[03/10/2012] Радиоэкологические аспекты топливно-энергетического комплекса
О.Э.Муратов, к.т.н., ответственный секретарь Северо-Западного отделения Ядерного общества России
После аварии на японской АЭС «Фукусима» во многих странах усилились антиядерные настроения. Противники ядерной энергетики, гиперболизируя радиологические и экологические последствия аварии, не обращают внимания на катастрофические последствия техногенных аварий на химических, нефтегазовых и др. производствах и радиоэкологические аспекты тепловой энергетики.
Радиация –
естественное природное явление, обусловленное космическим излучением и содержанием
в земной коре радиоактивных элементов. Поэтому любая производственная
деятельность с использованием ископаемого минерального сырья несет в себе
радиоэкологические риски. Широкое применение радиационных технологий и
источников ионизирующего излучения в медицине вносит дополнительный вклад в
облучение населения, поэтому актуальной задачей является формирование
адекватного восприятия обществом техногенных рисков различной природы.
Мощность дозы излучения, создаваемого наиболее
радиоэкологически значимыми радионуклидами космогенного происхождения (3Н
и 14С) и радионуклидами земной
коры (238U, 232Th и продукты их распада, а
также 40К) для большинства
территорий в зависимости от геолого-геофизических и географических
характеристик колеблется в пределах 0,05-0,2 мкЗв/час. Однако на Земле имеются
регионы, где мощность дозы на порядки
превосходит эти значения:
•
Керала (Индия) – 0,43 мкЗв/час;
•
Пляжи Бразилии – 19,97 мкЗв/час;
•
Рамсер (Иран) – 45,66 мкЗв/час.
Облучение людей на земле происходит за
счет трех источников излучения – природных, медицинских и техногенных, причем
вклад природных источников в суммарные дозы облучения в большинстве случаев
является основным (табл. 1).
Таблица 1
Средние дозы облучения населения, мкЗв/год
Источники облучения
|
Доза в мире
|
Доза в России
|
Природные
·
космическое
излучение
·
внешнее
излучение земной коры
·
внутреннее
облучение
|
2400
400
500
1500
|
2300
300
400
1600
|
Антропогенные:
·
медицинское
·
испытания
ядерного оружия
·
ядерная
энергетика
|
1000
10
1
|
1700
15
1
|
ИТОГО
|
3411
|
4015
|
Среди
антропогенных источников облучения в табл. 1 не указана теплоэнергетика на
ископаемом топливе, которая помимо выбросов парниковых газов, тяжелых металлов,
химических токсичных веществ и т.д. (в России теплоэнергетика дает около 50 %
выбросов канцерогенных веществ) вносит значительный вклад в дозу облучения населения.
В угледобывающей отрасли и
нефтегазовом комплексе на дневную поверхность земли выносится огромное
количество природных радионуклидов с последующим рассеянием и поступлением их в
объекты окружающей среды. В результате возникают локальные изменения природного
радиационного фона и, как следствие, уровней облучения населения за счет
природных источников.
Среди
углеводородов в наибольшей степени изучена радиоактивность углей. Кроме радионуклидов природных радиоактивных
семейств 238U и 232Th,
а также 40K, угли
содержат около сотни радионуклидов естественного происхождения – 210Pb, 138La, 147Sm, 176Lu, 87Rb и др. Удельная
активность природных радионуклидов в углях различных месторождений различается
в 102¸103 и более
раз, хотя при усреднении данных по странам они близки друг к другу. В табл. 2
приведены удельные активности естественных радионуклидов в углях месторождений
различных стран по данным на 2008
г.
Таблица 2
Средние
удельные активности основных естественных радионуклидов в углях
месторождений
различных стран
Страна
|
А,
Бк/кг
|
%
мирового производства
|
238U
|
232Th
|
40К
|
США
|
18
(1÷540)
|
21
(2÷320)
|
52(1÷710)
|
24
|
Страны СНГ*
|
28
|
25
|
120
|
16
|
Китай
|
7
|
16
|
30
|
26
|
Среднее
в мире
|
20
|
20
|
50
|
|
*Россия, Украина и Казахстан
Существенное значение имеет и радиоактивность продуктов сжигания углей
на тепловых электростанциях – золы и шлака. При сжигании топлива концентрация радионуклидов в золе и
шлаке многократно превышает их концентрацию в исходном топливе. В табл. 3
приведены концентрации естественных радионуклидов в угле Харанорского
месторождения (Забайкальский край) и золошлаковых отходах ТЭС, работающих
на этом угле.
