Классификация и краткая характеристика радиационных аварий

Расширяющееся внедрение источников ионизирующих излучений в промыш­ленность, в медицину и научные исследования, наличие на вооружении армий ядер­ного оружия, а также работа человека в космическом пространстве увеличивают чис­ло людей, подвергающихся воздействию ионизирующих излучений,

Несмотря на достаточно совершенные технические системы по обеспечению радиа­ционной безопасности персонала и населения, разработанные в последние годы, сохраня­ется определенная вероятность повторения крупномасштабных радиационных аварий.

На территории Российской Федерации в настоящее время функционирует по­рядка 400 «стационарных» радиационно опасных объектов (атомные электростанции, заводы по переработке ядерного топлива, хранилища радиоактивных отходов, ядер­ные объекты Министерства обороны России и др.). Не исключена возможность транспортных радиационных аварий (в том числе с ядерным оружием), локальных аварий, связанных с хищением и утерей различных приборов, работающих на основе радионуклидных источников, а также в результате использования радиоактивных ве­ществ в диверсионных целях.

Радиационная авария- событие, которое могло привести или привело к незапланированному облучению людей или к радиоактивному загрязнению окружающей среды с превышением величин, регламентированных норматив­ными документами для контролируемых условий, происшедшее в результате потери управления источником ионизирующего излучения, вызванное неис­правностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийны­ми бедствиями или иными причинами.

Определение основных понятий радиоактивности, ионизирующего излучения, а также единицы дозы излучения и радиоактивности представлены в Приложениях 16, 17. Различают очаг аварии и зоны радиоактивного загрязнения местности.

Очаг аварии- территория разброса конструкционных материалов аварийных объектов и действия а-, β и γ-излучений.

Зона радиоактивного загрязнения- местность, на которой произошло выпадение радиоактивных веществ.

Типы радиационных аварийопределяются используемыми в народном хозяй­стве источниками ионизирующего излучения, которые можно условно разделить на следующие группы; ядерные, радиоизотопные и создающие ионизирующее излуче­ние за счет ускорения (замедления) заряженных частиц в электромагнитном поле (электрофизические). Такое деление достаточно условно, поскольку, например, атом­ные электростанции (АЭС) одновременно являются и ядерными, и радиоизотопными объектами. К чисто радиоизотопным объектам можно отнести, например, пункты за­хоронения радиоактивных отходов или радиоизотопные технологические медицин­ские облучательные установки,

Имеются также специальные технологии, связанные с уничтожением ядерных боеприпасов, снятием с эксплуатации исчерпавших эксплуатационный ресурс реак­торов, проводящимися в интересах народного хозяйства ядерными взрывами и др.

На ядерных энергетических установках в результате аварийного выброса воз­можны следующие факторы радиационного воздействия на население:

• внешнее облучение от радиоактивного облака и от радиоактивно загрязнен­ных поверхностей земли, зданий, сооружений и др.;

• внутреннее облучение при вдыхании находящихся в воздухе радиоактивных веществ и при потреблении загрязненных радионуклидами продуктов пита­ния и воды;

• контактное облучение за счет загрязнения радиоактивными веществами кож­ных покровов,

В зависимости от состава выброса может преобладать (то есть приводить к наи­большим дозовым нагрузкам) тот или иной из вышеперечисленных путей воздейст­вия, Радионуклидами, вносящими существенный вклад в облучение организма и его отдельных органов (щитовидной железы и легких) при авариях на ядерных энергети­ческих установках, являются: ¹³¹1, ¹³²1, ^Ш1, ¹³⁴1, ¹³⁵1, ¹³²Те, ^|3*Хе, ¹³⁵Хе, ¹³⁴Сs, ^!37Cs, ⁹⁰Sr, ⁸⁸Kr, ¹⁰⁶Ru, ¹⁴⁴Ce, ²³⁸Pu (аэрозоль), ²³⁹Pu (аэрозоль).

