Спроба оцінити середню дозу, яку отримує населення при рентгенологічних обстеженнях, до недавнього часу обмежувались прагненням визначити той рівень опромінення, який може привести до генетичних наслідків. Його називають генетично значною еквівалентною дозою чи ГЗД. Величина ГЗД визначається двома факторами: 1) наявність того, що пацієнт внаслідок буде мати дітей (це в значній мірі визначається його віком); 2) дозою опромінення статевих залоз.
В своїх доповідях НКДАР спробував піти далі і розробити значення ефективної еквівалентної дози для оцінки потенційної шкоди, яку наносить опромінення іншим тканинам, а не тільки репродуктивним органам. Це важко зробити навіть в принципі, оскільки звичайні способи оцінок не повністю придатні, коли справа торкається опромінення в медичних цілях. Крім того, існують і технічні труднощі. Для оцінки ефективної еквівалентної дози потрібні точні дані про те, скільки опромінення проковтується різними органами чи тканинами під час кожного обслідування. Таке розподілення доз може різнитися в 1000 і більше раз для одного і того ж типу обслідування, яке повинно було б зменшити ці різниці.
Радіоізотопи використовуються для використання різних процесів, які протікають в організмі. За остання 30 років їх використання значно зросло, і все ж вони і зараз використовуються рідше, ніж рентгенологічні обстеження. Інформація про використання радіоізотопів доволі обмежена, але дані, що відомі, дозволяють простежити, що в промислово розвинених країнах на 1000 жителів приходиться лише 10-40 обслідувань. (Звернення до додатку №Б)
Ядерні вибухи
За останні 40 років кожний із нас піддався опроміненню від радіоактивних опадів, які утворилися в результаті ядерних вибухів. Мова іде не про ті радіоактивні опади, які випали після бомбардування Хіросіми і Нагасакі в 1945 році, а про опади пов’язані з випробуванням ядерної зброї в атмосфері.
Уражаючими факторами ядерного вибуху є:
- ударна хвиля (50% енергії вибуху)
- світлове випромінювання (35% енергії вибуху)
- проникаюча радіацію (45% енергії вибуху)
- радіоактивне зараження (10% енергії вибуху)
- електромагнітний імпульс (1% енергії вибуху)
Максимум цих випробувань приходиться на два періоди: перший – на 1954-1958 роки, коли вибухи проводила Великобританія, США і СРСР, і другий, більш значний, - на 1961-1962роки, коли їх проводили в основному Сполученні Штати і Радянський Союз. Під час першого періоду більшу частину випробувань провели США, під час другого – СРСР.
Ці країни підписали в 1963 році Договір про обмеження випробувань ядерної зброї, зобов’язаний не випробовувати її в атмосфері, під водою і в космосі. З тих пір лише Франція і Китай провели серію ядерних вибухів в атмосфері, причому потужність вибухів була істотно меншою, а самі випробування проводилися рідше (останні із них в 1980 році). Підземні випробування проводяться до цього часу, але вони звичайно не супроводжуються утворенням радіоактивних осадків.
Радіоактивні опади містять декілька сотень різних радіонуклідів, однак більшість із них має малу концентрацію чи швидко розпадається; основний внесок в опромінення людини дає лише невелике число радіонуклідів. Внесок в очікувану колективну ефективну еквівалентну дозу опромінення населення від ядерних вибухів, перевищує 1%, дають тільки чотири радіонукліда. Це карбон-14, цезій-137, цирконій-95 і стронцій-90. Дози опромінення за рахунок цих і других радіонуклідів розрізняються в різні періоди часу після вибуху, оскільки вони розпадаються з різною швидкістю. Так, цирконій-95, період піврозпаду якого складає 64 доби, вже не є джерелом опромінення. Цезій-137 і стронцій-90 мають періоди піврозпаду ~ 30 років, тому вони давали внесок в опромінення приблизно до кінця 20 століття. І тільки карбон-14, в якого період піврозпаду дорівнює 5730 рокам, буде залишатися джерелом радіоактивного опромінення (хоча і з низькою потужністю дози) : до 2000 року він втратив лише 7% своєї активності.
Річні дози опромінення чітко контролюють з випробуваннями ядерної зброї в атмосфері. В 1963 році колективна середньорічна доза, зв’язана з ядерними випробуваннями, склала близько 7% дози опромінення від природних джерел; в 1966 році вона зменшилась до 2%, а на початку 80-х – до 1%. Якщо випробування в атмосфері більше проводитися не будуть, то річні дози опромінення будуть ставати все менші і менші.
