«Обеспечение радиационной безопасности

Обеспечение радиационной безопасности
человека и биологических объектов в ходе эксплуатации АЭС
Мы живем в эпоху стремительного развития атомной энергетики, все более
возрастающих масштабов использования радиоактивных веществ и источников
ионизирующих излучений в промышленности, медицине, сельском хозяйстве, на
транспорте. Пожалуй, нет в настоящее время ни одной отрасли народного хозяйства, где
бы в той или иной форме не использовалась энергия, таящаяся в глубинах атома. Атомная
энергия вносит огромный вклад в научно-технический прогресс, повышение
эффективности производства.
Вместе с тем, бурное развитие атомной науки и техники, атомной энергетики
вызывает у ряда людей опасение и недоверие.
Очевидно, что и при мирном использовании атомная энергия представляет собой
грозную силу и может оказать вредное влияние на человека, подобно тому, как
воздействие большого количества любого другого вида энергии (механической, силовой,
электрической) или химических веществ может вызвать разрушения или нарушить
нормальную жизнедеятельность организма, а иногда привести к смертельному исходу.
При использовании атомной энергии, как и при использовании любого другого
вида энергии, должен быть поставлен надежный заслон самой возможности
отрицательного воздействия на человека новой техники и технологии. Применительно к
атомной энергии — это комплекс мероприятий, предотвращающий вредное воздействие
ионизирующих излучений на человека и объекты окружающей среды. Таким заслоном в
атомной технике является система радиационной безопасности.
Опыт мирного использования атомной энергии неопровержимо подтверждает, что
созданная система радиационной безопасности надежно защищает человека и объекты
окружающей среды от вредного воздействия радиации. В частности, число несчастных
случаев и профессиональных заболеваний среди работающих на АЭС и в атомной
промышленности несравненно меньше, чем в любой другой отрасли промышленности.
Подавляющее число работников облучается в дозах меньше предельно допустимых.
Радиоактивные выбросы АЭС и других объектов атомной промышленности
значительно ниже регламентируемых. Система транспортирования и захоронения
радиоактивных отходов достаточно надежно обеспечивает их локализацию и
препятствует распространению радионуклидов по объектам окружающей среды.
С момента создания атомной промышленности начала формироваться новая
научно-практическая дисциплина - радиационная безопасность. Следует отметить, что
отдельные ее аспекты начали разрабатывать вскоре после открытия рентгеновского
излучения и явления радиоактивности. Но становление радиационной безопасности как
научно-практической дисциплины произошло в период создания атомной
промышленности.
Радиационная безопасность является одним из разделов техники безопасности. Из
перечисленных задач следует, что для их решения необходимы компетенция и усилия
специалистов различных отраслей знаний — радиобиологов, физиков, математиков,
инженеров и гигиенистов.
На основе установленных критериев опасности (или лучше — критериев
безопасности) воздействия ионизирующих излучений на организм человека
разрабатывается система допустимых пределов воздействия ионизирующих излучений,
оформляемых в виде законодательных документов, в частности, норм радиационной
безопасности (НРБ).
Независимо от характера и масштабов использования атомной энергии система
радиационной безопасности решает две функциональные задачи:
1) снижение уровня облучения персонала и населения до регламентируемых пределов на
основе комплекса проектных, технических, медико-санитарных и гигиенических
мероприятий;
2) создание эффективной системы радиационного контроля, которая позволяла
бы
оперативно регистрировать изменение различных параметров радиационной обстановки,
на основании которых можно судить об уровнях облучения персонала и населения, и
радиоактивного загрязнения объектов внешней среды, и на этой основе принимать меры
по нормализации радиационной обстановки в случае превышения допустимых уровней.
Накопленные к настоящему времени радиобиологические данные дают основание
полагать, что при непрерывном облучении какой-либо группы населения излучением
следует ожидать не более 20 дополнительных случаев наследственных заболеваний на 1
млн. человек.