До аварии на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. значительные выбросы ра­дионуклидов происходили при двух авариях на реакторах: в Уиндскейле (Великобри­тания) в октябре 1957 г, и на Тримайл Айленде (США) в марте 1979 г.

Аварии на хранилищах радиоактивных отходов представляют большую опас­ность, так как они могут привести к длительному радиоактивному загрязнению об­ширных территорий высокотоксичными радионуклидами и вызвать необходимость широкомасштабного вмешательства.

Подобный аварийный выброс произошел 29 сентября 1957 г. на комбинате «Ма­як» (Челябинск-40). Был загрязнен участок местности шириной 9 км, длиной более 100 км. След протянулся через Челябинскую, Свердловскую и Тюменскую области. Было эвакуировано 10 700 чел., проживающих на этой территории.

Ситуация, характерная для поверхностного хранения жидких радиоактивных от­ходов, возникла в 1967 г. на хранилище в районе озера Карачай, когда в результате ветрового подъема высохших иловых отложений оказалась значительно загрязнена прилегающая территория.

Аварийная ситуация при глубинном захоронении жидких радиоактивных отхо­дов в подземные горизонты возможна при внезапном разрушении оголовка скважи­ны, находящейся под давлением.

В случае размыва и растворения пород пласта-коллектора агрессивными компо­нентами радиоактивных отходов, например кислотами, увеличивается пористость по­род, что может приводить к утечке газообразных радиоактивных отходов. В этом случае переоблучению, как правило, может подвергнуться персонал хранилища.

При аварии на радиохимическом производстве радионуклидный состав и вели­чина аварийного выброса (сброса) существенно зависят от технологического участка процесса и участка радиохимического производства. Основной вклад в формирова­ние радиоактивного загрязнения местности в случае радиационной аварии на радио­химическом производстве могут вносить изотопы ⁹⁰Sr, ^l34Cs, ^l37Cs, ^23SPu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ²⁴¹Pu, ²⁴¹Am, ²⁴⁴Cm. Повышенный фон гамма-излучения на местности создают в ос­новном ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs.

На заводе по переработке радиационных отходов в Томске-7 6 апреля 1993 г. произошла авария. След радиоактивного облака шириной 9-10 км распространился на 100-120 км.

Аварии с радионуклидными источниками связаны с их использованием в про­мышленности, газо- и нефтедобыче, строительстве, исследовательских и медицин­ских учреждениях. Аварии с радиоактивными источниками могут происходить без их разгерметизации и с разгерметизацией. Характер радиационного воздействия оп­ределяется видом радиоактивного источника, пространственными и временными ус­ловиями облучения. При аварии с ампулированным источником переоблучению мо­жет подвергнуться ограниченное число лиц, имевших непосредственный контакт с радиоактивным источником, с преобладающей клиникой общего неравномерного об­лучения и местного (локального) радиационного поражения отдельных органов и тканей. В случае разгерметизации радиоактивного источника возможно радиоактив­ное загрязнение значительной территории (Гояния, Бразилия, 1987 г.).

Особенностью аварии с радиоактивным источником является сложность уста­новления факта аварии. К сожалению, часто подобная авария устанавливается после регистрации тяжелого радиационного поражения.

При аварии с ядерными боеприпасами в случае диспергирования делящегося материала (механическое разрушение, пожар) основным фактором радиационного воздействия являются изотопы ²³⁹Ри и ^24|Ат с преобладанием внутреннего облучения за счет ингаляции. При пожаре возможен сценарий, когда основным поражающим фактором будет выделение оксида трития (молекулярного трития).

Возможность радиационной аварии на космических аппаратах обусловлена на­личием на их борту:

• радиоактивных изотопов в генераторах электрической и тепловой энергии, в различных контрольно-измерительных приборах и системах;

• ядерных бортовых электроэнергетических установок;

• ядерных установок в качестве двигательных систем.

Аварии при перевозке радиоактивных материалов также возможны, несмотря на то, что практика транспортировки радиоактивных материалов базируется на норма­тивно-правовых документах, регламентирующих ее безопасность.

