Радиоактивное загрязнение реки Теча - Эффективность защитных мероприятий по критерию предотвращенной дозы р. Теча

В настоящее время при анализе дозовой эффективности защитного мероприятия используется величина предотвращенной эффективной дозы, которая определяется как разность между ожидаемой эффективной дозой в отсутствии мероприятия и остаточной (фактической) эффективной дозой в случае применения мероприятия. Затем предотвращенная доза сравнивается с затратами на мероприятие (с использованием единых натуральных или денежных показателей), и таким образом определяется чистая польза осуществленного мероприятия. Примеры реализации этого подхода приведены в § 5.2 настоящей монографии. Ниже даны лишь оценки предотвращенных коллективных доз для того, чтобы количественно определить, какие из предпринятых защитных мер привели к наибольшему снижению облучения населения.
Следует подчеркнуть, что в наших расчетах ожидаемых и предотвращенных доз использовалась не эффективная доза, а эквивалентная доза на нижний отдел толстого кишечника (НТК) человека. Это связано с тем, что дозовые оценки и вообще принципы регламентации ионизирующих излучений в бывшем СССР до 90-х годов (включая оценки доз для населения, проживающего в прибрежных районах по р. Теча) основывались на концепции критических органов. Доза облучения НТК была наиболее высокой среди других органных доз, в основном, за счет транзита малорезорбируемых в желудочно-кишечном тракте радионуклидов (доля их в технологических сбросных водах составляла до 80%). Следовательно, динамика формирования дозы в НТК адекватно отражает изменения радиационной обстановки во внешней среде на каждый момент времени. Очевидно, что эквивалентная доза в НТК не позволяет корректно учесть эквивалентную дозу от ⁹⁰Sr в красном костном мозге и поверхности кости. Однако с учетом неизбежных допущений при расчете предотвращенной дозы, которые можно характеризовать с неопределенностью, равной 2, можно условно принять, что эквивалентная доза в НТК является верхней численной оценкой эффективной дозы для рассмотренных ниже сценариев защитных мероприятий.
Можно выделить следующие характерные периоды времени, отражающие различные этапы введения защитных мер:

1. период (1950-1951 гг.) - отсутствие каких-либо мер, хотя определенную, но неоцененную роль сыграли прежние хозяйственные пруды - Кокшаровский и Метлинский;
2. период (1952-1955 гг.) - прекращение сбросов в реку технологических среднеактивных и аварийных жидких радиоактивных отходов при переводе сбросов в оз. Карачай в конце 1951г.; реконструкция дамб Кокшаровского (1952г.) и Метлинского (1954г.) прудов;
3. период (1956-1962 гг.) - в дополнение к мероприятиям II периода создание водоема №10 в 1956 г. и осуществление мероприятий с вмешательством в жизнедеятельность населения (1954- 1960 гг.);
4. период (1963-1980 гг. и далее) - в дополнение к мероприятиям III периода, создание водоема №11 (1962 г.);
5. IVa период (1963-1999 гг.) - то же.

Кроме временной периодизации используется группирование населения, проживающего в прибрежной зоне рек Теча и Исеть, по условиям формирования дозы и длительности проживания до отселения:

1. я группа - верхнее и среднее течение р. Теча, начальная численность населения 9,25 тыс. чел., отселено 5,95 тыс. чел.;
2. я группа - нижнее течение р. Теча, начальная численность 20,45 тыс. чел., отселено 2,36 тыс. чел.;
3. я группа - часть среднего течения р. Исеть, начальная численность 32 тыс. чел., отселения не проводилось.

Эффективность мер по снижению доз облучения населения оценивается как кратность снижения средней за каждый период годовой дозы на НТК по отношению к предыдущему периоду, при этом общая кратность снижения дозы за каждый последующий период по отношению к начальному является произведением кратностей снижения дозы за все предшествующие периоды:
к = к1х хкi-2, х кi-1, (1.1)
где к - кратность снижения дозы в рассматриваемый (последний) i-й период.
Если в отдельный период осуществлялось практически одновременно несколько мер (как это имело место в III периоде), то кратность снижения дозы за период является суммой кратностей снижения от каждой меры.
В табл. 1.31 приведена исходная информация, используемая в оценках дозовой эффективности. Данные таблицы достаточно наглядно отражают не только динамику средних годовых доз на протяжении всего периода, но и влияние основных осуществленных мер, приведших к снижению годовой дозы. Видно, что резкое снижение годовой дозы для населения всех трех групп в 1952-1955 гг. можно связать с прекращением сбросов среднеактивных и аварийных сбросов в конце 1951 г.
К сожалению, подобные оценки для отселенных жителей отсутствуют. Возможные оценки кратности снижения дозы для них будут даны ниже.
Также нет данных об эффективности каждой отдельной меры, осуществленной в III периоде (создания водоема №10, улучшения водоснабжения населения, введения ограничительного режима). Эти меры дали в совокупности кратность снижения дозы в III периоде по отношению к II периоду, равную для неотселенных жителей 1-й группы 36,7, 2-й группы 13,5 и 3-й группы 5. Оценки парциальных вкладов этих мер могут быть сделаны при следующих допущениях: улучшение водоснабжения имеет максимальную эффективность, если удается исключить внутреннее облучение за счет использования населением воды р. Теча, а создание санитарной зоны предотвращает внешнее облучение.
В сочетанную дозу облучения НТК за весь период начиная с 1950 г. внешнее облучение для 1-й группы населения составляло 71%, внутреннее - 29%, для населения 2-й группы соответственно 17% и 83%. Тогда максимально возможная кратность снижения годовой дозы могла составлять значения, приведенные в табл. 1.32.
Оценки средних годовых доз и доз за время проживания до отселения у жителей, относящихся к первым двум группам, а также кратности общего снижения годовой дозы приведены в табл. 1.33.
Данные табл. 1.33 показывают, что отселение жителей привело к снижению накопленной дозы за 1950-1999 гг. от всех источников облучения всего на 3,4% в 1-й группе населения и на 10,5% во 2-й группе.