Всі приведенні цифри, звичайно, являються середніми. На Північну півкулю, де проводилося більшість випробувань, випадала і більша частина радіоактивних опадів. Тому розглянемо детальніше такі фактори як:
1)проникаюча радіація – спричинюється випромінюванням та потоком нейтронів, які проникають на декілька км. навкруги ядерного вибуху, іонізуючи атоми цього середовища. Ступінь іонізації залежить від дози випромінювання. Вплив проникаючої радіації на людей викликає променеву хворобу, наслідком якої при дозі 400-600 рад людина помирає.
2)радіоактивне зараження – виникає через наведену радіацію, випадання на землю частини залишкового урану 235ш, плутонію 239. Радіоактивне зараження місцевості характеризується рівнем радіації, який вимірюється в рентгенах за годину. Наслідком радіоактивного зараження є слід радіоактивної хмари. (Звернення до додатку № В)
Сумарна очікувана колективна ефективна еквівалентна доза від всіх ядерних вибухів в атмосфері, виповнених в даний час, складає 30 000 000 люд-Зв. До 1980 року людство отримало лише 12% цієї дози, частину, яка залишилася, воно буде отримувати ще мільйони років.
Атомна енергетика
Джерелом опромінення, довкола якого ведуться найбільш інтенсивні сперечання, являються атомні електростанції, хоча в даний час вони вносять незначний вклад в сумарне опромінення населення. При нормальній роботі ядерних установок викиди радіоактивних матеріалів в навколишнє середовище дуже незначні.
До кінця 1984 року в 26 країнах працювало 345 ядерних реакторів, виробляючих електроенергію. Їх потужність складала 13% сумарної потужності всіх джерел електроенергії і дорівнювала 220 ГВт. До цього часу кожні ~ 5 років ця потужність подвоювалась, однак, чи збережеться такий темп росту в майбутньому, неясно.
Атомні електростанції являються лише частиною ядерного паливного циклу, котрий починається з добування і збагачування уранової руди. Наступний етап – вироблення ядерного палива. Відпрацьоване в АЕС ядерне паливо іноді піддають вторинній обробці, щоб витягнути із нього уран і плутоній. Закінчується цикл, як правило, захороненням радіоактивних відходів.
На кожній стадії ядерного паливного циклу в навколишнє середовище потрапляють радіоактивні речовини. НКДАР оцінив дози, які отримує населення на різних стадіях циклу за короткі проміжки часу і за багато сотень років. Замітимо, що проведення таких оцінок – дуже важка справа. Почнемо з того, що витік радіоактивного матеріалу у однотипних установок однакової конструкції дуже сильно відрізняється. Наприклад, в корпусних киплячих реакторів з водою в якості теплоносія і сповільнювача рівень витоку радіоактивних газів для двох різних установок може різнитися в мільйони разів.
Доза опромінення від ядерного реактора залежить від часу і відстані. Чим далі людина живе від атомної електростанції, тим меншу дозу вона отримує. Не дивлячись на це, поряд з АЕС, розташованими в віддалених районах, є і такі, котрі знаходяться неподалік від великих населених пунктів. Кожний реактор викидає в навколишнє середовище цілий ряд радіонуклідів з різними періодами піврозпаду. Більшість радіонуклідів розпадається швидко і тому має лише місцеве значення. Однак деякі із них живуть достатньо довго і можуть розноситися по всій земній кулі, а визначена частина ізотопів залишається в навколишньому середовищі практично безмежно. При цьому різні радіонукліди також ведуть себе по різному: одні розносяться в навколишньому середовищі швидко, інші – надмірно повільно.
НКДАР вивчив також дані про витоки на всіх ядерних установках в світі і вирахував середню величину витоків, які приходяться на гігават-год виробленої енергії. Такий підхід дає загальне представлення про рівень забруднення навколишнього середовища при реалізації програми по атомній енергетиці. Однак отримані оцінки, звичайно ж, не можливо безмовно примінити до будь-якої конкретної установки. Ними слід користуватися вкрай обережно, оскільки вони залежать від багатьох спеціально обговорених в докладі НКДАР припущень.
Отже, по даним НКДАР, весь ядерний паливний цикл дає очікувану колективну ефективну еквівалентну дозу опромінення за рахунок короткоживучих ізотопів близько 5,5 люд-Зв на кожний гігават-рік енергії, яка виробляється на АЕС. Із них процес добування руди дає вклад 0,5 люд-Зв, її збагачення - 0,04 люд-Зв, виробництво ядерного палива – 0,002 люд-Зв, експлуатація ядерних реакторів – близько 4 люд-Зв (найбільший вклад) і, нарешті, процеси зв’язані з регенерацією палива, - 1 люд-Зв. Насправді для сучасних установок ці цифри в 10-20 раз вищі, але ці установки перероблюють лише 10% відпрацьованого ядерного палива, таким чином, приведена вище оцінка залишається справедливою.
90% всієї дози опромінення, обумовленої короткоживучими ізотопами, населення отримує впродовж року після викиду, 98% - впродовж 5 років. Майже вся доза приходиться на людей, які живуть не далі декількох тисяч кілометрів від АЕС.