Распространенными в перевозках и наиболее опасными являются гексафторид урана и соединения плутония. Соединения долгоживущего (более 2000 лет!) плуто­ния (обычно диоксид плутония) представляют опасность из-за длительного а-излуче-ния и высокой токсичности. Основным путем поступления аэрозоля диоксида плуто­ния является ингаляционный.

Примером сложной радиационной ситуации, связанной с переоблучением лю­дей и обширным радиоактивным загрязнением территории вследствие нарушения хранения радиоактивных веществ, может быть облучение ¹³⁷Cs группы людей в горо­де Гояния (Бразилия). 12 сентября 1987 г. два человека обнаружили ампулу с порош­ком ^l37Cs. В результате разноса порошка в городе образовалось 7 относительно боль­ших и до 50 мелких участков загрязнения. Загрязнению кожи и одежды, а также внутреннему облучению подверглись 249 чел., из числа которых у 129 развились ост­рые радиационные поражения средней и тяжелой степеней тяжести, и 4 чел. погибли от острой лучевой болезни.Классы радиационных аварийсвязаны, прежде всего, с их масштабами. По 1 границам распространения радиоактивных веществ и по возможным последствиям радиационные аварии подразделяются на локальные, местные, общие.

Локальная авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные границы оборудования, техно­логических систем, зданий и сооружений в количествах, превышающих регла­ментированные для нормальной эксплуатации значения, при котором возмож­но облучение персонала, находящегося в данном здании или сооружении, в до-зах, превышающих допустимые.

Местная авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов в пре­делах санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентиро­ванные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облу­чение персонала в дозах, превышающих допустимые.

Общая авария - это авария с выходом радиоактивных продуктов за гра­ницу санитарно-защитной зоны в количествах, превышающих регламентиро­ванные для нормальной эксплуатации значения, при котором возможно облу­чение населения и загрязнение окружающей среды выше установленных норм.

По техническим последствиям выделяются следующие виды радиационных аварий.

1. Проектная авария.Это предвиденные ситуации, то есть возможность воз­никновения такой аварии заложена в техническом проекте ядерной уста­новки. Она относительно легко устранима.

2. Запроектная авария - возможность такой аварии в техническом проекте не предусмотрена, однако она может произойти.

3. Гипотетическая ядерная авария- авария, последствия которой трудно предугадать.

4. Реальная авария- это состоявшаяся как проектная, так и запроектная ава­рия. Практика показала, что реальной может стать и гипотетическая авария (в частности, на Чернобыльской АЭС).

Аварии могут быть без разрушения и с разрушением ядерного реактора.

Отдельно следует указать на возможность возникновения аварии реактора с раз­витием цепной ядерной реакции - активного аварийного взрыва, сопровождающего­ся не только выбросом радиоактивных веществ, но и мгновенным гамма-нейтронным излучением, подобного взрыву атомной бомбы. Данный взрыв может возникнуть только при аварии реакторов на быстрых нейтронах.

Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в 1990 г. была раз-- работана и рекомендована универсальная шкала оценки тяжести и опасности аварий на АЭС. Классифицируемые шкалой события относятся только к ядерной или радиа­ционной безопасности. Шкала разделена на две части: нижняя охватывает уровни 1-3 и относится к инцидентам, а верхняя часть из четырех уровней (4-7) соответствует авариям. События, не являющиеся важными с точки зрения безопасности, интерпре­тируются как события нулевого уровня. Шкала является приблизительно логарифми­ческой. Так, ожидается, что число событий должно примерно в 10 раз уменьшаться для каждого более высокого уровня.

При решении вопросов организации медицинской помощи населению в услови­ях крупномасштабной радиационной аварии необходим анализ путей и факторов ра­диационного воздействия в различные временные периоды развития аварийной си­туации, формирующих медико-санитарные последствия. С этой целью рассматрива­ют три временные фазы: раннюю, промежуточную и позднюю (восстановительную).

