возрастет до 500 млн. т. Эти отходы будут оставаться радиоактивными в течение миллионов лет, когда фабрика давно перестанет существовать. Таким образом, отходы являются главным долгоживущим источником облучения населения, связанным с атомной энергетикой. Однако их вклад в облучение можно значительно уменьшить, если отвалы заасфальтировать или покрыть и. поливинилхлоридом. Конечно, покрытие необходимо будет регулярно менять. Урановый концентрат, поступающий обогатительной фабрики, подвергается дальнейшей переработке и очистке и на специальных заводах превращается в ядерное топливо. В результате такой переработки образуются газообразные и жидкие радиоактивные отходы, однако дозы облучения от них намного меньше чем на других стадиях ядерного топливного цикла. Теперь ядерное топливо готово к использованию в ядерном реакторе.

Величина радиоактивных выбросов у разных реакторов колеблется в широких пределах: не только от одного типа реактора к другому и не только для разных конструкций реактора одного и того же типа, но также и для двух разных реакторов одной конструкции. Выбросы могут существенно различаться даже для одного и того же реактора в разные годы, потому что различаются объемы текущих ремонтных работ, во время которых и происходит большая часть выбросов.

В последнее время наблюдается тенденция к уменьшению количества выбросов из ядерных реакторов, несмотря на увеличение мощности АЭС.

Частично это связано с техническими усовершенствованиями, частично с введением более строгих мер по радиационной защите. В мировом масштабе примерно 10% использованного на АЭС ядерного топлива направляется на переработку для извлечения урана и плутония с целью повторного их использования.

Сейчас имеются лишь несколько заводов, где занимаются такой переработкой в промышленном масштабе: в Маркуле и Ла-Аг (Франция), в Уиндскейле (Великобритания), Челябинск-65 (РФ). Самым «чистым» является завод в Маркуле, на котором осуществляется особенно строгий контроль, поскольку его стоки попадают в реку Рону. Отходы двух других заводов попадают в море, причем завод в Уиндскейле является гораздо большим источником загрязнения, хотя основная часть радиоактивных материалов попадает в окружающую среду не при переработке, а в результате коррозии емкостей, в которых ядерное топливо хранится до переработки. За период с 1975 по год на каждый ГВт-год выработанной энергии уровень загрязнений от завода в Уиндскейле по р-активности примерно в 3,5 раза, а по а-активности в 75 раз превышал уровень загрязнений от завода в Ла-Аге. С тех пор ситуация на заводе в Уиндскейле значительно улучшилась, однако в пересчете на единицу переработанного ядерного горючего это предприятие по-прежнему остается более «грязным», чем завод в Ла-Аг [10]. Можно надеяться, что в будущем утечки на перерабатывающих предприятиях будут ниже, чем сейчас. Существуют проекты установок с очень низким уровнем утечки в воду, и НКДАР взял в качестве модельной установку, строительство которой планируется в Уиндскейле. До сих пор мы совсем не касались проблем, связанных с последней стадией ядерного топливного цикла - захоронением высокоактивных отходов АЭС. Эти проблемы находятся в ведении правительств соответствующих стран. В некоторых странах ведутся исследования по отверждению отходов с целью последующего их захоронения в геологически стабильных районах на суше, на дне океана или в расположенных под ними пластах. Предполагается, что захороненные таким образом радиоактивные отходы не будут источником облучения населения в обозримом будущем. НКДАР не оценивал ожидаемых доз облучения от таких отходов, однако в материалах по программе «Международная оценка ядерного топливного цикла» за 1979 год сделана попытка предсказать судьбу радиоактивных материалов, захороненных под землей. При выборе участка захоронения с соблюдением обоснованных критериев, качественно выполненных работ по созданию буровой скважины и изоляционных работ, при наличии 10 искусственных барьеров можно говорить о гипотетической аварийной утечке нуклидов. Расчеты, выполненные в ВНИПИпромтехнологии, для захоронения ВАС1 в горных породах на глубине 700-800 м и расчеты, произведенные в Радиевом институте, показали полную безопасность для среды обитания человека от нуклидов, выщелачиваемых из отходов. Оценки показали, что заметное количество радиоактивных веществ гипотетически сможет достичь биосферы лишь спустя 10 000 лет. По данным НКДАР, весь ядерный топливный цикл дает ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу облучения за счет короткоживущих изотопов около 5,5 чел.Зв на каждый ГВт-год вырабатываемой на АЭС электроэнергии.

