Содержание материала

Накопленный опыт работ по ослаблению последствий радиационных аварий на ПО "Маяк" и Чернобыльской АЭС показал сложность проблемы их минимизации и необходимость предотвращения подобных аварий в будущем. Помимо мероприятий, непосредственно направленных на обеспечение радиационной безопасности населения, следует признать столь же актуальными проблемы обеспечения постоянной готовности эффективных систем реагирования на радиационные аварии, информационную работу, ориентированную на обеспечение адекватного восприятия техногенного риска в целом и риска радиационной аварии, в частности. К сожалению, к моменту возникновения обсуждаемых радиационных аварий в СССР, как впрочем и во всем мире (в странах с развитой атомной индустрией), эти виды деятельности были либо слабо развиты, либо основывались на не вполне адекватных принципах и подходах. В результате даже сегодня, спустя десятилетия после происшедших аварий, нельзя считать до конца успешно решенными задачи ослабления (минимизации) их последствий.
Технический и организационный опыт реализации защитных мер, накопленный в ходе ликвидации последствий аварии, о которых шла речь в этой монографии, не имеет аналогов и является крайне ценным для решения вопросов радиационной защиты в будущем. При этом следует также учитывать специфичность данного опыта, связанную с особенностями общественного устройства в СССР, которая состояла в следующем:

  1. не рыночный характер экономики;
  2. секретность и ограничения на распространение информации, касающейся загрязнения окружающей среды и радиационного воздействия на население. Аварии на Южном Урале вообще не были известны общественности;
  3. игнорирование роли общественного мнения.

Особую сложность представляет сравнительный анализ экономической эффективности защитных мер, связанный с особенностями ценообразования в бывшем СССР, социально-экономическими условиями жизнедеятельности сельского населения (в особенности на Южном Урале, где население было практически полностью ориентировано на продукты питания собственного производства).
Типичной ситуацией внедрения защитной меры является большое разовое инвестирование (например, на эвакуацию или строительство каскада водоемов) с последующим непрерывным потоком текущих расходов. Сравнение разновременных затрат требует учета инфляции, изменения удельных затрат по отдельным статьям расходов по отношению к общему уровню цен и т.д. Для учета этих факторов в расчетах обычно применяется метод дисконтирования. Выбор адекватного значения нормы дисконтирования является сложной задачей, особенно для защитных мер с высоким социально-политическим статусом. Теоретически норма дисконтирования должна основываться на анализе идеального рынка, который характеризуется равенством спроса и предложения, и быть одинаковой для различных отраслей экономики. В качестве хорошего приближения нормы дисконтирования при рыночной экономике могла бы служить процентная ставка, при которой рост инвестиций за счет национальных ресурсов был бы экономически оправдан по сравнению с другими путями использования этих финансовых средств. Однако ярко выраженное государственное регулирование цен в СССР и коренное изменение ситуации в течение 90-х годов в направлении приближения к мировым ценам вносят большие неопределенности при реализации этого подхода для приведения разновременных затрат к базовому году.
В настоящей монографии авторами (И.И.Линге) был использован другой показатель, отражающий возможности общества на произведение затрат, численно равный отношению произведенных затрат к средней заработной плате того времени (далее СЗП). В этом случае удается абстрагироваться от существовавших в период 50-90-х годов ценовых диспропорций.
В некоторых случаях, когда связь защитных мероприятий с предотвращенной дозой не столь очевидна, будет использоваться только оценка затрат на их реализацию. Эта ситуация характерна для работ по локализации радиоактивных материалов.
В настоящей главе анализируется эффективность реализованных защитных мер, которые объединены в пять групп:

  1. изоляция аварийного источника и создание дополнительных защитных барьеров, ограничивающих миграцию радионуклидов в окружающей среде;
  2. ограничение времени контакта населения с радиоактивными источниками в окружающей среде, то есть эвакуация, переселение, ограничения доступа населения;
  3. установление и соблюдение нормативов и регламентов аварийного облучения;
  4. гигиенические меры и применение фармакологических препаратов (санитарная обработка, ограничение потребления продуктов питания, йодная профилактика и т.д.);
  5. защитные меры в сельском, лесном и водном хозяйствах.

Эффективность работ по дезактивации, сбору и изоляции загрязненных материалов в настоящей главе не рассматривается, поскольку она очень сильно зависит от уровня и масштаба загрязнения и применяемых методов и средств.