Ранняя фаза- это период от начала аварии до момента прекращения выброса радиоактивных веществ в атмосферу и окончания формирования радиоактивного следа на местности. Продолжительность этой фазы в зависимости от характера, мас­штаба аварии и метеоусловий может быть от нескольких часов до нескольких суток.

На ранней фазе доза внешнего облучения формируется гамма- и бета-излучени­ем радиоактивных веществ, содержащихся в облаке. Возможно также контактное об­лучение за счет излучения радионуклидов, осевших на кожу и слизистые. Внутрен­нее облучение обусловлено ингаляционным поступлением в организм человека ра­диоактивных продуктов из облака.

Промежуточная фазааварии начинается от момента завершения формирова­ния радиоактивного следа и продолжается до принятия всех необходимых мер защи­ты населения, проведения необходимого объема санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий. В зависимости от характера и масштаба аварии дли­тельность промежуточной фазы может быть от нескольких дней до нескольких меся­цев после возникновения аварии.

Во время промежуточной фазы основными причинами поражающего действия являются внешнее облучение от радиоактивных веществ, осевших из облака на по­верхность земли, зданий, сооружений и т.п. и сформировавших радиоактивный след, и внутреннее облучение за счет поступления радионуклидов в организм человека с питьевой водой и пищевыми продуктами. Значение ингаляционного фактора опреде­ляется возможностью вдыхания загрязненных мелкодисперсных частиц почвы, пыль­цы растений и т.п., поднятых в воздух в результате вторичного ветрового переноса.

Поздняя (восстановительная) фазаможет продолжаться от нескольких недель до нескольких лет после аварии (до момента, когда отпадает необходимость выпол­нения мер по защите населения) в зависимости от характера и масштабов радиоак­тивного загрязнения. Фаза заканчивается одновременно с отменой всех ограничений на жизнедеятельность населения на загрязненной территории и переходом к обычно­му санитарно-дозиметрическому контролю радиационной обстановки, характерной для условий «контролируемого облучения». На поздней фазе источники и пути внеш­него и внутреннего облучения те же, что и на промежуточной фазе.

В результате крупномасштабных радиационных аварий из поврежденного ядерно­го энергетического реактора в окружающую среду выбрасываются радиоактивные ве­щества в виде газов и аэрозолей, которые образуют радиоактивное облако. Это облако, перемещаясь в атмосфере по направлению ветра, вызывает по пути своего движения радиоактивное загрязнение местности и атмосферы. Местность, загрязненная в резуль­тате выпадения радиоактивных веществ из облака, называется следом облака.

Характер и масштабы последствий радиационных аварий в значительной степе­ни зависят от вида (типа) ядерного энергетического реактора, характера его разруше­ния, а также метеоусловий в момент выброса радиоактивных веществ из поврежден­ного реактора.

Радиационная обстановка за пределами АЭС, на которой произошла авария, оп­ределяется характером радиоактивных выбросов из реактора (типом аварии), движе нием в атмосфере радиоактивного облака, величиной районов радиоактивного загряз­нения местности, составом радиоактивных веществ.

Так, например, при аварии на Чернобыльской АЭС в мае 1986 г. в результате взрыва реактора четвертого энергоблока станции произошло частичное разрушение реакторного здания и кровли машинного зала. В реакторном зале возник пожар. Через пролом в зда­нии на территорию станции было выброшено значительное количество твердых материа­лов: обломков рабочих каналов, таблеток диоксида урана, кусков графита и обломков конструкций. Образовалось гидроаэрозольное облако с мощным радиационным действи­ем. Траектория перемещения этого облака прошла вблизи г. Припять вне населенных пунктов, первоначально в северном, а затем в западном направлениях.

По оценкам специалистов, всего в период с 26 апреля по 6 мая 1986 г. из топли­ва высвободились все благородные газы, примерно 10-20% летучих радиоизотопов йода, цезия и теллура и 3-6% более стабильных радионуклидов бария, стронция, плу­тония, цезия и др.

