Характеристика источников чрезвычайных ситуаций

Источники техногенных ЧС и их характеристики

Основными источниками техногенных ЧС являются опасные техногенные происшествия (ОТП) в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте и при других видах деятельности человека.

Опасное техногенное происшествие - критическое нарушение работы технической системы - авария (создающее на объекте, определенной территории или акватории угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению зданий, сооружений, оборудования и транспортного процесса, а также к нанесению ущерба окружающей природной среде).

Крупная авария с человеческими жертвами называется катастрофой. Крупномасштабные ЧС, как правило, возникают в результате аварий на потенциально опасных объектах (ПОО).

ПОО - это объекты, на которых используют, производят, перерабатывают, хранят или транспортируют опасные (радиоактивные, пожаровзрывоопасные, химические и биологические) вещества, способные при определенных условиях создать (стать) источник (-ом). К ним относятся радиационно-, химически- и пожаровзрывоопасные объекты, соответственно РОО, ХОО, ПВОО.

Также источником ЧС (причиной ЧП) может стать критическое нарушение работы систем или объектов жизнеобеспечения людей в местах проживания. К наиболее опасным техногенным происшествиям относятся радиационные и химические аварии, пожары и взрывы.

Радиационные аварии

Радиационная авария (РА) - авария на радиационно-опасном объекте, приводящая к выходу или выбросу радиоактивных веществ и (или) ионизирующих излучений за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации данного объекта границы в количествах, превышающих установленные пределы безопасности его эксплуатации. РА могут начинаться и сопровождаться тепловыми взрывами и пожарами. Ядерные взрывы на АЭС практически исключены.

РОО - объект, на котором перерабатывают, используют, транспортируют радиоактивные вещества (РВ), при аварии на котором или его разрушении может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение людей, сельскохозяйственных животных и растений, объектов экономики, а также окружающей природной среды. Такими объектами в Российской Федерации являются: 29 энергоблоков на 9 АЭС, 113 исследовательских ядерных установок, 13 промышленных предприятий ядерно-топливного цикла (ПЯТЦ), около 13 других предприятий, осуществляющих деятельность с использованием РВ.

Основным и наиболее опасным элементом атомных станций является ядерный энергетический реактор (ЯЭР). В нашей стране создана серия энергических реакторов различных типов и мощностей, на которых базируется ядерная энергетика. На атомных электростанциях наиболее широко распространены корпусные водо-водяные энергетические реакторы ВВЭР (теплоноситель и замедлитель - вода) и водо-графитовые реакторы канального типа РБМК (реактор большой мощности канальный; теплоноситель - вода, замедлитель - графит).

На АЭС в качестве ядерного топлива применяется главным образом двуокись урана-238, обогащенная на 2-5% ураном-235. Топливо размещается в тепловыделяющих элементах (ТВЭлах), а точнее, в их герметичной металлической оболочке - исключительно тонкостенных трубках диаметром 6-15 мм, изготовленных из нержавеющей стали для РБМК и сплавов циркония для ВВЭР. Из ТВЭлов изготавливаются тепловыделяющие сборки (ТВС).

В активной зоне реактора, где размещены тепловыделяющие элементы (ТВЭлы), происходит реакция деления ядер урана-235. В результате торможения осколков деления их кинетическая энергия преобразуется в тепловую и нагревает реактор.

Во время реакции в ТВЭлах накапливаются радиоактивные продукты ядерного деления (ПЯД). Их качественный состав примерно тот же, что и осколков деления при взрывах ядерных боеприпасов, но количество радионуклидов по периоду полураспада существенно отличается.

Процесс деления в ТВЭлах длится несколько лет, поскольку загрузка реакторов ядерным горючим осуществляется, как правило, не чаще одного раза в три года. За этот срок короткоживущие изотопы распадаются. Одновременно идет накопление радионуклидов с большим периодом полураспада (стронций-90, цезий-137), а также плутоний-239 (240, 241, 242).

Таким образом, при работе реакторов атомных станций в их активной зоне идет непрерывный процесс накопления:

• во-первых, радиоактивных продуктов деления ядерного топлива, представляющих собой смесь радиоактивных изотопов 35 химических элементов;
• во-вторых, радиоактивных изотопов за счет наведенной активности, таких как церий-51, магний-54, железо-59, кобальт-60.

При облучении нейтронами урана-238 в ядерном реакторе образуются и трансурановые альфа-активные элементы: плутоний-239, америций-241, нептуний-237, кюрий-242 (243).

В облученных тепловыделяющих сборках (ОТВС) ЯЭР в ходе трехгодичного периода эксплуатации накапливается облученное ядерное топливо (ОЯТ). ОЯТ - это радиоактивные отходы или нет?

Радиоактивные отходы - это радиоактивные вещества, которые никакой регенерации не могут быть подвергнуты и дальнейшее использование которых не предусмотрено.

ОЯТ - не просто отходы, а ценнейший материал, содержащий полезные продукты, поэтому подлежит переработке. В природном уране содержится урана-235 0,7%, а в ОЯТ - до 1,5%. Продукты переработки используются как для изготовления свежего ядерного топлива (уран, плутоний), так и в различных отраслях промышленности и в медицине. Уран и плутоний, извлеченные из 100 г ОЯТ, примерно равны по энергетической ценности 2 т нефти или 4-8 т угля.

Несмотря на принимаемые технические и организационные меры, полностью избежать аварий на радиационно-опасных объектах, прежде всего на АЭС, пока не удается.

Основными причинами аварий на АЭС являются:

• нарушения технологической дисциплины оперативным персоналом при эксплуатации станций;
• ошибки, допущенные на этапах проектирования и строительства станций.

Аварии на атомных станциях по видам подразделяются на проектные и запроектные (гипотетические). Система технической безопасности АЭС, как правило, обеспечивает локализацию максимальной проектной аварии (МПА), но не позволяет избежать гипотетических аварий.

Авария на четвертом блоке Чернобыльской АЭС произошла 26 апреля 1986 г. в 1 ч 23 мин. На блоке был установлен уран-графитовый канальный реактор большой мощности РБМК-1000 с начальной загрузкой ядерного топлива 192 т. В результате теплового взрыва были разрушены активные зоны реакторной установки, часть здания, кровля машинного зала АЭС и возникло более 30 очагов пожара. Радиоактивному заражению подверглись территории 19 субъектов РФ, с населением свыше 30 млн человек, а также территории более чем 10 государств Европы.

Выброс в атмосферу радиоактивных газо-аэрозольных продуктов на ЧАЭС продолжался в течение 10 суток на высоту от сотен метров до 1-1,5 км и более в очень сложной метеорологической обстановке.

В динамике развития катастрофы на ЧАЭС можно выделить несколько стадий.

На первой стадии произошел механический, взрывообразный выброс диспергированного топлива и продуктов деления (ПД) из разрушенного реактора (26апреля 1986 г. с 1 ч. 26 мин. до 1 ч. 30 мин).

Последовавший затем пожар на кровле третьего и четвертого энергоблоков сопровождался горением высокоактивных фрагментов разрушенного реактора и выброшенного из него графита. В результате пожара и принятых мер по его тушению образовался высокоактивный парогазовый дымовой шлейф, который распространялся в северном направлении.

На второй стадии, с 26 апреля 1986 г. по 2 мая 1986 г., в результате принятых мер по прекращению горения графита и герметизации разрушенной активной зоны интенсивность выброса ПД постепенно уменьшалась.

Третья стадия развития катастрофы соответствует периоду саморазогрева поврежденного блока с 2 мая 1986 г. по 5 мая 1986 г. и характеризуется нарастанием интенсивности выброса радионуклидов за пределы реактора. Саморазогрев топлива в активной зоне до температур выше 2000 °С происходил за счет остаточного тепловыделения ПД и нарушения теплосъема в разрушенной активной зоне ЯЭР.

Заключительная четвертая стадия развития катастрофы на ЧАЭС (после 5 мая 1986 г.) характеризуется уменьшением выхода ПД из разрушенного реактора, что явилось следствием принятых мер по снижению температуры активной зоны и увеличения доли тугоплавких соединений ПД в расплаве активной зоны.

В ходе радиационной аварии как результат градации ее последствий образуется зона радиоактивного загрязнения. Это территория с находящимися на ней населенными пунктами и отдельными объектами, на которых техногенный радиационный фон превышает мощности дозы, установленные компетентными органами. В зависимости от степени радиоактивного загрязнения различают зоны умеренного (до 5 Ки/км²), сильного (до 15 Ки/км²), опасного (до 25 Ки/км²), чрезвычайно опасного (свыше 25 Ки/км²) загрязнения.

Подводя итог этой катастрофы, следует заметить, что при сочетании воды и высокой температуры родится пар - могучая сила. Если она управляется опытной рукой - она благодетельна, но при малейшей неосмотрительности - пар рвет все.

Анализ аварии на ЧАЭС позволяет сделать некоторые выводы:

• газо-аэрозольное облако выброса распространяется на значительное расстояние (сотни километров) и является мощным источником излучения;
• радионуклиды, находящиеся в газообразном состоянии (70% йода-131), не задерживаются респираторами;
• загрязнение местности имеет сложный характер и трудно прогнозируется в процессе аварии (особенно при повторяющихся выбросах);
• спад радиоактивности во времени во многом определяется наличием долгоживущих радионуклидов (стронций-90, цезий-137, плутоний-239 (240, 241, 242));
• мелкодисперсный состав радионуклидов способствует их прониканию в микротрещины, поры, обитаемые объекты и существенно затрудняет дезактивацию; в связи с этим доза внутреннего облучения составляет 85%, а внешнего - только 15%.

Последствия РА обусловлены ее поражающими факторами (ПФ). Основными ПФ радиационной аварии являются радиационное воздействие и радиационное загрязнение.

Радиационное воздействие на человека состоит в ионизации тканей его тела и возникновении лучевой болезни различных степеней(I, II, III, IV). При этом прежде всего поражаются кроветворные органы, в результате чего наступает кислородный голод тканей, резко снижается иммунная защищенность организма, ухудшается свертываемость крови. При радиоактивном загрязнении природной среды практически трудно создать условия, предохраняющие людей от облучения. В связи с этим, при действиях на местности, загрязненной радиоактивными веществами, устанавливаются допустимые дозы за тот или иной промежуток времени, которые, как правило, не должны вызывать у людей радиационных поражений. Федеральным законом от 09.01.96 № 3-ФЗ "О радиационной безопасности населения" установлены допустимые пределы доз облучения (средняя годовая эффективная доза):

• для населения - 0,001 зиверта (Зв), а за 70 лет - 0,07 Зв;
• для работников - 0,02 зиверта (Зв), а за 50 лет - 1 Зв.

Радиационное загрязнение внешней среды характеризуется его поверхностной (объемной) плотностью и измеряется активностью радионуклида, приходящейся на единицу площади (объема). Единицей измерения активности в системе СИ является беккерель (Бк). 1 Бк равен одному распаду в секунду. Внесистемная единица активности - кюри (Ки).

1 Ки = 3,7 x 10¹⁰ Бк = 3,7 x 10¹⁰ расп/с.

Основным параметром, характеризующим поле ионизирующих излучений, которым определяется величина возможной дозы излучения, является мощность дозы, т. е. доза, отнесенная к единице времени (Р/ч, мР/ч, рад/ч, мрад/ч, мЗв/ч, мкЗв/ч, бэр/ч, мбэр/ч, мкбэр/ч).

Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, постоянно подвергаются воздействию ионизирующих излучений (ИИ) от естественных источников космических излучений и естественных РВ, распространенных на поверхности и в недрах Земли, в атмосфере, воде, растениях и организмах всех живых существ, населяющих планету. Естественные источники ИИ образуют радиационный фон, который в некоторых районах Земного шара увеличен из-за содержания РВ в почве и скальных породах (граните). Однако никакой связи между повышенным уровнем фона радиации и ростом биологических нарушений у населения не установлено.

Нормами радиационной безопасности НРБ-99 определены пределы мощности дозы излучения радиационного фона:

естественный ~5-20 мкбэр/ч (0,05-0,2 мкЗв/ч);

допустимый ~20-60 мкбэр/ч (0,2-0,6 мкЗв/ч);

повышенный ~60-120 мкбэр/ч (0,6-1,2 мкЗв/ч).