Из них процесс добычи руды дает вклад 0,5 чел.Зв, ее обогащение 0,04 чел.Зв, производство ядерного топлива 0,002 чел.Зв, эксплуатация ядерных реакторов около 4 чел.Зв (наибольший вклад) и, наконец, процессы, связанные с регенерацией топлива 0,05 чел.Зв. Как уже отмечалось, данные по регенерации получены из оценок ожидаемых утечек на заводах, которые предполагается построить будущем. На самом же деле для современных установок эти цифры в 10-20 раз выше, но эти установки перерабатывают лишь 10% отработанного ядерного топлива, таким образом, приведенная выше оценка остается справедливой. 90% всей дозы облучения, обусловленной короткоживущими изотопами, население получает в течение года после выброса, 98% в течение лет. Почти вся доза приходится на людей, живущих не далее нескольких тысяч километров от АЭС. Ядерный топливный цикл сопровождается также образованием большого количества долгоживущих радионуклидов, которые распространяются по всему земному шару. НКДАР оценивает коллективную эффективную ожидаемую эквивалентную дозу облучения такими изотопами в 670 чел.Зв на каждый ГВт-год вырабатываемой электроэнергии, из которых на первые 500 лет после выброса приходится менее 3%.

Таким образом, от долгоживущих радионуклидов все население Земли получает примерно такую же среднегодовую дозу облучения, как и население, живущее вблизи АЭС, от короткоживущих радионуклидов, при этом долгоживущие изотопы оказывают свое воздействие в течение гораздо более длительного времени. 90% всей дозы население получит за время от тысячи до сотен миллионов лет после выброса. Следовательно, люди, живущие вблизи АЭС, даже при нормальной работе реактора получают всю дозу сполна от короткоживущих изотопов и малую часть дозы от долгоживущих. Эти цифры не учитывают вклад в облучение от радиоактивных отходов, образующихся в результате переработки и от отработанного топлива. Есть основания полагать, что в ближайшие несколько тысяч лет вклад радиоактивных захоронений в общую дозу облучения будет оставаться пренебрежимо малым, 0,1 - 1% от ожидаемой коллективной дозы для всего населения. Однако радиоактивные отвалы обогатительных фабрик, если их не изолировать соответствующим образом, без сомнения, создадут серьезные проблемы. Если учесть эти два дополнительных источника облучения, то для населения Земли ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза облучения за счет долгоживущих радионуклидов составит около 4000 челЗв на каждый ГВт-год вырабатываемой энергии. Все подобные оценки, однако, неизбежно оказываются ориентировочными, поскольку трудно судить не только о будущей технологии переработки отходов, численности населения и местах его проживания, но и о дозе, которая будет иметь место через 10000 лет. Поэтому НКДАР советует не слишком полагаться на эти оценки при принятии каких-либо решений. Годовая коллективная эффективная доза облучения от всего ядерного цикла в 1980 году составляла около 500 чел.Зв. Ожидается, что к 2000 году она возрастет до 10000 чел.'Зв, а к 2100 году до 200000 чел. Зв. Эти оценки основаны на пессимистическом предположении, что нынешний уровень выбросов сохранится и не будут введены существенные технические усовершенствования. Но даже и в этом случае средние дозы будут малы по сравнению с дозами, получаемыми от естественных источников, в 2100 году они составят лишь 1% от естественного фона. Люди, проживающие вблизи ядерных реакторов, без сомнения, получают гораздо большие дозы, чем население в среднем. Тем не менее в настоящее время эти дозы обычно не превышают нескольких процентов естественного радиационного фона. Более того, даже доза, полученная людьми, живущими около завода в Уиндскейле, в результате выброса цезияв 1979 году была, по-видимому, меньше дозы, полученной ими от естественных источников за тот же год. Все приведенные выше цифры, конечно, получены в предположении, что ядерные реакторы работают нормально. Однако количество радиоактивных веществ, поступивших в окружающую среду при авариях, может оказаться гораздо больше. В одном из последних докладов НКДАР была сделана попытка оценить дозы, полученные в результате аварии в Тримайл-Айленде в 1979 году и в Уиндскейле в 1957 году. Оказалось, что выбросы при аварии на АЭС ТЬгее МПе 1з1апс1 были незначительными, однако, согласно оценкам, в результате аварии в Уиндскейле ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза составила 1300 чел.Зв [11]. Комитет, однако, считает, что нельзя прогнозировать уровень аварийных выбросов на основании анализа последствий этих двух аварий.

