6.3.2. Нормування радіаційної безпеки при безаварійній експлуатації аес.
Кількісною оцінкою іонізації організму є доза опромінення. Кількість поглиненої одиницею маси тіла енергії іонізуючого випромінювання називається поглиненою дозою [18]. Одиниця поглиненої дози - грей (Гр). Для оцінки токсичності дози вживають поняття середня смертельна доза (Лд50), коли гине не менше 50% організмів, які постраждали від дії іонізуючого випромінювання. Унаслідок однократного опромінення Лд50 для вірусів і бактерій складає 4500-7000 Гр; амеб і інфузорій - 3000-7000 Гр; вищих рослин - 10-1500 Гр; водоростей - 180 Гр; молюсків - 120 - 200 Гр; голубів - 25-30 Гр; курей, черепах - 10-15 Гр; собак - 2,5-10 Гр; мавп, людей - 3-5 Гр.
Біологічна ефективність а-частин і важких ядер в 20 разів вище, а нейтронів і протонів в 10 разів вище, ніж γ- і рентгенівського випромінювання. Для виміру потужності дози γ- і рентгенівського випромінювання, а також рівня радіоактивності використовують рентген (Р), що є одиницею експозиційної дози. Бер - біологічний еквівалент рентгена. Потужність дози випромінювання для різних джерел приведена в таблиці 6.9. По силі і глибині дії на живі організми іонізуюче випромінювання вважається за найнебезпечніше.
Організми мають неоднакову стійкість до дії іонізуючого випромінювання. Різну чутливість мають навіть різні клітини одного організму. Коефіцієнти радіоактивного ризику для різних тканин (органів) людини в результаті рівномірного опромінення всього тіла встановлені Міжнародною комісією з радіологічного захисту (таблиця 6.10).
Сучасні вимоги до забезпечення радіаційної безпеки персоналу і населення викладені в рекомендаціях Міжнародній комісії з радіологічного захисту і використовуються при встановленні національних норм радіаційної безпеки, які визначають допустимі дози опромінення осіб з персоналу і населення, що проживає в районі розташування АЕС (таблиця. 6.11).
Таблиця 6.9 - Джерела іонізуючого випромінювання
Джерело |
Потужність дози випромінювання, мР/рік |
Техногенний підвищений фон (випромінювання будматеріалів, побутового газу, водопровідної води, ґрунтового шару, викиди промпідприємств) |
155 |
Опромінення, що проводиться з медичними цілями |
107 |
Глобальні радіоактивні випадання |
2,5 |
Допустима безпечна потужність експозиційної дози |
210 |
Таблиця 6.10 - Коефіцієнти радіаційного ризику для різних органів людини [18]
Назва органу |
Коефіцієнт |
Червоний кістковий мозок |
0,12 |
Кісткова тканина |
0,03 |
Молочна залоза |
0,15 |
Легені |
0,12 |
Щитовидна залоза |
0,03 |
Яєчники і семенникі |
0,24 |
Інші органи |
0,30 |
Організм в цілому |
1,00 |
Таблиця 6.11 - Дозові межі внутрішнього і зовнішнього опромінення, бер/рік [18]
Група населення |
Доза |
||
Червоний кістковий мозок |
Внутрішні органи, кришталик ока |
Шкіра, кісткова тканина |
|
Персонал, що працює з джерелами (група А) |
5 |
15 |
30 |
Частка населення, що піддається дії опромінення (група Б) |
0,5 |
1,5 |
3 |
ПДД для населення, обумовлені газоподібними і рідкими скиданнями, враховують всю сукупність чинників, що формують дозу: прямий і непрямий шляхи дії: критичні органи і групи населення; метеорологічні і географічні умови і ін.
При однаковому рівні забруднення ізотопи 14С, 32Р, 45Са, 35S, 3Н, що є основними доданками живої речовини рослин і тварин, небезпечніші, ніж радіоактивні речовини, що рідко зустрічаються, слабо поглинаються організмами. Як наголошувалося вище, найбільш небезпечні 90Sr і 137Cs. Завдяки хімічній схожості з кальцієм 90sr легко проникає в кісткову тканину хребетних. 137Cs накопичується в мускульній тканині, заміщаючи калій.
