Медичні аспекти аварії

Радіаційне випромінювання відбувається не лише внаслідок яких-небудь неполадок в ядерних установках або після ядерного вибуху. Усе живе на Землі, так або інакше, перебуває під впливом радіаційного фону. Він складається з двох складових: природного фону і так званого техногенного, такого, що є наслідком технічної діяльності людини. Природний фон формується за рахунок космічного випромінювання і процесів тих, що відбуваються в надрах Землі. Техногенні джерела радіаційного фону формуються за рахунок рентгенівських медичних обстежень, перегляду телепередач, перебування в сучасних будівлях, участі у виробничих процесах і інших чинників. У результаті кожен житель Планети отримує в середньому в рік радіаційну дозу 300-500 мілібер (мбер). Бер - одиниця опромінення еквівалентна 1 рентгену застосовується для оцінки небезпеки іонізуючого випромінювання для людини. Учені визначили, що клінічно визначаються незначні короткочасні зміни складу крові при опроміненні дозою 75 бер, а одноразово отримана доза вважається смертельною в 600 - 700 бер.

Несприятливі наслідки опромінення можуть виникнути в двох випадках. Перше в результаті інтенсивного короткочасного опромінення і друге - як підсумок відносно тривалого опромінення малими дозами.

На майданчику Чорнобильської АЕС - стався перший випадок, де частина персоналу і пожежники опинилися в зоні високого опромінення. В результаті у деяких з них виникла променева хвороба. У тому числі і важкій формі.

Як відомо, 28 чоловік померло в перший місяць після аварії, і ще 15 чоловік згодом від променевої хвороби.

З підозрою на діагноз гостра променева хвороба різного ступеня тяжкості було госпіталізовано 237 чоловік. 4-а міра променевої хвороби була відмічена у 21 людини (20 з них померли, один на той період живий), 3-а міра - у 21 людини (7 померли, 14 на той період живі);

2-я міра - у 53 чоловік (1 помер, інші на той період живі), 1-а міра - у 50 чоловік (на той період усі живі).

Серед населення 30-ти кілометрової зони і інших районів випадків захворювання гострою променевою хворобою не відзначалося. Але інтенсивне випромінювання обмежене в просторі. Досить віддалитися від радіоактивного джерела буквально на лічені метри, так воно швидко зменшується.

При опроміненні малими дозами з'являються ефекти, які проявляються лише у невеликої частини людей. Проте, потенційне збільшення числа ракових захворювань, в районах тих, що піддалися найбільшому радіоактивному забрудненню за розрахунками Міністерства охорони здоров'я оцінюється в 1-1,5%, а рівень негативних генетичних наслідків відповідно - 0,5%. Також прогнозувався рівень розвитку лейкемії в уражених районах.

У 1986-1987 роках в районах по ліквідації наслідків катастрофи брало участь близько 600 тисяч чоловік, з них 200 тисяч (2/3) чоловік отримали підвищені дози опромінення. За 10 років після аварії померло 170 тисяч чоловік з числа потерпілих від катастрофи на ЧАЕС. Більше 4 тисяч чоловік з них - ліквідатори.

У зв'язку з катастрофою на Україні зменшилася кількість здорових людей з 64% до 19% у дорослих і з 81% до 32% у дітей. У людей і тварин тривають мутації(якщо раніше випадки потворності складали соті долі відсотка, то тепер 24%). Захворюваність дітей, які постраждали від аварії, починаючи з 1992 року, на 20% перевищує надзвичайний рівень.

За даними Міністерства охорони здоров'я України близько 1,5 мільйонів дітей в тій чи іншій мірі відчувають на собі наслідки цієї технічної катастрофи - лейкоз, анемія, захворювання ендокринною серцево-судинною систем, природжені недоліки, хвороби нервової системи і органів травлення. Нині на обліку перебуває 2500 дітей-інвалідів Чорнобиля, зареєстровані близько 1000 випадків раку щитовидної залози, який до аварії практично не діагностувався.