Таблица
3
Концентрации естественных радионуклидов в
угле и золошлаковых отходах
Материал
|
А,
Бк/кг
|
238U
|
226Rа
|
232Th
|
210Pо
|
210Pb
|
Уголь
|
48
|
96
|
48
|
90
|
90
|
Шлак
|
85
|
303
|
141
|
13
|
44
|
Зола
|
81
|
348
|
155
|
163
|
521
|
Как видно из табл. 3, значительный вклад в
активность золошлаковых отходов вносят некоторые малораспространенные
радионуклиды. Средние значения удельных активностей естественных
радионуклидов в летучей золе ТЭС, работающих на угле, приведены в табл. 4. Высокие
коэффициенты концентрирования 210Pb и 210Pо объясняются тем, что они по сравнению с другими радионуклидами
при горении улетучиваются, а затем конденсируются в нижней части дымохода на
наиболее мелких частицах летучей золы.
Таблица
4
Средние
значения удельных активностей естественных радионуклидов
в
летучей золе угольных ТЭС
Радионуклид
|
238U
|
226Rа
|
210Pb
|
210Pо
|
232Th
|
228Th
|
228Rа
|
40К
|
Активность, Бк/кг
|
200
|
240
|
930
|
1700
|
70
|
110
|
130
|
265
|
Радиоактивность продуктов сжигания угля влияет на радиационную
обстановку в районах расположения объектов теплоэнергетики, а также на
радиационное качество золошлаковых отходов, часто используемых в качестве сырья
для производства строительных материалов.
Естественные
радионуклиды содержатся также и в других видах ископаемого топлива. Удельная активность
различных органических топлив приведена в табл. 5.
Таблица
5
Удельная
активность органического топлива
№
|
Материал
|
Активность
|
1
|
Уголь
|
0,6¸8,4´104
Бк/кг
|
2
|
Нефть
|
0,06¸104 Бк/кг
|
3
|
Tорф
|
0,6¸4,8´104
Бк/кг
|
4
|
Мазут
|
~1200 Бк/кг
|
5
|
Природный газ
|
1,5´103¸3´107 Бк/м3
|
Для радиоактивности природного газа наиболее существенное значение
имеет содержание радона.
Радиоактивность
нефти сопровождается сопутствующей ей активностью пластовых вод. В
результате распада урана и тория и выщелачивания из вмещающих пород в нефти
постоянно образуются радионуклиды радия. В статическом состоянии обмен радием
между нефтью и подпирающими ее водами отсутствует (кроме зоны контакта нефти с
водой), и в результате в нефти имеется избыток радия (~2,8´102 Бк/м3).
При разработке месторождения пластовые и закачиваемые воды интенсивно поступают
в нефтяные пласты, поверхность раздела вода-нефть резко увеличивается и в
результате радий попадает в поток фильтрующихся вод. Содержание радия в воде достигает
106 Бк/м3. При повышенном содержании сульфат-ионов
растворенные в воде радий и барий осаждаются в виде радиобарита Ва(Ra)SО4, который осаждается на
поверхности труб, арматуры и другого оборудования. Объемная активность
поступающей на поверхность водонефтяной смеси, которая практически не содержат
урана и тория, по 228Rа,
226Rа, 222Rn 210Bi, 210Pо составляет 37 Бк/л, что согласно
НРБ-99/2009 соответствует ЖРО.
Таким образом, на
месторождениях нефти и газа, на которых образуются производственные отходы с
содержанием естественных радионуклидов в сотни и тысячи раз выше, чем в среднем
по земной коре. Мощность дозы гамма-излучения вблизи таких отходов иногда
достигает 20-50 мкЗв/час и более (значения ее для нормальных условий около 0,1
мкЗв/час). Бесконтрольное обращение с такими отходами приводить к повышенному
производственному облучению населения.