Профессиональное облучение. Самые большие дозы облучения, источником которого являются объекты атомной промышленности, получают люди, которые на них работают. Профессиональные дозы почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз. Попытки оценить профессиональные дозы осложняются двумя обстоятельствами: значительным разнообразием условий работы и отсутствием необходимой информации.

Дозы, которые получает персонал, обслуживающий ядерные реакторы, равно как и виды излучения, сильно различаются, а дозиметрические приборы редко дают точную информацию о значениях доз; они предназначены лишь для контроля за тем, чтобы облучение персонала не превышало допустимого уровня. Оценки показывают, что доза, которую получают рабочие урановых рудников и обогатительных фабрик, составляет в среднем 1 чел.Зв на каждый ГВт-год электроэнергии. Примерно 90% этой дозы приходится на долю рудников, причем персонал, работающий в шахтах, подвергается большему облучению.

Коллективная эквивалентная доза от заводов, на которых получают ядерное топливо, также составляет 1 чел.-Зв на ГВт-год. На самом деле эти цифры представляют собой средние данные. Для ядерных реакторов индивидуальные различия еще больше. Например, измерения, проведенные в году, показывают, что для водо-водяных реакторов с водой под давлением коллективные дозы на ГВт-год вырабатываемой электроэнергии различались в сотни раз. Для новых электростанций в целом характерны меньшие дозы, чем для старых. Наиболее типичное значение среднегодовой коллективной эффективной эквивалентной дозы для реакторов составляет 10 чел.-Зв на ГВтгод электроэнергии.

Рабочие, выполняющие разные виды работ, получают неодинаковые дозы Наиболее велики дозы облучения при ремонтных работах текущих или незапланированных, на которые приходится 70% коллективной дозы, причем иногда рабочие обязаны выполнять эту особо опасную работу по контракту. В США такие рабочие получают половину всей коллективной дозы. Большие дозы получают рабочие обогатительных фабрик в Уиндскейле и Ла-Аг, причем показатели для этих двух заводов различаются. За 70-е годы среднегодовая коллективная доза на ГВт-год для фабрики в Уиндскейле была равна чел.-Зв, т.е. в три раза выше, чем для завода в Ла-Аг. Однако для новых обогатительных фабрик характерны существенно меньшие дозы. По оценкам НКДАР в ближайшем будущем соответствующие величины составят, повидимому, 10 чел.-Зв на ГВт-год.

Рис. 1. 3. На блочном щите управления реактором АЭС.

Дозы, которые получают люди, занятые научно-исследовательской работой в области ядерной физики и энергетики, очень сильно различаются для разных предприятий и разных стран. Коллективная доза на единицу полученной электроэнергии для разных стран может различаться в 10 раз. В Японии и Швейцарии, например, она мала, а в Великобритании относительно высока.

Разумная оценка в среднем по всем странам составляет 5 чел.-Зв на ГВт-год.

Все эти величины добавляют к среднегодовой коллективной эквивалентной дозе меньше 30 чел.Зв на каждый ГВт-год электроэнергии, что за 1979 год дает 2000 чел.-Зв. Это составляет примерно 0,03% дозы, получаемой от естественных источников. Эта оценка, распространяющая коллективную профессиональную дозу на все население, не отражает того факта, что люди, работающие на предприятиях атомной энергетики, получают по роду своей деятельности большую дозу, чем от естественных источников (рис. 1. 3).

При этом самые высокие средние дозы в шесть раз выше естественного фона всегда получали рабочие подземных урановых рудников, но сейчас такие же дозы характерны и для рабочих завода в Уиндскейле. При разработках открытых месторождений, на заводе в Ла-Аг, а также на АЭС с Р\УК, В\УК и Н\\^К. персонал получает профессиональную среднюю дозу, вдвое большую, чем от естественных источников. И только персонал АЭС, в которых применяются реакторы с газовым охлаждением, и работники заводов получают дополнительные средние дозы, приблизительно равные дозам от естественных источников.

