Глава 9. Чрезвычайные ситуации радиационного характера

9.3. Типы радиационных аварий

Типы РА чрезвычайно разнообразны и во многом определяются видом РОО. В общем, их можно разделить на аварии вызванные:

• разрушением, поломкой РОО или их отдельных технических конструкций под действием недопустимого износа, взрывов, пожаров, механических или химических воздействий, в результате которых происходит выброс РВ в окружающую среду;
• нарушением системы радиационной защиты объекта;
• самопроизвольным (неуправляемое) делением РВ;
• просчетами в технической политике, проектировании, строительстве и модернизации РОО;
• разливом растворов РВ;
• просыпанием, распылением РН, РАО и др.;
• потерей контроля над ИИИ;
• загрязнением нерадиоактивных материалов РВ.

Каждый тип РА предполагает осуществление определенного комплекса защитных, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий в отношении персонала и населения, проживающего на территории попавшей в зону радиоактивного загрязнения.

Радиационные аварии на предприятиях, добывающих уран. Предприятия, добывающие уран, включают в себя добычу урановой руды, ее переработку механическим и гидрометаллургическим способами, предприятия по подземному выщелачиванию урана.

Основными типами РА на этих предприятиях являются:

• разнос урановой руды или концентрата при транспортировке;
• разлив растворов урана при авариях на трубопроводах.

В случае РА на этих предприятиях принятия экстренных мер по защите населения и ликвидации их последствий, как правило, не требуется, а загрязнения ураном не носят катастрофического характера даже при больших масштабах выбросов из-за малой радиоактивности естественного урана.

Радиационные аварии на предприятиях по обогащению природного урана и изготовлению ядерного топлива. На предприятиях по обогащению природного урана и изготовлению ядерного топлива возможны следующие типы аварий:

• разливы растворов, содержащих уран;
• взрывы;
• пожары с возгоранием соединений, в которых содержится уран;
• самопроизвольная цепная реакция деления при проведении работ с растворами, порошками и изделиями из компактного урана.

Самопроизвольная цепная реакция деления, взрывы и пожары на различных участках технологического процесса представляют наибольшую радиационную опасность для населения, так как в результате их может происходить выброс газоаэрозольных продуктов деления урана в окружающую среду за пределы СЗЗ.

При производстве гексафторидов металлов и при получении изотопов с помощью разделительных технологий возможны аварийные выбросы веществ в воздух производственных помещений, а при крупных авариях и в атмосферу. В случае выброса в воздушную среду гексафторида урана он быстро гидролизуется с образованием аэрозолей. При этом основную опасность представляет фтористый водород, являющийся высокотоксичным продуктом, а характер поражения им определяется действием фтора, поступающего в организм перкутантным и ингаляционным путями.

Радиационные аварии на предприятиях по переработке отработанного ядерного топлива. При переработке отработанного ядерного топлива на радиохимических заводах осуществляется разделка тепловыделяющих элементов, растворение топлива, химическое выделение урана, плутония, цезия, стронция и других РН.

Основными причинами РА на этих предприятиях являются термохимические взрывы, сопровождающиеся выбросом содержимого технологического оборудования (урана и продуктов его деления), в том числе за пределы СЗЗ.

Радионуклидный состав и величина аварийного выброса существенно зависят от технологического процесса и участка радиохимического производства.

Основной вклад в формирование радиоактивного загрязнения местности в случае РА на радиохимическом производстве вносят изотопы ⁹⁰Sr, ¹⁰³Ru, ¹⁰⁶Ru, ¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ²³⁸Рu, ²³⁹Рu, ²⁴⁰Рu, ²⁴¹Рu, ²⁴¹Аm, ²⁴⁴Сm.

Многообразие химических форм, в которых радиоактивные продукты могут попадать в окружающую среду, и наличие в выбросе высокотоксичных соединений требуют дифференцированного подхода к оценке последствий аварии на радиохимическом производстве, даже если по величине радиоактивного выброса авария не рассматривается как тяжелая

Радиационные аварии на предприятиях переработки и хранения радиоактивных отходов. Часть РАО радиохимических заводов и других производств направляется на объекты захоронения. Перед захоронением они обычно подвергаются дополнительной переработке. Задачей переработки низко- и среднеактивных отходов, характеризующихся, как правило, большими объемами, является максимально возможное уменьшение объема при помощи сорбции, коагуляции, выпаривания, прессовки и других технологических процессов с последующим включением концентрата в матрицы (цемент, битум, смолы и т.д.).

Хранение низко- и среднеактивных отходов осуществляется в бетонных емкостях с последующим захоронением в естественных и искусственных полостях. Высокоактивные отходы выдерживаются во временных хранилищах и по истечении определенного времени отправляются на захоронение. Характеристика РАО представлена в табл. 8, 9.

Таблица 8. Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов по удельной радиоактивности [24]

Наиболее вероятной причиной РА на предприятиях переработки и хранения РАО являются термобарические взрывы с выбросом содержимого технологических аппаратов.

Таблица 9. Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов по уровню радиоактивного загрязнения [24]

При РА на этих предприятиях возможны радиоактивные загрязнения обширных территорий, вызывающие необходимость широкомасштабного вмешательства.

Аварийная ситуация при глубинном захоронении жидких РАО в подземные горизонты возможна при внезапном разрушении оголовка скважины, находящейся под давлением. Последствия такой аварийной ситуации проявляются, как правило, в загрязнении ограниченного участка территории в пределах СЗЗ, а также в выходе парогазовой фазы и изливе жидких РАО.

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

Радиационные аварии на объектах с ядерными установками

Радиационные аварии на АЭС. Величина и РН состав выбросов при РА на АЭС зависят от конструкционных особенностей ЯЭУ, комплекса защитных устройств, характера и класса аварии.

В России на АЭС установлены ЯЭУ разных типов. Все они имеют несколько уровней радиационной защиты, обеспечивающих достаточный уровень их безопасности (табл. 10).

Таблица 10. Типы ядерных реакторов, эксплуатируемых на АЭС в СССР–России [21]

* Цифрами указана проектная электрическая мощность реактора в МВт.

Вероятность развития РА на АЭС существует из-за чрезвычайной сложности оборудования. При анализе безопасности ЯЭУ оценивается широкий спектр возможных аварий. Прогнозирование возможных последствий для населения и окружающей среды осуществляется, как правило, на основе наиболее неблагоприятных сценариев для запроектных аварий.

Основным источником радиоактивных загрязнений окружающей среды и облучения людей за пределами СЗЗ при запроектных авариях на АЭС являются выбрасываемые из реактора газоаэрозольные смеси. Они образуются в результате:

• выброса инертных радиоактивных газов (ИРГ) и соединений йода;
• диспергирования материалов конструкции, содержащих РН;
• конденсации паров РВ;
• адсорбции РН на поверхности нейтральных частиц;
• осаждения продуктов распада радиоактивных газов на частицах атмосферной пыли.

В результате РА возможны также выбросы в окружающую среду, в том числе и за пределы СЗЗ, урана и продуктов его деления.

Выброс РВ в окружающую среду зависит от их агрегатного состояния (рис. 3).

Рис. 3. Снижение количество выбросов РВ в зависимости от их агрегатного состояния.

Обобщенная оценка аварийных выбросов при максимальных проектных и запроектных авариях на АЭС с различными типами ЯЭУ приведена в табл. 11.

Таблица 11. Радионуклидный состав аварийных выбросов АЭС (%)

Наибольший вклад в облучение организма и его отдельных органов при запроектных авариях на АЭС вносят РН, приведены в табл. 12.