Ядерний паливний цикл супроводжується також утворенням великої кількості довго- живучих радіонуклідів, котрі розповсюджуються по всьому земному шарі. НКДАР оцінює колективну ефективну очікувану еквівалентну дозу опромінення такими ізотопами в 670 люд-Зв на кожний гігават-рік виробленої електроенергії, із яких на перші 500 років після викиду приходиться менше 3%.
Таким чином, від довгоживучих радіонуклідів все населення Землі отримує приблизно таку ж середньорічну дозу опромінення, як і населення, яке проживає поблизу АЕС, від короткоживучих радіонуклідів, при цьому довго живучі ізотопи виявляють свою дію впродовж значно більш довшого часу – 90% всієї дози населення отримає за час від тисячі до сотень мільйонів років після викиду. Отже, що люди, які проживають поблизу АЕС, навіть при нормальній роботі реактора отримують всю дозу повністю від короткоживучих ізотопів і малу частину дози від довго живучих.
Ці цифри не враховують вклад в опромінення від радіоактивних відходів, утворюваних в результаті переробки руди, і від відпрацьованого палива. Є основа гадати, що в найближчі декілька тисяч років внесок радіоактивних захоронень в основну дозу опромінення буде залишатися малим, 0,1-1% від очікуваної колективної дози для всього населення. Однак радіоактивні твели збагачуваних фабрик, якщо їх не ізолювати відповідним чином, без сумнівів, створять серйозні проблеми. Якщо врахувати ці два додаткових джерела опромінення, то для населення Землі очікувана колективна ефективна еквівалентна доза опромінення за рахунок довго живучих радіонуклідів складе близько 4000 люд-Зв на кожний гігават-рік виробленої енергії. Всі подібні оцінки, однак, неминуче являються орієнтованими, оскільки важко судити не тільки про майбутні технології переробки відходів, чисельності населення і місцях їхнього проживання, але і про дозу, яка буде мати місце через 10 000 років. Річна колективна ефективна еквівалентна доза опромінення від всього ядерного циклу в 1980 році складала близько 500 люд-Зв, в 2000 вона виросла до 10 000 люд-Зв, а в 2100 очікується, що вона виросте до 200 000 люд-Зв. ЦІ оцінки основані на песимістичних припущеннях, що нинішній рівень викидів збережеться і не будуть введені істотні технічні вдосконалення. Але навіть і в цьому випадку середні дози будуть малі в порівнянні з дозами, які отримуємо від природних джерел, - в 2100 році вони складуть лише 1% від природного фону.
Люди, які проживають поблизу ядерних реакторів, без сумнівів, отримують значно більші дози, ніж населення в середньому.
Атомна енергетика як джерело радіації
Утворення радіонуклідів у реакторі. Як відомо, при роботі реактора радіонукліди утворюються в активній зоні в результаті поділу ядерного палива, а також внаслідок активації нейронами конструкційних матеріалів, теплоносія, уповільнювача тощо.
Зокрема, радіоактивність води, що охолоджує активну зону, є наслідком попадання в неї радіонуклідів через дефекти оболонки ТВЕЛів або результатом корозії конструкційних матеріалів. В технологічних системах АЕС виявляються такі групи радіонуклідів: радіоактивні гази (аргон, криптон, ксенон), карбон-14, тритій; леткі речовини (ізотопи йоду, цезію); нелеткі речовини (лантан, стронцій, церій та інші).
Радіоактивні відходи. Радіоактивні відходи, які складаються з перелічених груп радіонуклідів, утворюються при експлуатації АЕС, а також в результаті очистки води в технологічних системах реактора, при ремонті і заміні устаткування, проведенні ремонту та ін. Це газоподібні, рідкі та тверді речовини.
Газові відходи проходять досить складну систему обробки, що значною мірою зменшує їх активність, після чого викидаються в навколишнє середовище через газовивідну трубу, що забезпечує їх розбавлення повітрям. Рідкі і тверді відходи в навколишнє середовище не викидають, їх переробляють і захоронюють.
При нормальній роботі АЕС вихід газових відходів у навколишнє середовище строго регламентований рекомендаціями МАГАТЕ, і він значно менший, ніж природна радіоактивність, якщо відбувається розбавлення викидів до випуску в атмосферу.
Після катастрофи на Чорнобильській АЕС важко стверджувати, що атомна енергетика менш шкідлива для людства, ніж, скажімо, вугільна, нафтова чи газова, або менш шкідлива для екології, ніж транспортні засоби, гідроелектростанції, хоч це все-таки так.
Основною потенціальною радіаційною небезпекою є аварії на АЕС, особливо аварії, пов’язані з порушенням активної зони реакторів, де зосереджено 98% всієї активності реактора.