Понятно, что средние оценки профессиональных доз не отражают большого разброса индивидуальных доз. Конечно, профессиональные дозы получают не только рабочие предприятий атомной промышленности. Облучению подвергаются и работники обычных промышленных предприятий, а так же медицинский персонал. Последние составляют многочисленную группу (по крайней мере 100000 человек в США, еще больше в Японии и ФРГ), получая в среднем относительно небольшие дозы. Для стоматологов среднегодовые дозы облучения еще меньше.

В целом считается, что вклад дозы, получаемой медицинским персоналом, занимающимся радиологическими обследованиями, в коллективную эквивалентную дозу населения в странах с высоким уровнем медицинского обслуживания составляет около 1 чел.-Зв на миллион жителей. В промышленно развитых странах облучение персонала обычных промышленных предприятий дает вклад в годовую коллективную дозу дополнительно 0,5 чел.-Зв на миллион жителей.

Некоторые работники подвергаются воздействию более высоких доз естественной радиации. Самую большую группу таких работников составляют экипажи самолетов. Полеты совершаются на большой высоте, и это приводит к увеличению дозы из-за воздействия космических лучей. Примерно 000 членов экипажей в США и 20 000 в Великобритании получают дополнительно 1-2 мЗв в год. Внизу, под землей, повышенные дозы получают шахтеры, добывающие каменный уголь, железную руду и т.д. Индивидуальные дозы сильно различаются, а при некоторых видах подземных работ (исключая работы в каменноугольных шахтах) эти дозы могут быть даже выше, чем в урановых рудниках.

Термальные воды. Еще один источник облучения населения термальные водоемы. Очень высокие дозы более 300 мЗв в год, что в 6 раз выше международного стандарта, принятого для работников атомной промышленности, получает персонал курортов, где применяются радоновые ванны и куда люди едут, чтобы поправить свое здоровье.

Некоторые страны эксплуатируют подземные резервуары пара и горячей воды для производства электроэнергии и отопления домов; один такой источник вращает турбины электростанции в Лардерелло в Италии с начала нашего века. Измерения эмиссии радона на этой и еще на двух, более мелких, электростанциях в Италии показали, что на каждый ГВт-год вырабатываемой ими электроэнергии приходится ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза 6 чел.-Зв, т.е. в три раза больше аналогичной дозы облучения от электростанций, работающих на угле. Однако, поскольку в настоящее время суммарная мощность энергетических установок, работающих на геотермальных источниках, составляет всего 0,1% мировой мощности, геотермальная энергетика вносит ничтожный вклад в радиационное облучение населения.

Но этот вклад может стать весьма весомым, поскольку ряд данных свидетельствует о том, что запасы этого вида энергетических ресурсов очень велики.

Несколько слов следует сказать о специальном, намеренном облучении радоном на бальнеологических курортах. Обобщенная информация [12] показала, что на бальнеологических курортах большие значения эффективной эквивалентной дозы наблюдаются не только и даже не столько для пациентов, страдающих различными недугами, сколько для обслуживающего персонала и жителей этих городов. Так, в Бадгаштейне (Австрия) в центре города расположен источник с горячей минеральной водой, где концентрация радона равна 106 Бк/м3. Ежегодно в воздух диффундирует 2-1012 Бк радона. В результате в зданиях создается концентрация, составляющая в среднем 300 Бк/м3, а в лечебных корпусах - до 10 Бк/м3. По проведенным оценкам при таких уровнях воздействия годовая доза облучения составляет 8-300 мЗв/год. Пациенты, которые приезжают на такой бальнеологический курорт для долечивания после различных неврологических заболеваний, облучаются в дозе до 4 мЗв. Соотношение доз у персонала, жителей и пациентов на каждом бальнеологическом курорте неодинаково и зависит от многих факторов. Поэтому в каждом конкретном случае следует оценивать реальные уровни воздействия. Однако важно отметить, что ведущие специалисты и сторонники бальнеотерапии подчеркнули, что хотя высокий эффект бальнеологического лечения очевиден, сомнительно, что он обусловлен именно радоном.

Бытовые источники облучения. В заключение следует отметить, что источником облучения являются и многие общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные вещества. Едва ли не самым распространенным источником облучения являются часы с светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую то, что обусловлено утечками на АЭС.