Аналіз діагностики захворювань дорослих людей, які постраждали внаслідок Чорнобильської катастрофи, свідчать про наявність негативних змін в стані їх здоров'я. За ці роки спостерігалося постійне зростання новоутворень в т.ч. злоякісних, хвороб органів травлення, дихання, кровообігу, щитовидної залози (рак щитовидної залози реєструється в 10 разів частіше, ніж до аварії).

Разом з опроміненням отриманою людиною ззовні, радіонукліди можуть потрапляти всередину організму людини, наприклад, з їжею, водою, повітрям та ін. В цьому випадку говорять про внутрішнє опромінення, у якого свої особливості. Кожен радіонуклід поводиться по-своєму, має свої точки прикладення. Наприклад, при надходженні в організм радіоактивного йоду, 30% його накопичується в щитовидній залозі. Стронцій концентрується в кістках, цезій розподіляється рівномірно в м'язовій тканині. Окрім накопичення радіонуклідів в організмі, радіобіологією враховується період напіввиведення - час, за який кількість радіоізотопу, що потрапив в організм, скорочується наполовину. Для цезію - 137 цей період - 110 діб, йоду - 131 - 7.5 діб. Радіаційну обстановку в Чорнобилі в основному визначав цезію - 137. Але існували і інші, довгоживучі радіонукліди, що потрапили в організм людини.

При довгостроковому опроміненні малими дозами іонізуючого випромінювання спостерігається постійний розвиток патологічних процесів. Більше 3 мільйонів чоловік піддаються дії малих доз в умовах обмежень в поведінці.

Проблеми оцінки довгострокового впливу на організм малих доз радіоактивного випромінювання належать найбільш актуальних.

Всього, згідно з останніми даними, внаслідок Чорнобильської катастрофи на Україні:

- постраждали 3 мільйони 230 тисяч чоловік (піддалися опроміненню - 669 тисяч чоловік);

- з них: 2 мільйони 350 тисяч чоловік мешкають на зараженій території;

- більше 358 тисяч чоловік проймали участь в ліквідації наслідків катастрофи;

- 130 тисяч чоловік були евакуйовані або були виселені пізніше в 1986-1990 роках;

- цей важкий спадок для сьогодення і майбутніх поколінь.

Питання 6. Ядерні енергетичні реактори АЕС

6.1. Характеристика радіаційно-небезпечних об'єктів

Під радіаційно-небезпечним об'єктом (РНО) розуміють науковий, промисловий, або оборонний об'єкт, при аваріях або руйнуваннях якого можуть статися масові радіаційні ураження людей, тварин, рослин і радіоактивне забруднення середовища.

До типових радіаційно-небезпечних об'єктів відносять:

- атомні електростанції

- підприємства по виготовленню ядерного палива;

- підприємства по переробці ядерного палива, що відпрацювало, і похованню радіоактивних відходів;

- ядерні енергетичні установки на об'єктах транспорту.

Усі ці об'єкти об'єднують одним поняттям - підприємства ядерно-паливного циклу (ПЯПЦ). Схема типового ПЯПЦ показана на мал. 1.

Серед ПЯПЦ найважливішим джерелом потенційної радіаційної небезпеки для персоналу, населення і довкілля є атомні станції і дослідницькі реактори. Їх небезпека обумовлена, в основному, накопиченням і можливим викидом продуктів ділення ядерного палива.

Радіаційна небезпека підприємств по виготовленню ядерного палива пов'язана зі вступом в довкілля твердих, рідких і газоподібних відходів, що містять природні радіоактивні речовини.

В процесі реалізації ядерного палива виникає необхідність в перевезеннях радіаційно-небезпечних матеріалів між різними ПЯПЦ (транспортування ядерної сировини на підприємства по виготовленню ядерного палива, ядерного палива до АЕС, ядерного палива, що відпрацювало, на радіохімічні заводи, транспортування радіоактивних відходів на усіх етапах ядерного паливного циклу). Ці операції створюють додатковий ризик радіоактивного забруднення довкілля.