Создание дополнительных защитных барьеров в окружающей среде

Теченский каскад водоемов

Несовершенство технологии в первые годы создания атомной промышленности определили высокую частоту и уровень выбросов и сбросов радиоактивных веществ в окружающую среду. Определенную роль сыграл и недостаточный объем знаний о радиологических последствиях таких сбросов. Но самым главным приоритетом являлись темпы работ. Даже в тех случаях, когда опасность радиоактивного загрязнения была налицо, власти отдавали приоритет продолжению процесса наработки оружейного плутония и урана.
Начиная с 1951 г., ПО "Маяк" осуществил комплекс технологических мер по ограничению сбросов и созданию дополнительных защитных барьеров, ограничивающих распространение радиоактивных веществ в окружающей среде. Эти меры дали значительный эффект. После ежесуточных сбросов, активность которых достигала 3,7· 1014 Бк (10000 Ки), к середине октября 1951 г. сброс был снижен до 3,71013 Бк (1000 Ки) в сутки. Наиболее важной мерой явилось переключение сброса всех активных технологических вод радиохимического завода на озеро (болото) Карачай (октябрь 1951 г). Суточные сбросы в р. Теча сократились до (3,7-7,4)1012 Бк сут1 (100-200 Ки сут'1)· В последующем предпринимались дополнительные меры по снижению сбросов. В 1956 г. сбросы радиоактивных веществ в р. Теча были прекращены.
В период с 1951 по 1963 гг. была создана система гидротехнических сооружений — Теченский каскад водоемов (ТКВ), включающий в себя четыре водоема (В-3, В-4, В-10 и В-11) и два канала. Нижний бьеф водоема В-11 оснащен дренажной системой, препятствующей выходу радионуклидов. В случае превышения допустимой концентрации загрязненная вода возвращается в водоем В-11. Правобережный и левобережный каналы (ПБК и ЛБК) созданы для защиты от стока поверхностных вод. Помимо этого через ПБК производятся отвод паводковых вод р. Мишелях, хозяйственно-бытовые сбросы и сбросы Аргаяшской ТЭЦ. Через ЛБК производится пропуск паводковых расходов из оз. Иртяш и вышележащей водной системы и сбросов хозяйственнобытовых городских вод.
Затраты на создание и обеспечение функционирования ТКВ складывались из затрат на работы по строительству и реконструкции сооружений (табл. 5.3) и эксплуатационных расходов. Затраты на сооружение объектов ТКВ оценены на основе проектной документации. Пересчет на текущие цены в долларах США, выполненный с использованием нормативных коэффициентов перехода, дает суммарную стоимость объектов ТКВ порядка 130 млн.  долл.
Вторая компонента затрат на создание ТКВ — эксплуатационные расходы, которые в настоящее время составляют около 500 тыс. долл, в год, а в предшествующий период могли превышать 1 млн.  долл. в год. В целом за весь период эксплуатации они составили около 30-40 млн.  долл. Таким образом, общие затраты на эксплуатацию до настоящего времени лежат в диапазоне 160 -170 млн.  долл.

