Атомна енергетика як джерело радіації

Утворення радіонуклідів у реакторі. Як відомо, при роботі реактора радіонукліди утворюються в активній зоні в результаті поділу ядерного палива, а також внаслідок активації нейронами конструкційних матеріалів, теплоносія, уповільнювача тощо.

Зокрема, радіоактивність води, що охолоджує активну зону, є наслідком попадання в неї радіонуклідів через дефекти оболонки ТВЕЛів або результатом корозії конструкційних матеріалів. В технологічних системах АЕС виявляються такі групи радіонуклідів: радіоактивні гази (аргон, криптон, ксенон), карбон-14, тритій; леткі речовини (ізотопи йоду, цезію); нелеткі речовини (лантан, стронцій, церій та інші).

Радіоактивні відходи. Радіоактивні відходи, які складаються з перелічених груп радіонуклідів, утворюються при експлуатації АЕС, а також в результаті очистки води в технологічних системах реактора, при ремонті і заміні устаткування, проведенні ремонту та ін. Це газоподібні, рідкі та тверді речовини.

Газові відходи проходять досить складну систему обробки, що значною мірою зменшує їх активність, після чого викидаються в навколишнє середовище через газовивідну трубу, що забезпечує їх розбавлення повітрям. Рідкі і тверді відходи в навколишнє середовище не викидають, їх переробляють і захоронюють.

При нормальній роботі АЕС вихід газових відходів у навколишнє середовище строго регламентований рекомендаціями МАГАТЕ, і він значно менший, ніж природна радіоактивність, якщо відбувається розбавлення викидів до випуску в атмосферу.

Після катастрофи на Чорнобильській АЕС важко стверджувати, що атомна енергетика менш шкідлива для людства, ніж, скажімо, вугільна, нафтова чи газова, або менш шкідлива для екології, ніж транспортні засоби, гідроелектростанції, хоч це все-таки так.

Основною потенціальною радіаційною небезпекою є аварії на АЕС, особливо аварії, пов’язані з порушенням активної зони реакторів, де зосереджено 98% всієї активності реактора.

Це може статися, зокрема, при перегріві активної зони через недостатність теплозйому. Навіть вимкнений реактор продовжує нагріватися за рахунок розпаду продуктів поділу (приблизно 7% потужності) і потребує охолодження (що саме і відбувалося на четвертому блоці Чорнобильської АЕС зразу ж після аварії). Внаслідок радіоактивного розпаду нагрів поступово зменшується.

У світі побудовано і функціонує 458 АЕС (1991 рік). Ядерна енергетика забезпечує виробництво 16% світового електропостачання (1987 рік).

Практично за час експлуатації АЕС відбулися три значні аварії:

- 1961 рік – в Айдахо-Фолсі (в реакторі відбувся вибух), США;

- 1979 рік – на АЕС „Тримайл-Айленд” у Гарисбезрі, США;

- 1986 рік – на Чорнобильській АЕС, Україна.

Отже, практично ймовірність аварій на АЕС становить один раз на 10 років. Усього ж за час існування атомної енергетики зареєстровано майже 800 різноманітних подій на АЕС різного ступеня з різноманітними наслідками, з викидом радіоактивних речовин – 296.

Постраждало від аварій 136 675 осіб (Чорнобиль 135 тис. осіб), смертельних випадків від радіації – 69 (за іншими даними, лише у Чорнобилі загинуло ~ 8 тис. чол.).

Під час цієї аварії було обезводнено активну зону, і внаслідок її розігріву відбулася серія теплових вибухів. Радіонукліди зі зруйнованої активної зони потрапили в навколишнє середовище і за „допомогою” пожежі та вітру розійшлися не тільки навколо реактора, а й далеко за межами АЕС. У складі викидів були практично всі хімічні елементи таблиці Менделєєва.