Обычные выбросы низкой активности с АЭС приносят мало вреда, особенно если
их сравнить с ущербом, наносимым окружающей среде и здоровью при сжигании
ископаемых видов топлива. Таково воздействие ионизирующего излучения на живой
организм.
Безусловно, что АЭС, как и любая электростанция другого типа, оказывают
определенное влияние на окружающую среду. Однако в действии атомных станций нет
ничего специфического, характерного только для них.
Их влияние определяется изъятием земель, потреблением воды и выбросами в
окружающую среду образованных радионуклидов. Последнее, рассматриваемое обычно в
качестве основного негативного аспекта ядерной энергетики, в большой степени
характерно для электростанций, использующих органическое топливо. Помимо
радиоизотопов, с выбросами ТЭС в окружающую среду попадает огромное количество
высокотоксичных соединений.
Рассмотрим, какой вклад в повышение уровня облучения дает использование
каменного угля, при сгорании которого выделяется гораздо больше частиц, чем при
сгорании любого другого вида топлива, вследствие высокого содержания в нем золы.
Годовое потребление угля в мире составляет несколько миллиардов тонн, из которых 70%
сжигается в топках электростанций, 20% — в коксовальных печах и 10% используется
для целей отопления. Современная тепловая электростанция (ТЭС), работающая на угле,
потребляет 3 млн. т угля на производство 1 ГВт электроэнергии в год и выбрасывает 0,1
млн. т золы в воздух.
В золе угля содержание естественных радионуклидов возрастает примерно на
порядок величины вследствие исключения органического компонента при его сжигании.
Среднеарифметическая концентрация естественных радионуклидов в летучей фракции
золы приведена в табл. 1. Рассеиваясь в атмосфере вместе с золой, естественные
радионуклиды становятся источником дополнительного облучения населения,
проживающего в районе расположения ТЭС, в первую очередь за счет ингаляционного
поступления при прохождении шлейфа выброса. Наряду с этим выпадающие на
поверхность земли естественные радионуклиды поступают в организм человека с
пищевыми продуктами, вдыхаемым воздухом и питьевой водой. В табл. 2 приведены
данные о содержании естественных радионуклидов в воздухе на поверхности земли в
районе расположения ТЭС мощностью 1 ГВт (эл.), работающей на угле.
Таблица 1. Среднеарифметическая концентрация естественных радионуклидов в
летучей фракции золы, образующейся при сжигании каменного угля
Нуклид
Концентрация
Нуклид
Концентрация
Бк/кг
Ku/кг
Бк/кг
Ku/кг
40
-9
210
K
265
7,2*10
Po
1700
4,6*10-8
238
-9
232
U
200
5,4*10
Th
70
1,9*10-9
226
228
Ra
226
5,9*10-9
Th
110
3,0*10-9
210
Pb
930
2,5*10-8
228
Th
130
3,5*10-9
Таблица 2. Выбросы естественных радионуклидов и их содержание в атмосфере в
районе расположения ТЭС мощностью 1 ГВт (эл.)
Нуклид
Концентрация в воздухе
Плотность загрязнения территории
10-5 Бк/м3
10-18 Ku/л
107 Бк/м2
мKu/км2
226
Ra
6,3
1,7
39
10,5
228
Ra
4,1
1,1
9,3
2,5
210
Po
15
4,0
115
31
210
Po
14,4
3,9
70
19
232
Th
6,3
1,7
----40
K
----389
105
При практическом использовании атомной энергии человек, как правило,
подвергается воздействию малых доз ионизирующего излучения, за исключением крайне
редких, единичных случаев воздействия больших доз излучения. При облучении людей в
малых дозах нельзя обнаружить каких-либо видимых изменений в состоянии здоровья
данного индивидуума сразу же после облучения. Эффекты облучения в этом случае
проявляются через много лет в виде отдаленных последствий, которые носят
стохастический характер. Для стохастических эффектов нельзя установить четкую
причинную связь между лучевым воздействием и реакцией организма для данного
индивидуума. Она может быть выявлена только на основе статистического анализа
последствий воздействия ионизирующего излучения на большой контингент людей.