Створення і вдосконалення ПЯПЦ неможливе без проведення відповідних наукових досліджень і експериментальних перевірок результатів в спеціальних наукових центрах, оснащених дослідницькими і експериментальними ядерними установками і стендами для випробування устаткування і приладів і моделювання аварійних ситуацій на об'єктах ядерної енергетики. Подібні центри, в основному, зосереджені е; густонаселених районах і навіть у великих містах, що обумовлює, у разі аварії, радіаційну небезпеку не лише для їх персоналу, але і для населення, що мешкає в районі РНО.

Історія будівництва атомних електростанцій розпочалася з 27 червня 1954 року, коли в місті Обнинске Калузької області була запущена перша у світі атомна електростанція (АЕС).

Нині в 45 країнах Світу експлуатуються близько 500 (загальна потужність більше 400 ГВт), працює більше 300 дослідницьких реакторів, близько 100 атомних енергоблоків будуються.

Загальна кількість виробляється у світі атомної енергії складає 20%, в Європі - 35%. У Франції доля електроенергії АЕС, що виробляється, від загального виробництва складає 70%, в Швеції, Бельгії і Південної Кореї - 50%, на Україні - 43%, США - 17%, в Канаді - 14%, в Росії - 13% (на 9 атомних електростанціях).

По кількості ядерних енергетичних установок (16 працюючих, 3 дослідницьких, таких, що 2, що будуються і 3 закритих в 2000 році) Україна займає 8 місце у світі і 5 місце в Європі.

Запорізька АЕС - найпотужніша в Європі, місто Енергодар, працює 6 енергоблоків, тип реакторів ВВЕР - 1000/в - 320, потужністю 1000 МВт, (дата початку експлуатації - 1984, 1986, 1986, 1987, 1989, 1995 р.), кількість персоналу 8120 чоловік.

Південноукраїнська АЕС - місто Південно-Украинск Миколаївської області, працює 4 енергоблоки, тип реакторів ВВЕР - 1000/в - 320, потужність 1000 МВт.

Початок експлуатації - 1982, 1985, 1989, 2005 рр., кількість персоналу 5023 людини.

Рівненська АЕС - місто Кузнецовськ, працює 4 енергоблоки: два енергоблоки тип реакторів ВВЕР - 440/213, потужність 440 МВт (1980, 1981 р.); два енергоблоки тип реакторів ВВЕР - 1000 - 320, потужністю 1000 МВт, (1986, 2006 р.), кількість персоналу 4700 чоловік.

Хмельницька АЕС - працює 2 енергоблоки: тип реакторів ВВЕР - 1000/в - 320, потужністю 1000 МВт (1987, 2004 рр.), будується 2 енергоблоки: тип реакторів ВВЕР - 1000/в - 320, потужністю 1000 МВт, кількість персоналу близько 4000 чоловік.

Закрита в 2000 році Чорнобильська АЕС - місто Славутич, працювали 4 енергоблоки, тип реакторів РБМК - 1000, потужність 1000 МВт, дата початку експлуатації 1977, 1978, 1978, 1981(3-4 енергоблоки), в 1,5 кілометра від 3-4 енергоблоків тривало будівництво 5-6 енергоблоків, на момент катастрофи їх готовність була на 80%, вони відрізнялися від попередніх тим, що розташовувалися не в одній будівлі, а окремо один від одного. Катастрофа сталася 26 квітня 1986 року на 4-му енергоблоці, після відновних робіт 1-ий енергоблок відновив роботу в жовтні 1986 року, 2-ою в листопаді 1986 року, 3-ої в грудні 1987 року. Кількість персоналу 5732 людини.