Таблица 5.3
Оценка затрат на создание объектов ТКВ

Данные по динамике изменения загрязнения речной воды в первые годы не позволяют точно определить роль каждой плотины и всего ТКВ в улучшении радиационной обстановки, поскольку одновременно с их созданием резко уменьшались сбросы. Даже после прекращения сброса вынос радиоактивных веществ из района ТКВ продолжался, хотя и в гораздо меньшей степени.
В конце 90-х годов поступление 90Sr в воду верхнего течения р. Теча составило около 2x1012 Бк год-1 (50 Ки год-1) за счет вымывания из заболоченной поймы. Не более 1,5·10ю Бк год-1 (0,4 Ки год-1) поступает за счет фильтрации через плотину водоема В-11. Сброс через ЛБК варьирует в пределах (1,1-5-2,2)x1011 Бк год-1 (3-6 Ки год-1), а сброс через ПБК в диапазоне (1,1-5-6,3)x1011 Бк год-1 (3-17 Ки год-1).
Прогнозы, основанные на предположении о стабильности гидрологического режима р. Течи, позволяют полагать, что через 30 лет может наступить равновесный уровень поступления и вымывания 90Sr из поймы реки на уровне 1,1· 1012 Бк год-1 (30 Ки год-1). Есть основания предполагать, что этот период уже наступил, поскольку эти значения близки к уже наблюдаемым. Ухудшение ситуации может быть связано только с увеличением годового расхода воды в реке.
Данные многолетних наблюдений показывают, что в целом загрязнения подрусловых вод, сопоставимого по площади распространения с ореолом от оз. Карачай, в районе ТКВ не выявлено. Единственным потенциально опасным участком, с точки зрения возможности выхода загрязненных подземных вод за пределы санитарно-защитной зоны, является участок на южном берегу водоема В-11 [6].
Создание больших водоемов предопределило риск для проживающего на р. Теча населения, связанный с возможным прорывом плотины водоема В-11. В начале 90-х годов, вследствие прекращения реакторного производства, начался постепенный подъем уровня воды в ТКВ. Оценки последствий одновременного прорыва плотин №10 и №11 [6-8] показали, что опасность представляет не только вынос радиоактивных веществ, но и быстрое затопление. Высота волны будет меняться от 9,4 м в месте прорыва до 4 м вблизи устья реки. Ширина зоны затопления будет варьировать от 0,4 до 6 км. До с. Муслюмово фронт волны может дойти через 7,9 ч, а ее гребень высотой 12,3 м - через 15,1 ч. Будут частично затоплены Муслюмово, Бродокалмак и другие населенные пункты вплоть до устья р. Теча (через 45 ч). В случае, если эта катастрофа произойдет, то накопленный опыт показывает, что в этой ситуации единственно правильным решением по защите населения будет его немедленная эвакуация. Оценки радиологических последствий прорыва плотин [7] таковы: из водоема В-11 может быть вынесено 5,2·1014 Бк (14 000 Ки) 90Sr. Около 3,7· 1013 Бк (1000 Ки) осядет в пойме реки до с. Муслюмово, а концентрация 90Sr в районе с. Муслюмово повысится почти в 100 раз. После этого концентрации 90Sr будут быстро убывать и через несколько лет вернутся к исходному уровню. На протяжении р. Исеть будут необходимы ограничения водопользования в течение 1-1,5 лет после прорыва плотины.
К мерам, которые должны значительно улучшить ситуацию в районе ТКВ, можно отнести создание производств, потребляющих слабо загрязненную радиоактивную воду. Таким объектом могла бы стать Южно-Уральская АЭС, которая за счет систем водоподготовки и водоочистки сбрасывала бы меньшее количество радионуклидов, чем забирала. Одновременно, за счет повышения температуры воды и увеличения испарения, удалось бы стабилизировать гидрологический режим каскада водоемов.
Расходы на безопасное содержание ТКВ должны продолжаться неопределенно долгое время. В этой ситуации более целесообразным может оказаться вариант ликвидации или снижения запасов воды в ТКВ за счет сброса очищенных вод. При всей дороговизне данной меры она может оказаться более экономной, чем бесконечные затраты на эксплуатацию ТКВ.

Водоохранные меры в зоне ЧАЭС

Сразу после аварии на Чернобыльской АЭС как реальная и весьма опасная была оценена возможность смыва большого количества радионуклидов с территории площадки АЭС в р. Припять и Днепр. Основным мотивом больших объемов работ по предотвращению загрязнения р. Днепр послужили представления о том, что “...вся выброшенная радиоактивность немедленно будет смыта в речную сеть или попадет в грунтовые воды и даже в подземные водоносные горизонты, а далее в р. Днепр, на поля и на стол 20 млн. . человек, снабжающихся днепровской водой” [9, с. 339].
В предельно короткие сроки (1986 г.) были осуществлены мероприятия по защите источников водоснабжения, особенно р. Днепр. В нижнем течении р. Припять, на других притоках Днепра и Киевском водохранилище были построены и введены в эксплуатацию 131 гидротехническое сооружение типа фильтрующих и глухих дамб общей протяженностью более 18 км, 4 донных ловушки и 5 подводных дамб. В населенных пунктах Киевской и Житомирской областей было пробурено 570 артезианских скважин, проложено более 810 км водоводов и водопроводных сетей. Представления о высокой эффективности реализованных защитных мер просуществовали достаточно долго. Реальная же эффективность этих мер оказалась крайне низкой. Рассмотрим несколько примеров.