Такую же коллективную эффективную эквивалентную дозу получают работники предприятий атомной промышленности, экипажи авиалайнеров. Обычно при изготовлении таких часов используют радий, что приводит к облучению всего организма, хотя на расстоянии 1 м от циферблата излучение в 1000 раз слабее, чем на расстоянии 1 см.

Радиоактивные изотопы используются также в светящихся указателях входа-выхода, в компасах, телефонных дисках, прицелах и т. п. В США продаются антистатические щетки для удаления пыли с пластинок и фотопринадлежностей, действие которых основано на испускании а-частиц. В году Национальный совет Великобритании по радиационной защите сообщил, что при некоторых обстоятельствах они могут оказаться небезвредными.

Принцип действия многих детекторов дыма также основан на использовании а-излучения. К концу 1980 года в США было установлено более 26 млн. таких детекторов, содержащих америций-241, однако при правильной эксплуатации они должны давать ничтожную дозу облучения. Радионуклиды применяют в дросселях флуоресцентных светильников и в других электроприборах и устройствах. В середине 70-х годов в одной только Западной Германии в эксплуатации находилось почти 100 млн. таких приборов, которые, впрочем, не приводят к заметному облучению, по крайней мере если они исправны.

При изготовлении особо тонких оптических линз применяется торий, который может привести к существенному облучению хрусталика глаза. Для придания блеска искусственным зубам широко используют уран, который может служить источником облучения тканей полости рта. Национальный совет Великобритании по радиационной защите рекомендовал прекратить использование урана для згой цели, а в США и ФРГ, где производится большая часть зубного фарфора, бьша установлена его предельная концентрация.

Источниками рентгеновского излучения являются цветные телевизоры, однако при правильной настройке и эксплуатации дозы облучения от современных их моделей ничтожны. Рентгеновские приборы для проверки багажа пассажиров в аэропортах также практически не вызывают облучения авиапассажиров. Тщательные обследования, проведенные в начале 70-х годов, показали, что во многих школах США и Канады использовались рентгеновские трубки, которые могли служить довольно мощным источником радиации, причем большинство учителей имели слабое представление о радиационной защите.

Таблица 1.13. Результаты измерений концентрации' Нп в воздухе в некоторых США, Цинцинати США, Вашингтон Индийский океан Марианские о-ва Природные радиоактивные газы радон и торон постоянно выделяются в атмосферу из почвы, горных пород, воды, строительных материалов и построенных сооружений. Равновесная концентрация радона в атмосфере оценивается в Юг Бк, при этом Ю16 Бк обусловлено радием, содержащимся в почве. В воздухе радон и торон, а также дочерние продукты их распада в виде положительно заряженных ионов адсорбируются на аэрозолях, а менее 10% остается в виде свободных атомов. Концентрация радона и торона в атмосфере зависят от географической широты, температуры, силы ветра, атмосферного давления и поэтому колеблются от 0,1 до 10 Бк/м3 (таблица 1.13). По рекомендации НКДАР приемлемой средней концентраций над землей континентальных районов следует принять 3 Бк/м3.

В заключение представляется необходимым еще раз подчеркнуть, что радон, торон и их продукты распада - главные естественные компоненты облучения человека. Их вклад в суммарную эффективную поглощенную дозу составляет больше 50%. Облучение за счет дочерних продуктов радона кроме всего, и наиболее значимо, поскольку это преимущественно а-излучатели, т.е.

ионизирующее излучение, создающее большую плотность ионизации, а следовательно, обладающее более высокой биологической эффективностью.

Но малые дозы облучения могут «запустить» не до конца еще установленную цепь со.бытий, приводящую к раку или к генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма.

Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение нескольких часов или дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет после облучения как правило, не ранее чем через одно - два десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению проявляются лишь в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению.

В то время как идентификация быстро проявляющихся острых последствий от действия больших доз облучения не составляет труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно. Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти очень много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждения генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

Вероятно, в области изучения действия радиации на человека и окружающую среду было проведено большое количество исследований, чем при изучении любого другого источника повышенной опасности. Однако чем отдаленнее эффект и меньше доза, тем меньше полезных сведений, которыми мы располагаем на сегодняшний день.