Отметим, что вероятность выхода некоторых отдаленных эффектов облучения
резко возрастает при превышении некоторой пороговой дозы и очень мала при меньших
дозах, т.е. эти эффекты имеют выраженный пороговый характер. Так, лучевая катаракта
возникает только в том случае, когда эквивалентная доза γ-излучения, накопленная в
хрусталике глаза, превысит 15 Зв (1500 бэр) или 5 Зв (500 бэр) при облучении нейтронами.
Здесь имеется в виду облучение в малых дозах в течение продолжительного времени. При
облучении в меньших дозах вероятность появления катаракт практически равна нулю.
Бесплодие, обусловленное облучением, проявляется только в том случае, если суммарная
доза на яичники превысит 3 Зв (300 бэр). Пороговая доза, обусловливающая
косметические дефекты кожи, равна 20 Зв (2000 бэр). Если принять продолжительность
профессиональной деятельности равной 50 годам, то при ограничении годовой
эквивалентной дозы на хрусталик 300 мЗв (30 бэр) γ-излучения или 100 мЗв (10 бэр)
быстрых нейтронов появление катаракт будет исключено.
Для большинства отдаленных последствий при хроническом облучении порог в
настоящее время не обнаружен. Вероятность их появления возрастает с увеличением дозы
облучения. К таким последствиям относятся злокачественные новообразования различных
органов и тканей и генетические эффекты. Последние проявляются в виде врожденных
уродств или других нарушений в организме у новорожденных, обусловленных лучевым
повреждением клеточных структур, ведающих наследственностью.
Учитывая указанные выше обстоятельства, МКРЗ рекомендует руководствоваться
следующим. Поскольку в настоящее время отсутствуют прямые доказательства вредного
воздействия на организм излучений в малых дозах и вместе с тем нельзя полностью
исключить возникновение отдаленных стохастических последствий в виде
злокачественных новообразований или генетических эффектов, при нормировании
радиационного фактора целесообразно принять гипотезу отсутствия порога для
стохастических эффектов облучения.
Такая концепция исходит из переоценки последствий воздействия излучения и
представляется наиболее гуманной, учитывающей еще недостаточность наших знаний о
механизме действия радиации на живой организм.
Следовательно, под стохастическим эффектом облучения понимается такое
радиационное последствие, вероятность возникновения которого существует при сколь
угодно малых дозах ионизирующего излучения и возрастает с увеличением уровня
воздействия. При этом в отличие от нестохастических эффектов тяжесть последствия от
дозы не зависит.
Таким образом, для целей радиационной защиты МКРЗ базируется на
беспороговой линейной зависимости между дозой и вероятностью возникновения
соматико-стохастических и генетических эффектов. Это основная предпосылка, из
которой исходит МКРЗ при нормировании радиационного фактора. Считается, что
возникновение злокачественных новообразований различных органов и тканей
обусловливает основной соматический риск облучений в малых дозах.
В настоящее время концепция беспорогового действия радиации является
официальной доктриной, на базе которой ведется нормирование, оцениваются возможные
неблагоприятные последствия при развитии тех или иных направлений атомной техники и
на этой основе принимаются рекомендации по радиационной защите.
Если исходить из гипотезы о беспороговом действии радиации, то любая доза
излучения не безразлична для человека. Поэтому МКРЗ считает, что основным
принципом, которым следует руководствоваться при обеспечении радиационной
безопасности, является создание таких условий использования атомной энергии, при
которых доза облучения должна быть настолько низкой, насколько это разумно и
достижимо с учетом экономических и социальных факторов. Иначе говоря, должны быть
приняты все меры по ограничению уровня облучения персонала и населения.