Це може статися, зокрема, при перегріві активної зони через недостатність теплозйому. Навіть вимкнений реактор продовжує нагріватися за рахунок розпаду продуктів поділу (приблизно 7% потужності) і потребує охолодження (що саме і відбувалося на четвертому блоці Чорнобильської АЕС зразу ж після аварії). Внаслідок радіоактивного розпаду нагрів поступово зменшується.
У світі побудовано і функціонує 458 АЕС (1991 рік). Ядерна енергетика забезпечує виробництво 16% світового електропостачання (1987 рік).
Практично за час експлуатації АЕС відбулися три значні аварії:
- 1961 рік – в Айдахо-Фолсі (в реакторі відбувся вибух), США;
- 1979 рік – на АЕС „Тримайл-Айленд” у Гарисбезрі, США;
- 1986 рік – на Чорнобильській АЕС, Україна.
Отже, практично ймовірність аварій на АЕС становить один раз на 10 років. Усього ж за час існування атомної енергетики зареєстровано майже 800 різноманітних подій на АЕС різного ступеня з різноманітними наслідками, з викидом радіоактивних речовин – 296.
Постраждало від аварій 136 675 осіб (Чорнобиль 135 тис. осіб), смертельних випадків від радіації – 69 (за іншими даними, лише у Чорнобилі загинуло ~ 8 тис. чол.).
Під час цієї аварії було обезводнено активну зону, і внаслідок її розігріву відбулася серія теплових вибухів. Радіонукліди зі зруйнованої активної зони потрапили в навколишнє середовище і за „допомогою” пожежі та вітру розійшлися не тільки навколо реактора, а й далеко за межами АЕС. У складі викидів були практично всі хімічні елементи таблиці Менделєєва.
Кожному зрозуміло, що інформація про радіаційний стан на територіях поблизу АЕС повинно бути багато. Адже на кожній АЕС працюють служби зовнішньої дозиметрії, які регулярно вимірюють силу дози і дозу в межах зони спостереження, а також активність радіонуклідів в різних об’єктах оточуючого середовища. Однак, коли потрібно назвати конкретні характеристики радіаційної ситуації на прилеглих до АЕС територіях, то їх або зовсім немає, або дуже мало. Справа в тому, що методи контролю радіаційного фону в оточуючому АЕС середовищі не дозволяють у більшості вимірювань виявити радіонукліди з АЕС в пробах повітря, рослинності, грунтах та інших об’єктах навколишнього середовища. Всі дані зводяться до того, що радіаційних фон поблизу працюючої АЕС визначається випромінюванням природних радіонуклідів, радіонуклідів космічного походження і радіонуклідів глобального забруднення атмосфери.
Захоронення відходів. Крім аварій на АЕС, великою проблемою є захоронення радіоактивних відходів. Взагалі в процесі діяльності сучасного суспільства утворюються відходи, багато з яких шкідливі. Їх треба захоронити, щоб не порушувати екологічної рівноваги на Землі.
Існує кілька способів позбавлення від радіоактивних відходів, які залежать від їх кількості і складу, а саме: 1) розбавлення і розсіювання в навколишньому середовищі відходів, вміст радіонуклідів у яких нижче припустимого (зокрема радіоактивних газів); 2) витримка і розпад короткоперіодних радіонуклідів (наприклад йоду); 3) концентрація і захоронення довго живучих радіонуклідів. Тепер їх герметизують у склі або бетоні і складають у глибоких шахтах у несейсмічних районах.
Проблема радіоактивних відходів стає дедалі важливішою (є навіть проект викидання їх у космос) і вважати її вирішеною не можна. Багато уваги їй приділяє МАГАТЕ.
Залишається цікавим питання – де ж зберігаються відпрацьовані відходи АЕС в Україні? Вирішення цього питання є надзвичайно актуальним. Дотепер відпрацьоване ядерне паливо з українських АЕС вивозиться на переробку до Росії.
Але законодавство нашої північної сусідки забороняє захоронення продуктів переробки відпрацьованого палива іноземних АЕС на російській території. Тому, починаючи з 2011 року радіоактивні відходи повертатимуть в Україну. Перший крок у визначеному напрямку вже зроблено: у вересні 2001 року уведено в дослідно-промислову експлуатацію сухе сховище на проммайданчику Запорізької АЕС. Нині там розміщено 11 контейнерів з відпрацьованими паливними збірками. У сховище щороку планується завантажувати по 12-14 контейнерів, а це дозволить повністю відмовитися від вивезення палива з ЗАЕС. У грошовому виразі економія становитиме ~ 40 млн. доларів. Також національна енергетична програма України до 2010 року, затверджена Постановою Верховної Ради України від 15.05.1996, а також галузева програма №7 „Поводження з відпрацьованим ядерним паливом АЕС” введена в дію наказом
8-09-2015, 23:28