Таблица 1.31.
Исходные данные для оценки индивидуальных доз на НТК неотселенных жителей

Таблица 1.32
Кратность снижения годовой дозы за счет улучшения водоснабжения, введения ограничительного режима и создания водоема №10

Таблица 1.33
Средние за период годовые дозы, дозы до отселения и кратность снижения годовой дозы отселенных жителей

* По отношению к I периоду
** По отношению к средней годовой дозе за период

Кратность снижения дозы в результате всех осуществленных мер приведена в табл. 1.34. Эти оценки, совместно с данными табл. 1.31-1.33 положены в основу расчета предотвращенных доз. В качестве допущения при расчете гипотетической дозы на НТК принималось постоянство на протяжении всего периода 1950-1999 гг. (50 лет) уровня начальных сбросов радиоактивных отходов, обусловивших в 1950-1951 гг. среднюю годовую дозу 1,1 мЗв год'1 для населения 1-й группы, 0,22 мЗв год·1 для населения 2-й группы и 0,032 мЗв год'1 для населения 3-й группы. Гипотетические дозы при этом допущении равны соответственно 55; 11 и 1,6 Зв.
Предотвращенную дозу оценивали на основе простых арифметических выражений:
для неотселенных жителей

Таблица 1.34
Кратность снижения средней за период годовой дозы на НТК за счет осуществления отдельных мер

Предотвращенная доза для отселенных жителей
(1,3)
где Dn - предотвращенная доза, Зв; Dг - гипотетическая доза, Зв; d - средняя за период годовая доза, Зв год-1; t - продолжительность периода, год; toтc - то же в III периоде до отселения, год;
z -номер периода (I, II, III, IV); j - номер меры; Σ - наличие комплекса) мер;
Выражение в скобках уравнения (1,3) отражает эффект отселения.
Результаты оценок предотвращенной дозы представлены в табл. 1.35, 1.36; при этом они учитывают дозу, накопленную в первые два года, когда меры не предпринимались.
В соответствии с данными табл. 1.35 предотвращенная суммарная доза в результате осуществления всех мер, находится в пределах 94,3-98,9% гипотетической дозы, при этом наибольшее уменьшение дозы обусловлено прекращением сбросов: от 78,2% для неотселенных жителей 1-й группы, до 37,3% для населения 3-й группы. Относительно большой вклад создания водоема № 11 в предотвращенную дозу для неотселенных жителей (соответственно от 13,4 до 38,4%) объясняется длительным проживанием населения после осуществления мер III периода (37 лет).
Средневзвешенные по численности населения предотвращенные дозы (табл. 1.36) характеризуются другими значениями, что объясняется большим вкладом численности населения 3-й группы (р. Исеть), которое составляло 52% общей численности.
Таблица 1.35
Дозы на НТК, предотвращенные осуществленными мерами (по отношению к гипотетической дозе за 1950-1999 гг.)

* Расчет по оцененной суммарной дозе за 1950-1999 гг. для неотселенных жителей с вычетом дозы для IV периода и дозы для III периода за время условного проживания после отселения.

Таблица 1.36
Средневзвешенные по численности населения предотвращенные дозы (по отношению к гипотетической дозе за 1950-1999 гг.), %

С учетом целого ряда очевидных допущений, используемых в расчете дозовой эффективности, тем не менее можно сделать следующие выводы:

1. для населения всех групп предпринятые меры предотвратили гипотетическую дозу примерно на 96% (в 25 раз);
2. в общей предотвращенной дозе для наиболее облученных жителей 1-й и 2-й групп (население на р. Теча) вклад мер, осуществленных в III периоде, оказался небольшим. Для отселенных жителей этих групп предотвращенная доза была обусловлена преимущественно прекращением сбросов (на 75%) и отселением (на 20%), неотселенных - прекращением сбросов (на 50%), созданием водоема №11 - на 32%;
3. вклад в предотвращенную дозу мер, предпринятых в III периоде (оздоровление водоснабжения, введение ограничительного режима и создание водоема №10), для отселенных и неотселенных жителей 1-й и 2-й групп был незначительным. Если вычесть вклад отселения, то эти меры дали вклад в предотвращенную дозу в сумме 14,3% для неотселенных жителей и 1,3% для отселенных. Для всего населения эти же меры (без отселения) дали почти такой же вклад - 12,6%.

Эти оценки показывают в целом низкую эффективность мер, связанных с вмешательством в жизнедеятельность населения, за исключением отселения. Таким образом, для всех жителей в целом 53% предотвращенной дозы были обусловлены прекращением сбросов, 15% - вмешательством в жизнедеятельность населения, включая отселение, а также созданием водоема № 11 (27%) при условии длительного проживания населения.
Оценка роли водоема № 11 не вполне корректна, так как основана на допущении постоянства годовой дозы на протяжении всего этого длительного периода без учета радиоактивного распада сброшенной в первые 2 года активности.