На території України знаходиться два дослідницькі реактори в містах Києві і Севастополі і одна досвідчена критична точка в місті Харкові, які зараз знаходяться в призупиненому стані.

Реактори були споруджені для різного виду дослідницьких робіт, в першу чергу населенню міст, в яких вони розташовані.

Один реактор потужністю 1000 МВт щорічно перетворює до 30 тонн уранового палива на радіоактивні відходи. Тому на 5 АЕС України знаходиться близько 70 тис. м3 рідких і твердих радіоактивних відходів. Близько 8 тис., підприємств використовують більше 100 тис. джерел іонізуючого випромінювання.

В уранодобувній і переробній промисловості розміщені до 65,5 млн. тонн радіоактивних відходів; у державному об'єднанні «Радон» - 5 тис., м³ таких відходів, а в зоні відчуження ЧАЕС - 1,1 млрд. м. Радіоактивні відходи в тисячі разів шкідливіші за уранову руду, оскільки є найдрібнішим пилом, який розноситься вітром на величезні площі, заражаючи їх на сотні років і створюючи високі рівні радіації.

З вищевикладеного виходить, що підприємства (АЕС, наукові центри та ін.), що мають у своїх технологічних процесах ядерні реактори, є найбільш потенційно-небезпечними джерелами радіаційної дії на довкілля. Тому надалі будуть розглянуті питання, пов'язані з причинами виникнення радіаційних аварій на атомних електростанціях, можливі наслідки таких аварій і заходу по зменшенню або ліквідації наслідків радіаційних аварій.

6.2. Принцип роботи енергетичних ядерних реакторів АЕС

Використання ядерної енергії стало можливим завдяки відкриттю реакції ділення ядер важких елементів під впливом нейтронів і створенню спеціальних установок - ядерних реакторів для здійснення регульованої ланцюгової ядерної реакції, що сама підтримується.

По своїй будові атом складається з важкого ядра, що має позитивний електричний заряд і навколишніх його легких електронів з негативними електричними зарядами, що утворюють електронні оболонки. Ядро атома складається з протонів і нейтронів, які об'єднуються загальною назвою нуклон. Число електронів дорівнює числу протонів, так що в цілому атом нейтральний.

Число протонів в ядрі визначає, до якого хімічного елементу відноситься цей атом.

Нейтрони - електрична нейтральні частки ядра, їх кількість може бути різним. Атоми, що мають ядра з однаковим числом протонів, але що розрізняються по числу нейтронів, відносяться до різних різновидів, одного хімічного елементу і носять назву - ізотоп.

Щоб відрізнити ізотопи один від одного, до символу елементу приписують число, що вказує суму усіх часток ст. ядрі цього ізотопу. Так, наприклад, уран - 238 містить 92 протони і 146 нейтронів, в урані - 235 теж 92 протони, але 143 нейтрони.

Більшість нуклідів нестабільна - вони увесь час перетворюються на інші нукліди, і при кожному акті розпаду вивільняється енергія, яка передається далі у вигляді випромінювання.

Увесь процес мимовільного розпаду нестабільного нукліда, називається радіоактивним розпадом, а сам такий нуклід - радіонуклідом. Час, за який розпадається в середньому половина усіх радіонуклідів певного типу у будь-якому радіоактивному джерелі, називається періодом напіврозпаду.

Природний уран є сумішшю двох ізотопів урану - 235 і урану - 238. Основною речовиною, що ділиться, є уран - 235, зміст якого в природному урані складає усього 0,7%. Його ядра діляться під впливом як швидких, так і теплових нейтронів. Що ж до ядер урану - 238, зміст яких в природній суміші досягає 99,3%, то вони діляться тільки під впливом швидких нейтронів з енергією, більшою 1,1 МеВ.

Таким чином, ізотоп урану - 238 являється, в основному, поглиначем нейтронів і, отже, перешкоджає протіканню ланцюгової реакції ділення в ядрах урану - 235. Для її здійснення необхідно або збагатити природний уран більш ніж в 10 разів, збільшивши зміст урану - 235, або забезпечити в зоні реакції теплові швидкості нейтронів рівні 2200 м/с з енергією 0,025 еВ.