Длительный характер выбросов, проникновение части аэрозолей в нижние слои тропосферы обусловили создание обширных зон радиоактивного загрязнения, выхо­дящих за пределы нашей страны. Сформировались значительные по площади зоны, внутри которых- были превышены допустимые уровни загрязнения по наиболее ра-диационно опасным радионуклидам - ²³⁹Pu, ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs. Все это привело к радиоак­тивному загрязнению воды и пищевых продуктов (особенно молочных), во много раз превышающему не только фоновые, но и нормативные показатели. Заметное радио­активное загрязнение коснулось нескольких областей Белоруссии, Украины и Рос­сии, оно отмечалось также в Прибалтике, Австрии, ФРГ, Италии, Норвегии, Швеции, Польше, Румынии, Финляндии. Столь обширное загрязнение значительно осложнило организацию защиты населения от радиационного воздействия и проведение меро­приятий по ликвидации загрязнения.

Основной вклад в мощность дозы на загрязненных территориях внесли изотопы ^l37Cs и ^l34Cs (до 80% в 30-километровой зоне и почти 100% за ее пределами). Плот­ность радиоактивного загрязнения долгоживущими изотопами, в особенности ^l37Cs, была значительной и достигала от 15 до 100 Ки/км².

Масштабы и степень загрязнения местности и воздуха определяют радиацион­ную обстановку.

Радиационная обстановкапредставляет собой совокупность условий, возни­кающих в результате загрязнения местности, приземного слоя воздуха и водоисточ­ников радиоактивными веществами (газами) и оказывающих влияние на аварийно-спасательные работы и жизнедеятельность населения.

Выявление наземной радиационной обстановки предусматривает определение мас­штабов и степени радиоактивного загрязнения местности и приземного слоя атмосферы.

Оценка наземной радиационной обстановки осуществляется с целью определе­ния степени влияния радиоактивного загрязнения на лиц, занятых в ликвидации по­следствий чрезвычайной ситуации, и населения.

Оценка радиационной обстановки может быть выполнена путем расчета с ис­пользованием формализованных документов и справочных таблиц (прогнозирова­ние), а также по данным разведки (оценка фактической обстановки).

К исходным данным для оценки радиационной обстановки при аварии на АЭС относятся: координаты реактора, его тип и мощность, время аварии и реальные ме­теоусловия, прежде всего направление и скорость ветра облачность, температура воздуха и его вертикальная устойчивость, а также степень защиты людей от ионизи­рующего излучения.

При оценке фактической обстановки, кроме вышеупомянутых исходных дан­ных, обязательно учитывают данные измерения уровня ионизирующего излучения и степени радиоактивного загрязнения местности и объектов.

Метод оценки радиационной обстановки по данным радиационной разведки ис­пользуется после аварии на радиационно опасном объекте. Он основан на выявлении реальной (фактической) обстановки путем измерения уровней ионизирующего излу­чения и степени радиоактивного загрязнения местности и объектов.

В выводах, которые формулируются силами РСЧС в результате оценки радиаци­онной обстановки, для службы медицины катастроф должно быть указано:

• число людей, пострадавших от ионизирующего излучения; требуемые силы и средства здравоохранения;

• наиболее целесообразные действия персонала АЭС, ликвидаторов, личного состава формирований службы медицины катастроф;

• дополнительные меры защиты различных контингентов людей.

Характерной особенностью следа радиоактивного облака при авариях на АЭС является пятнистость (локальность) и мозаичность загрязнения, обусловленная мно­гократностью выбросов, дисперсным составом радиоактивных частиц, разными ме­теоусловиями во время выброса, а также значительно более медленное снижение уровня радиации, чем при ядерных взрывах, обусловленное большим количеством долгоживущих изотопов. По опыту Чернобыля установлено, что уровень радиации за первые сутки снижается в 2 раза, за месяц - в 5, за квартал - в 11, за полгода - в 40 и за год - в 85 раз. При ядерных взрывах при семикратном увеличении времени радио­активность за счет большого количества (более 50%) сверхкоротко- и короткоживу-щих изотопов уменьшается в 10 раз. Например, если уровень радиации через 1 ч с момента взрыва - 1000 мР/ч, то через 7 ч он составит 100, а через 49 ч - 10 мР/ч.