Вообще, представление части населения об абсолютности вреда радиации носит характер предубеждения. В определенных дозах радиоактивность даже полезна. Давно широко известно полезное воздействие радиоактивных радоновых ванн и грязелечения. Все убеждены в пользе морских купаний, но морская и океанские воды содержат урановые соединения. В последние годы ионизирующие излучения стали использоваться с большой пользой в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, металлургии и других областях хозяйства. Это означает, что ионизирующие излучения являются врагами человека только в том случае, если они используются с превышением предельно допустимых доз (ПДД). Существуют как государственные, так и межгосударственные нормы, принятые Международным агентством по использованию атомной энергии (МАГАТЭ) и строго соблюдаются. Достижения современной науки позволили создать прочный фундамент для системы законодательных мер по обеспечению радиационной безопасности человека.

В настоящее время большинство индустриально развитых стран разрабатывают и реализуют программы развития атомной энергетики на длительный период. Данный факт свидетельствует об осознании мировым сообществом перспективности развития атомной энергетики в ситуации истощения рентабельных запасов органического топлива и угрозы энергетического кризиса и глобального потепления, основным источником которого является работа тепловых электростанций.

К концу 1984 года в 26 странах работало 345 ядерных реакторов, вырабатывающих электроэнергию. Их мощность составляла 13% суммарной мощности всех источников электроэнергии и была равна 220 ГВт. До 1986 года каждые 5 лет эта мощность удваивалась, однако, сохранится ли такой темп роста в будущем, пока что неясно. На конец 2000 года в мире эксплуатируется 437 ядерных энергоблока с установленной мощностью 370,6 ГВт, генерирующих около 21 % всей электроэнергии (таблица 2.1).

Оценки предполагаемой суммарной мощности атомных электростанций к концу века имели постоянную тенденцию к снижению. Причины тому экономический спад, реализация мер по экономии электроэнергии, а также противодействие со стороны общественности. Но в ряде стран, после некоторого перерыва, вызванного реакцией после аварий на ТМА и Чернобыльской АЭС развитие ядерного сектора энергетики продолжается.

В качестве примера можно привести развитие ядерной энергетики таких разных стран как Российская Федерация, Китайская Народная Республика, Индия, Франция, Япония, США, Финляндия и др.

Доля атомных станций в производстве электроэнергии в России должна увеличиться в 2 раза к 2015 г. и составить 30-35 %. Кроме того, регионы, входящие в Межрегиональную ассоциацию городов и предприятий атомной энергетики (МАГиПАЭ), считают, что правительство РФ, чтобы не отстать от мировых темпов развития атомной энергетики, должно пересмотреть планы развития атомной энергетики в России в сторону увеличения темпов строительства новых энергоблоков и объемов финансирования этого строительства Российские АЭС, как и в целом мировая ядерная энергетика, в последние годы демонстрируют прогресс в повышении надежности и экономичности работы. В течение 1999 - 2000 гг. выработка электроэнергии на АЭС РФ выросла на 25%. Более 60% прироста выработки электроэнергии в стране обеспечено за счет увеличения отпуска с АЭС. Доля АЭС в производстве электроэнергии в РФ достигла в настоящее время 15%. При этом стоимость выработанной электроэнергии не превышает 0,8 цент/кВт-час, и это заметно дешевле, чем электроэнергия, производимая на органическом топливе.

В Российской Федерации находится в работе 29 энергоблоков с реакторами разных типов, в том числе единственный в мире действующий реактор быстрых нейтронах БН-600.

Атомными станциями России в 2000 году выработано 128,9 млрд. кВтч электрической энергии. По сравнению с 1999 годом выработка электроэнергии на АЭС России возросла на 8,9 млрд. кВтч, а за последние 2 года рост выработки составил 25,4 млрд. кВтч. Это эквивалентно годовой выработке 4, дополнительно введенных энергоблоков мощностью 1000 МВт каждый.

Таблица 2.1. Сравнительное количество ЯЭУ и доля вырабатываемой ими электроэнергии, (по данным МАГАТЭ на январь 2001 года) Доля генерируемой электроэнергии ЯЭУ работающи мощноет строящихс В 2000 году российские АЭС, установленная мощность которых составляет примерно 11% от генерирующих мощностей РФ, обеспечили около 27% прироста выработки электроэнергии в стране. Это стало возможным благодаря снижению количества внеплановых остановов энергоблоков, сокращению времени проведения плановых ремонтных кампаний, увеличению с 64,5% до 69,1% коэффициента использования установленной мощности (КИУМ).