В
отличие от ядерно-энергетического комплекса, где данные о радиационном фоне и
содержании радиоактивных веществ строго контролируются, полные сведения о
фактическом наличии фонового и повышенного содержания природных радионуклидов на
объектах и территориях, где расположены предприятия ТЭК и, следовательно,
достоверные результаты оценки радиационного воздействия на людей отсутствуют. На
большинстве нефтегазовых промыслов не проводится определение фоновых величин
активности природных радионуклидов и создаваемых ими радиоактивных загрязнений
промыслового оборудования и внешней среды. В результате этого остаются не
выявленными добывающие предприятия с повышенным содержанием радионуклидов на
промысловых территориях.
В нефтегазовой отрасли
отсутствуют радиационный контроль и система мер гарантированного
ограничения распространения техногенно сконцентрированных
естественных радионуклидов в окружающую среду. С нефтегазовых промыслов и
магистральных газопроводов постоянно происходит неконтролируемое
распространение в окружающую среду загрязненного различного оборудования,
нефтешламов, отходов с фильтров очистки компрессорных станций и т.д., не
разработаны экологически приемлемые технологии очистки нефтегазодобывающего
оборудования от радиобаритных отложений.
В
угольной отрасли содержание природных радионуклидов в добываемом угле
также не контролируется.
В результате в частные дома с печным отоплением и местные котельные поступает
уголь с повышенным содержанием радионуклидов. Это приводит к дополнительному
радиационному воздействию на людей за счет выброса из труб радиоактивных
аэрозолей в приземный слой воздуха, а также из-за образования золы с повышенным
радиоактивным загрязнением.
В
России отсутствуют нормативы по
содержанию в угле радионуклидов с целью предотвращения отпуска угля с их повышенным
содержанием населению и в котельные. Выборочное радиационное обследование 159 угольных
шахт показало, что на 24 % из них значения
эффективной дозы облучения работников достигали 1,0 мЗв/год. В связи с этим на
основании п.5.1.2 ОСПОРБ-99/2010 регламентируется
обязательное предъявление требований по обеспечению радиационной безопасности к
этим шахтам. На пяти эксплуатируемых
шахтах дозы облучения шахтеров превышали 2,0 мЗв/год, что требует согласно
п.5.1.4 ОСПОРБ-99/2010 проведения постоянного контроля доз облучения работников
и принятия мер к их снижению, а на трех – превышали установленный норматив 5,0
мЗв/год, что требует введения режима радиационной безопасности,
устанавливаемого для персонала группы А.
В
теплоэнергетике отсутствуют данные о
накоплении радионуклидов в системах водоподготовки для ТЭС и котельных, работающих на
воде из артезианских скважин, не оценено их радиационное воздействие на
работников и масштабы распространения радионуклидов в окружающую среду.
Совершенно
случайно на двух объектах теплоэнергетики в Тверской области было обнаружено,
что отработавшая шихта фильтров очистки артезианской воды содержит высокие
концентрации природных радионуклидов. В результате обращение с шихтой теперь
лицензируется Ростехнадзором как обращение со среднеактивными РАО.
В
заключение необходимо сказать, что в нормальном режиме эксплуатации объектов
ядерной энергетики радиоактивное загрязнение в регионах АЭС весьма мало по сравнению
с естественным фоном и практически не оказывают влияния на человека и
окружающую среду. Выбросы и сбросы ядерно-энергетических предприятий жестко
нормированы и строго контролируются в отличие от теплоэнергетики и добычи
углеводородов, где отсутствуют радиационный контроль и нормативы на выбросы
радиоактивных веществ в окружающую среду.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Река В.Я., Нозик М.Л., Чепенко Б.Г. Обеспечение
радиационной безопасности при обращении с радиоактивными отходами в топливно-
энергетическом комплексе. – М.: МАКС ПРЕСС, учебное пособие, 2007.
2.
Муратов О.Э., Тихонов М.Н. Канцерогенные риски тепловой
и атомной энергетики // Региональная
экология, 2006, № 1-2 (26).
3. Нормы
радиационной безопасности (НРБ-99/2009). Утв. Постановлением Главного
государственного санитарного врача РФ от 7.07.2009 г. № 47.
|