Характер радиационного воздействия на людей, животных и окружающую сре­ду при авариях на АЭС существенно зависит от состава радиоактивного выброса. В процессе ядерных реакций в реакторе создается большой комплекс радионуклидов, период полураспада которых лежит в пределах от нескольких секунд до нескольких сотен тысяч лет. Так, ⁹²Кг имеет период полураспада 1,84 с; ⁹²Ru - 5,9 с; ^|311 - 8,1 сут; ⁹⁰Sr - 28 лет; ¹³⁷Cs - 30,2 года; ²³⁹Ри - 2,4-10⁴ года, ^|43Се - 5-10⁶ лет и т.д.

Для оценки поражающего действия и обеспечения эффективности последующе­го лечения важно знать еще некоторые характеристики представленных радионукли­дов. Так, ¹³¹1 имеет период полувыведения 120 сут, выводится преимущественно с мочой; ^l37Cs - 140 сут, выводится с мочой и калом; ⁹⁰Sr - 10 лет, выводится с мочой.

Основными направлениями предотвращения и снижения потерь и ущерба при радиационных авариях являются:

• рациональное размещение радиационно опасных объектов с учетом возмож-• ных последствий аварии;

• специальные меры по ограничению распространения выброса радиоактив­ных веществ за пределы санитарно-защитной зоны;

• меры по защите персонала и населения.

При размещении радиационно опасного объекта должны учитываться факторы безопасности. Расстояние от АЭС до городов с населением от 500 тыс. до 1 млн. чел. - 30 км, от 1 до 2 млн. - 50 км, а с населением более 2 млн. - 100 км. Также учитыва ются роза ветров, сейсмичность зоны, ее геологические, гидрологические и ланд­шафтные особенности.

Особенно важная роль по предотвращению и снижению радиационных пораже­ний отводится следующим мероприятиям по защите персонала АЭС и населения.

1. Использование защищающих от ионизирующего излучения материалов с учетом их коэффициента ослабления (Косл), позволяющего определить, в какой степени уменьшится воздействие ионизирующего излучения на чело­века. Использование коллективных средств защиты (герметизированных помещений, укрытий).

2. Увеличение расстояния от источника ионизирующего излучения, при необ­ходимости - эвакуация населения из зон загрязнения.

3. Сокращение времени облучения и соблюдение правил поведения персона­ла, населения, детей, сельскохозяйственных работников и других контин-гентов в зоне возможного радиоактивного загрязнения.

4. Проведение частичной или полной дезактивации одежды, обуви, имущест­ва, местности и др.

5. Повышение морально-психологической устойчивости спасателей, персона­ла и населения.

6. Организация санитарно-просветительной работы, проведение занятий, вы­пуск памяток и др.

7. Установление временных и постоянных предельно допустимых доз (уров­ней концентрации) загрязнения радионуклидами пищевых продуктов и во­ды; исключение или ограничение потребления с пищей загрязненных ра­диоактивными веществами продуктов питания и воды.

8. Эвакуация и переселение населения.

9. Простейшая обработка продуктов питания, поверхностно загрязненных ра­диоактивными веществами (обмыв, удаление поверхностного слоя и т.п.), использование незагрязненных продуктов.

10. Использование средств индивидуальной защиты (костюмы, респираторы).

11. Использование средств медикаментозной защиты (фармакологическая про­тиволучевая защита) - фармакологических препаратов или рецептур для повышения радиорезистентности организма, стимуляции иммунитета и кроветворения (Приложение 18).

12. Санитарная обработка людей.