Выполнены основные задания по доведению первого энергоблока Ростовской АЭС до соответствия нормам и стандартам Госатомнадзора России.

Результатом этой работы стало получение 19 января 2001 года лицензии ГАН РФ на эксплуатацию 1-го энергоблока Ростовской АЭС с реактором ВВЭРЭто событие тем более знаменательно, что, начиная с 1993 года, впервые вводится в эксплуатацию новый энергоблок на атомной электростанции.

Энергетический пуск энергоблока № 1 Ростовской АЭС намечен на март года.

Будут продолжены мероприятия по достройке энергоблоков № 3 Калининской АЭС (2003 г.) и № 5 Курской АЭС (2004 г.), а также ещё по одному блоку на Балаковской и Ростовской АЭС, а также мероприятия по продлению срока службы реакторов ВВЭР-440 1-го поколения. Начата работа по сооружению плавучей АЭС малой мощности для энергоснабжения северных регионов России. Кроме того, по российским проектам сейчас ведутся работы по строительству 6-ти ядерных энергоблоков в других странах мира - Китае, Иране, Индии.

Согласно, утвержденной в 1998 году Правительством России «Стратегии развития атомной энергетики России в первой половине XXI века», к 2010 г. планируется увеличить выработку электроэнергии на АЭС ещё почти на 70%. В перспективе, в соответствии со «Стратегией...», предполагается, что в 2Ь) Ь году па АЭС Ьудет достигает уровень производства электроэнергии в 220 млрд. кВтч, а в 2020-м году - 350 млрд. кВтч. Таким образом, темп, который задан в «Стратегии...», предполагает более быстрое - в три раза развитие атомной энергетики относительно других видов энергообеспечения.

Реализация этой программы даст возможность в 2020 году сэкономить млрд. куб. м газа.

Бывший министр РФ по атомной энергии Е. Адамов на прессконференции отметил: «Сейчас в мире происходит процесс межгосударственной консолидации - фирма БНФЛ объединялась с компанией «Вестингауз», «Фраматом» - с «Сименс» и т.п., промышленные объединения в России делились, «почковались» и приватизировались отдельными предприятиями. В связи с этим будет продолжена работа по созданию на основе концерна «Росэнергоатом» единой генерирующей компании, что позволит обеспечить повышение эффективности работы и конкурентоспособности атомных электростанций, снижение эксплуатационных издержек, унификацию технических решений, углубление специализации и ликвидацию дублирования в работе обеспечивающих предприятий.

Генерирующая компания должна стать важнейшим фактором реализации положений «Стратегии...», потому что ее создание позволит консолидировать все ресурсы атомной энергетики. Это даст возможность на некоторый срок отодвинуть неизбежное в будущем повышение тарифа на электроэнергию до уровня, близкого к среднемировому».«Отрасль, - заявил министр, имеет реальную возможность за счет реализации программ, стать неким «локомотивом» и потянуть за собой другие реальные сектора экономики.

Уже сегодня Министерство по атомной энергии РФ является крупнейшим заказчиком для предприятий общего и транспортного машиностроения, электроники, приборостроения и т.д., многие из них выполняют заказы не только для российских АЭС, но и для строящихся по российским проектам энергоблоков в Китае и Иране, а в перспективе - и в Индии. Время для рывка еще не упущено. Но если промедлить несколько лет, то отрасль попадет в такое же положение, как остальные оборонные отрасли, но только с еще большим комплексом проблем государственного масштаба». Необходимо отметить, что обеспечивая сверхплановую выработку электроэнергии, АЭС РФ работали надежно и безопасно. По количеству остановов реакторов из критического состояния российские АЭС являются одними из лучших в мире. Так, в 2000 году на АЭС России этот показатель составил 0.24 останова на часов работы энергоблока (в 1999 г. 0,5), в то время как среднемировой уровень равен 0,7; лучший показатель у японских АЭС - 0,2.

Китайская Народная Республика занимает первое место в мире по количеству жителей - 1,2 миллиарда человек - и второе место по потреблению электроэнергии. Китай обладает большими запасами угля и природного газа.

Основными источниками электроэнергии являются: органическое топливо более 80%: водные ресурсы - 18%; ядерное топливо - 1,5%. Резкий рост экономики вызывает постоянное увеличение спроса на электроэнергию, который не может быть удовлетворен за счет существующих источников, что вызывает необходимость сооружения новых.