Кожному зрозуміло, що інформація про радіаційний стан на територіях поблизу АЕС повинно бути багато. Адже на кожній АЕС працюють служби зовнішньої дозиметрії, які регулярно вимірюють силу дози і дозу в межах зони спостереження, а також активність радіонуклідів в різних об’єктах оточуючого середовища. Однак, коли потрібно назвати конкретні характеристики радіаційної ситуації на прилеглих до АЕС територіях, то їх або зовсім немає, або дуже мало. Справа в тому, що методи контролю радіаційного фону в оточуючому АЕС середовищі не дозволяють у більшості вимірювань виявити радіонукліди з АЕС в пробах повітря, рослинності, грунтах та інших об’єктах навколишнього середовища. Всі дані зводяться до того, що радіаційних фон поблизу працюючої АЕС визначається випромінюванням природних радіонуклідів, радіонуклідів космічного походження і радіонуклідів глобального забруднення атмосфери.

Захоронення відходів. Крім аварій на АЕС, великою проблемою є захоронення радіоактивних відходів. Взагалі в процесі діяльності сучасного суспільства утворюються відходи, багато з яких шкідливі. Їх треба захоронити, щоб не порушувати екологічної рівноваги на Землі.

Існує кілька способів позбавлення від радіоактивних відходів, які залежать від їх кількості і складу, а саме: 1) розбавлення і розсіювання в навколишньому середовищі відходів, вміст радіонуклідів у яких нижче припустимого (зокрема радіоактивних газів); 2) витримка і розпад короткоперіодних радіонуклідів (наприклад йоду); 3) концентрація і захоронення довго живучих радіонуклідів. Тепер їх герметизують у склі або бетоні і складають у глибоких шахтах у несейсмічних районах.

Проблема радіоактивних відходів стає дедалі важливішою (є навіть проект викидання їх у космос) і вважати її вирішеною не можна. Багато уваги їй приділяє МАГАТЕ.

Залишається цікавим питання – де ж зберігаються відпрацьовані відходи АЕС в Україні? Вирішення цього питання є надзвичайно актуальним. Дотепер відпрацьоване ядерне паливо з українських АЕС вивозиться на переробку до Росії.

Але законодавство нашої північної сусідки забороняє захоронення продуктів переробки відпрацьованого палива іноземних АЕС на російській території. Тому, починаючи з 2011 року радіоактивні відходи повертатимуть в Україну. Перший крок у визначеному напрямку вже зроблено: у вересні 2001 року уведено в дослідно-промислову експлуатацію сухе сховище на проммайданчику Запорізької АЕС. Нині там розміщено 11 контейнерів з відпрацьованими паливними збірками. У сховище щороку планується завантажувати по 12-14 контейнерів, а це дозволить повністю відмовитися від вивезення палива з ЗАЕС. У грошовому виразі економія становитиме ~ 40 млн. доларів. Також національна енергетична програма України до 2010 року, затверджена Постановою Верховної Ради України від 15.05.1996, а також галузева програма №7 „Поводження з відпрацьованим ядерним паливом АЕС” введена в дію наказом Міненерго України від 13.01.2000 №7 постановили про створення від 16.05.02. на території зони відчуження Чорнобильської АЕС сховища відпрацьованого ядерного палива.

Взагалі проблема відходів діяльності людства стає все складнішою. Це стосується не лише радіоактивних відходів. Наприклад, ТЕС потужністю 1 млн кВт, що працює на вугіллі, спалює щороку 2 млн тонн вугілля і дає 0,5 млн тонн золи (з ртуттю, кадмієм), а також сотні тисяч тонн газових відходів (сполуки сірки, вуглецю тощо). Крім того у викидах ТЕС є й радіонукліди, кількість яких може перевищувати кількість викидів радіонуклідів з АЕС відповідної потужності.

Видобування ядерного палива (уранові рудники, а вони є на Україні) також потребує виконання умов безпечної роботи.

Дуже важливим є питання перевезення радіоізотопів, яке слід здійснювати в спеціально пристосованих транспортних засобах з максимальною обережністю.

Отже, з одного боку, ядерні енергетичні установки порівняно з тепловими вважаються безпечнішими, їх відходи меншими, транспортні витрати дешевшими, а з другого, - ми маємо сумний досвід Чорнобильської катастрофи. Виникає питання взагалі про доцільність розвитку атомної енергетики, про її розміщення, зокрема про перенасиченість України атомними електростанціями і у зв’язку з цим припинення будівництва та закриття ряду АЕС на території України.