Таким образом, возникает дилемма. С одной стороны, необходимо до минимума
свести уровень облучения. Это можно сделать, исключив практическое применение
источников ионизирующих излучений. С другой стороны, должны быть обеспечены
условия широкого практического использования атомной техники, без развития которой
немыслим дальнейший технический прогресс. Следовательно, при рассмотрении вопроса
о целесообразности того или иного аспекта применения атомной энергии в сфере
человеческой деятельности (развитие атомной энергетики, радиационной технологии,
применение радионуклидов в медицине, гамма-дефектоскопии и т.д.) необходимо решить,
каким будет выход отдаленных последствий, обусловленных облучением, т.е. какой риск
является оправданным и приемлемым в настоящее время с учетом тех выгод, которые
дает обществу внедрение данной технологии. Иначе говоря, регламентация допустимых
пределов облучения должна базироваться на концепции приемлемого риска.
Риск, вносимый применением новой техники, может считаться социально
приемлемым, если одним из конечных полезных эффектов использования новой техники
будет снижение суммарного риска, которому подвергаются люди. Если окажется, что
дополнительный риск, вносимый новой техникой, не компенсируется дополнительным
снижением уровней других рисков и суммарный риск в итоге возрастает, разумно считать
его социально неприемлемым и ввести дополнительные меры безопасности или
воздержаться от широкого применения новшества.
Таблица 3. Уровень
(Великобритания, США)
риска
смерти
Характер производственной деятельности
Производство горчичного газа
Углекоксование и вулканизация
Экипажи рыболовных траулеров
Добыча каменного угля
Гончарное и керамическое производство
Строительные рабочие
ряда
промышленных
профессий
Уровень риска на человека в год
1*10-3
(1-10)*10-3
1,2*10-3
1,2*10-3 – 4*10-4
5*10-5
1,2*10-3
Обрабатывающая промышленность в целом
Текстильная, бумажная, пищевая, топографическая
Швейная и обувная промышленность
Рабочие всей промышленности США
8*10-5 – 1,2*10-4
(1-10)*10-5
(1-10)*10-6
2,5*10-4
Таким образом, риск смерти, обусловленный естественной средой обитания, составляет 1
• 10 5 на человека в год.
Таблица 4. Классификация условий профессиональной безопасности
Диапазон риска смерти на
Категория
Условия безопасной деятельности
человека в год
I
Безопасные
<1*10-4
II
Относительно безопасные
1*10-4 – 1*10-3
III
Опасные
1*10-3 – 1*10-2
IV
Особо опасные
>1*10-2
Таким образом, уровень риска, оставшийся практически неизменным в течение
продолжительного времени, несмотря на расширение производства и совершенствование
технологии, свидетельствует о том, что общество может с ним мириться, учитывая пользу,
которую оно извлекает из данной профессиональной деятельности, выражающейся в
техническом прогрессе и подъеме благосостояния. Поэтому сложившийся в определенной
мере стихийно уровень риска можно рассматривать как социально приемлемый на данном
этапе. На основе анализа имеющихся статистических данных риск смерти 5-10-4 на
человека в год можно рассматривать как социально приемлемый риск, обусловленный
профессиональными факторами. Это значение соответствует риску смерти от болезней в
возрасте примерно 30 лет, т.е. когда он минимален.
Помимо технических мер, направленных на повышение уровня безопасности АЭС,
нужна постоянная информация о работе ядерных реактивов, остановках блоков, их
причинах и др. В регионах, где намечается строительство АЭС, необходимо проводить
широкое общественное обсуждение, т.к. атомная энергетика не может развиваться без
поддержки со стороны населения. Обсуждение проблем ядерной энергетики и участие
населения в этом процессе требуют определенных знаний о социальных, экологических,
экономических аспектах энергетики.
В мире, которому в обозримом будущем грозит истощение ресурсов органического
топлива и который уже сталкивается с экономическими и геополитическими
последствиями зависимости от него, наличие ядерной энергетики является важным
фактором решения проблемы обеспечения энергией в будущем.
Возможные экологические и климатические последствия неограниченного
использования органического топлива настолько серьезны, что это вынуждает искать
дополнительные источники энергии. В данной ситуации резонно использовать атомную
энергию, тем более что накоплен громадный мировой опыт ее применения.
КУДРЯШОВ Владимир Петрович, заведующий лабораторией радиоэкологии ГНУ
«Институт радиобиологии» Национальной академии наук Беларуси