Сооружение фильтрующих и глухих дамб для защиты р. Припять

Основным материалом защиты должен был служить клиноптилолит, 46000 м3 которого было заложено в тело фильтрующих и глухих дамб. Ожидалось, что 1 м3 клиноптилолита способен связать 1 Ки 137Cs. Фактические характеристики удержания 137Cs оказались на три-четыре порядка ниже проектных, главным образом из-за больших размеров фракции (5-20 мм) использованного сорбента. Более детальные исследования этого вопроса [10] на примере бассейна р. Сахан на северо-западе от ЧАЭС (площадь водосбора 190 км2, запасы 137Cs 3,2x1014 Бк (8550 Ки), a 90Sr 1,2x1014 Бк (3340 Ки)) дали коэффициент очистки (соотношение активностей в воде до и после фильтрующей плотины) ниже 3. Общий баланс по 137Cs за время паводка 1987 г. был оценен следующим образом: смыто из бассейна р. Сахан 1,810“ Бк (4,8 Ки), из которых 1,0x1011 Бк (2,8 Ки) содержалось во взвесях; поступило в р. Припять 3,3x1010 Бк (0,9 Ки), из которых 0,74x1010 Бк (0,2 Ки) в виде взвесей; аккумулировано в донных осадках и в воде 9,6x1010 Бк (2,6 Ки); сорбировано 1,1x1010 Бк (0,3 Ки). Таким образом, в результате мероприятия на р. Сахан сорбировано 1,1x1010 Бк (0,3 Ки), т.е. менее 0,004 % от его запасов на водосборе. В последующий период оценки эффективности того же автора [9, с. 340] стали еще более негативными: “Оценка степени снижения содержания радионуклидов, выполненная на реках ближней зоны ЧАЭС, показала низкую эффективность фильтрующих дамб. Так, было установлено, что концентрации 90Sr и 137Cs в воде до и после прохождения дамб не различались в пределах ошибки измерения”. К негативным экологическим последствиям данной защитной меры относят подтапливание и заболачивание местности после заиливания дамб. Только площадь затопленных лесов составила 4000 га.
Подобная негативная оценка может быть дана всему комплексу мероприятий по созданию фильтрующих дамб. Приблизительная оценка затрат на его реализацию по объектам на территории Украины — около 7 млн.  руб., а в целом по территории Украины и Белоруссии — более 9,5 млн.  руб. в ценах 1986 г., т.е. 46 тыс. чел. мес. в единицах СЗП.

Русловые карьеры

Комплекс водоохранных сооружений включал в себя создание трех так называемых русловых карьеров на р. Припять на участке от г. Чернобыль до устья. Объемы выемки грунта составили: для Чернобыльского карьера — 162 тыс. м3, для Оташевского — 290 тыс. м3 и для Иванковского — 3900 тыс. м3.
Русловые карьеры были созданы для задержания радионуклидов, адсорбированных на взвешенных частицах и донных наносах, транспортируемых речным потоком в Киевское водохранилище. К моменту их создания явно переоценивалась опасность выноса радиоактивных веществ во время половодья. Оцененные позже значения выноса 137Cs твердым стоком р. Припять составили: во время пика половодья 1987 г. — до 1,9x1011 Бк сут-1 (5 Ки сут-1), а в 1988 г. — до (3,7—7,4) 1010 Бк сут-1 (1-2 Ки сут1). Суммарный вынос 137Cs на взвешенных наносах в 1987 г. был равен 7,4·1012 Бк (200 Ки). Оценки эффективности удержания 137Cs русловыми карьерами [11,12] показали, что небольшие русловые карьеры, такие как Чернобыльский и Оташевский, практически неэффективны, поскольку накопленные в них илы, могут легко выноситься из карьеров во время весеннего половодья. Эффективность Иванковского карьера в первые годы оценивалась величиной не более 10% для хорошо фиксируемых 134Cs и 137Cs, выносимых с твердым стоком р. Припять. Для 90Sr эффект перехвата в карьере признан несущественным. После первого года существования запасы 137Cs в Иванковском карьере составили (4,4-7,4)x1011 Бк (от 12 до 20 Ки) [11,12].
В результате того, что илистая фракция, содержащая большую часть радионуклидов, главным образом, проходит транзитом, а песчаная, менее радиоактивная, накапливается в карьере, эффективность русловых карьеров оказалась низкой даже в первый год их существования. Спустя три года после аварии Иванковский карьер перехватывал практически весь песок, который мог участвовать в закрытии загрязненных илистых отложений в верхней части Киевского водохранилища. Общая стоимость прямых строительных затрат на сооружение донных ловушек составила около 10 млн.  руб. (в ценах 1984 г.) [9, с. 352], т.е. около 50 тыс. СЗП

Фильтрующие завесы. Активные меры по связыванию радионуклидов в р. Припять

В порядке эксперимента на р. Припять была реализована попытка создания геохимического барьера [9, с. 339]. В течение 2 сут (в начале июня 1986 г.) на траверсе промплощадки с барж непрерывно сбрасывалась зола Трипольской ГРЭС с добавкой клиноптилолита и карбонатов. Внесение 7000 т сорбирующей смеси позволило связать около 1,5·1012 Бк (40 Ки) из десятков тысяч Ки в расходе реки.