Іонізуюче випромінювання, діючи на молекулярному рівні, викликає зміни в ядрах клітин, порушує їх нормальне функціонування. Спостерігаються наступні явища: знижується імунітет і опір інфекціям, сповільнюється зростання; зменшується тривалість життя, скорочуються показники природного приросту із-за тимчасової або повної стерилізації; уражуються гени, наслідки чого виявляються в другому або третьому поколіннях; дія може накопичуватися, викликаючи необоротні ефекти.
Тяжкість наслідків опромінення залежить від поглиненої організмом дози. При дозі, що перевищує 1000 рад, людина гине; при дозі 700 рад смертельний результат спостерігається в 90% випадків; при дозі в 200 рад - в 10% випадків; при дозі в 100 рад значно зростає ймовірність онкологічних захворювань. 1 рад - це доза, опромінення, при якій 1 г живої речовини поглинає 10-5 Дж енергії.
На рис. 6.5 наведена шкала, на якій представлені значення доз радіаційного опромінення з вказівкою відповідних біологічних ефектів, що виникають в людському організмі.
Санітарними правилами встановлений середньодобовий і середньомісячний допустимий викид радіоактивних газів і аерозолів в атмосферу (таблиця. 6.12). На радіонукліди, що мають великий період напіврозпаду і здатні концентруватися в окремих органах (кістках, шлунково-кишковому тракті і так далі), санітарними правилами встановлені спеціальні норми викиду (таблиця. 6.13).
Таблиця 6.12 - Середньодобовий допустимий викид суміші
нуклідів
Нуклід |
Потужність АЕС 1000 – 6000 МВт (ел.), Kі/[доб.1000 МВт(ел.)] |
Потужність АЕС перевищує 6000 МВт (ел.), Kі/[доб.1000МВт(ел.)] |
Суміш короткоживучих нуклідів |
0,2 |
1,2 |
Суміш довгоживучих нуклідів |
0,015 |
0,09 |
Примітки: 1. Сумішшю довгоживучих нуклідів названі радіоактивні аерозолі, що експонуються на фільтрі протягом 1 доби. і зміряні через 1 добу. після зняття проби.
2. Сумішшю короткоживучих нуклідів названі радіоактивні аерозолі, що експонуються на фільтрі протягом 1 доби. і зміряні через 0,5 години після зняття проби.
Важкий ступінь променевої хвороби
(гинуть 50% опромінених)
Нижній рівень розвитку променевої
хвороби
Короткочасні зміни складу
крові
Опромінення при рентгеноскопії
шлунку (місцеве)
Допустиме аварійне опромінення
персоналу (разове)
Допустиме аварійне опромінення
населення (разове)
Допустиме опромінення персоналу
за рік
Опромінення при рентгенографії
зубів
Допустиме опромінення населення
за рік
Фонове опромінення за рік
Перегляд одного хокейного матчу по ТБ
Рисунок 6.5. Шкала ступеню опромінення людини
Таблиця 6.13 - Середньомісячний допустимий викид окремих нуклідів
Нуклід |
Потужність АЕС 1000 – 6000 МВт (ел.), Kі/[доб.1000 МВт(ел.)] |
Потужність АЕС перевищує 6000 МВт (ел.), Kі/[доб.1000МВт(ел.)] |
90Sr |
1,5 |
9,0 |
89Sr |
15 |
90 |
137Cs |
15 |
90 |
60Co |
15 |
90 |
54Mn |
15 |
90 |
53Cr |
15 |
90 |
Примітки: 1. Якщо номінальна електрична потужність АЕС не перевищує 6000 Мвт, то для визначення допустимого викиду слід користуватися лівим стовпцем таблиці. 6.12 і 6.13. При номінальній електричній потужності АЕС менше 1000 Мвт слід користуватися значеннями допустимих викидів для потужності 1000 Мвт.
2. Якщо номінальна електрична потужність АЕС перевершує 6000 Мвт, то допустимий викид не повинен перевищувати рівня, приведеного в правому стовпці таблиці. 6.12 і 6.13.
3. Приведені в таблиці. 6.12 і 6.13 значення допустимих викидів відносяться до висоти труби від 80 до 150 м і рівномірній розі вітрів.