Такі умови можна створити, якщо природний уран помістити в речовину, яка ефективно уповільнює швидкі нейтрони, що утворюються при діленні урану - 235 до теплових енергій. Подібними уповільнювачами є вуглець (графіт), важка вода, берилій або оксид берилія. Звичайна вода має порівняно великий переріз захоплення теплових нейтронів і також може бути використана в якості уповільнювача при роботі реактора на збагаченому урані - 235.

Якщо певну кількість урану відповідним чином розподілити в просторі разом з уповільнювачем, то можна створити установку, що називається ядерним реактором. При цьому уран і уповільнювач розподілити в просторі так, щоб нейтрони, утворені при діленні ядер урану - 235, практично не поглиналися ядрами урану - 238, а встигли б сповільнитися до теплових енергій (0,025 еВ), минувши резонансні енергії (1-10 еВ), і розділити наступні ядра урану - 235, два почало новим нейтронам. У такій; установці розвиватиметься саме ланцюгова реакція ділень, що підтримується

Та частина реактора, в якій знаходиться ядерне паливо і де відбувається керована ланцюгова реакція ділення, називається активною зоною. Управління ланцюговою реакцією в реакторі здійснюється спеціальними регулюючими стержнями з кадмію або бору - речовин, які сильно поглинають нейтрони. Міняючи положення регулюючих стержнів в реакторі, можна уповільнити або прискорити течію ланцюгової реакції ділення, що відбувається.

Основним конструктивним елементом активної зони реактора є тепловиділяючий елемент (ТВЕЛ), в якому міститься ядерне паливо (уран - 235 і уран - 238) і протікає ядерна реакція ділення палива, в результаті якої виділяється тепло, що передається теплоносію. ТВЕЛ складається з сердечника і герметизуючої оболонки.

Сердечник ТВЕЛа є керамічною пігулкою діаметром 7,53 мм із спеченого двоокису урану (збагачений уран - 235 від 2,0-4,4%), який поміщають в герметизуючу оболонку. Такий сердечник із спеченого двоокису урану не деформується при глибокому вигоранні палива і не реагує з водою, внаслідок цього розгерметизація Твела в реакторі з водяним охолодженням не приводить попаданню урану в теплоносій

Герметизуюча оболонка виготовляється у вигляді трубки діаметром 9,1 мм, з товщиною стінки 0,6 мм із сплаву цирконію і 1% ніобію, забезпечує надійне відділення сердечника від теплоносія.

Для поліпшення теплообміну між сердечником і оболонкою здійснюють їх дифузне зчеплення або в проміжок між ними вводять газ, що добре проводить тепло (наприклад, гелій)

У одному ТВЕЛі міститься 1565 г ядерного палива. Час роботи його в активній зоні реактора досягає трьох років.

При роботі реакторів енергія, що вивільняється при діленні ядер, перетворюється на тепло і призводить до сильного нагрівання конструкційних елементів активної зони. Тому в реакторах передбачено безперервне відведення тепла з активної зони за допомогою теплоносіїв; звичайна вода, легкоплавкі рідкі метали (Na, K, Bi, Нg), деякі вуглеводи, гелій, вуглекислий газ.

Вода, вживана в якості теплоносія в енергетичних реакторах на теплових нейтронах, одночасно служить охолоджувачем і уповільнювачем. Проте щоб довести робочу температуру в активній зоні до 300⁰ С, необхідно підвищувати тиск води в реакторі до 10-16 МПа (100-160 атм.).

Нині використання атомної енергії, що вивільняється при діленні ядер в реакторі, йде в основному шляхом перетворення теплової енергії на електричну енергію. Більше 35% електроенергії в Україні виробляється на атомних електростанціях.

Поиск по сайту: