Радиоэкологические аспекты топливно-энергетического комплекса

После аварии на японской АЭС «Фукусима» во многих странах усилились антиядерные настроения.

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).

Табл 1 Средние дозы облучения населения, мкЗв/год

Normal 0 false false false RU X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Обычная таблица"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif";} table.MsoTableGrid {mso-style-name:"Сетка таблицы"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-priority:59; mso-style-unhide:no; border:solid windowtext 1.0pt; mso-border-alt:solid windowtext .5pt; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh:.5pt solid windowtext; mso-border-insidev:.5pt solid windowtext; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif";}

Источники облучения	Доза в мире	Доза в России
Природные	2400	2300
космическое излучение	400	300
внешнее излучение земной коры	500	400
внутреннее облучение	1500	1600
Антропогенные
медицинское	1000	1700
испытания ядерного оружия	10	15
ядерная энергетика	1	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
Normal 0 false false false RU X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Обычная таблица"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif";} table.MsoTableGrid {mso-style-name:"Сетка таблицы"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-priority:59; mso-style-unhide:no; border:solid windowtext 1.0pt; mso-border-alt:solid windowtext .5pt; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh:.5pt solid windowtext; mso-border-insidev:.5pt solid windowtext; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif";}

Страна	А, Бк/кг			% мирового производства
Страна	²³⁸U	²³²Th	⁴⁰К	% мирового производства
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.

Материал	А, Бк/кг
Материал	²³⁸U	²²⁶Rа	²³²Th	²¹⁰Pо	²¹⁰Pb
Уголь	48	96	48	90	90
Шлак	85	303	141	13	44
Зола	81	348	155	163	521

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

Материал	Активность
Уголь	0,6¸8,4´10⁴ Бк/кг
Нефть	0,06¸10⁴ Бк/кг
Tорф	0,6¸4,8´10⁴ Бк/кг
Мазут	~1200 Бк/кг
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.

Автор: О.Э.Муратов (С-З отделение Ядерного общества России)