Долгосрочный прогноз дозовых нагрузок на население при штатных атмосферных выбросах Ленинградской АЭС-2 с помощью программного средства CROM

Долгосрочный прогноз дозовых нагрузок на население при штатных атмосферных выбросах Ленинградской АЭС-2 с помощью программного средства CROM

Автор: Карпенко Е.И., Спиридонов С.И., Куртмулаева В.Э.

Журнал: Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра) @radiation-and-risk

Рубрика: Научные статьи

Статья в выпуске: 2 т.27, 2018 года.

Бесплатный доступ

Представлены результаты прогнозирования дозовой нагрузки на население по данным проектных выбросов Ленинградской АЭС-2 (ЛАЭС-2) для первого и 30-го года эксплуатации. Расчёты выполнены с помощью современного программного средства CROM, разработанного с учётом информации, представленной в документах МАГАТЭ и Европейской комиссии. До­зовые нагрузки на население оценивали с учётом различных путей поступления радиоактивных веществ в организм человека. Выполнено сравнение полученных результатов с нормативами. Показано, что при эксплуатации ЛАЭС-2 не будут превышены квоты на допустимую дозовую нагрузку на население, формируемую атмосферными выбросами АЭС. Оценен вклад различных путей облучения в суммарную дозу. Установлено, что приоритетным путём облучения является погружение в радиоактивное облако. Отмечены изменения вкладов радионуклидов в суммарную дозу, обусловленные накоплением в почве долгоживущих радионуклидов. Установлено, что суммарная дозовая нагрузка от 60Со и 90Sr через 30 лет функционирования ЛАЭС-2 увеличится на один математический порядок.

Еще

Атомная электростанция, лаэс-2, энергоблок, радионуклиды, выбросы в атмосферу, дозовая нагрузка, население, окружающая среда, облучение

Короткий адрес: https://sciup.org/170170343

IDR: 170170343   |   DOI: 10.21870/0131-3878-2018-27-2-20-2

Текст научной статьи Долгосрочный прогноз дозовых нагрузок на население при штатных атмосферных выбросах Ленинградской АЭС-2 с помощью программного средства CROM

В северо-западном регионе России расположен ряд предприятий ядерной энергетики. Кроме того, регион подвергся радиоактивным выпадениям в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Оценка последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды, в том числе в результате строительства новых ядерных объектов, вызывает значительный интерес. Таким образом, проблемы радиационной безопасности населения в рассматриваемом регионе, имеющие научное и практическое значение, приобрели выраженную социально-политическую окраску.

Оценка дозовых нагрузок на человека в районе расположения Ленинградской АЭС-2 (ЛАЭС-2) является неотъемлемым элементом радиоэкологического обоснования строительства и ввода атомной станции в эксплуатацию. Наряду с такими оценками необходимо осуществить долговременный прогноз изменения дозовой нагрузки на население для периода планируемого функционирования ЛАЭС-2. Динамику дополнительных доз внешнего и внутреннего облучения можно рассчитать на основе данных о проектных выбросах рассматриваемой атомной станции [1].

Целью настоящей работы является расчёт доз облучения населения в результате выбросов ЛАЭС-2 за первый год работы и через 30 лет эксплуатации атомной станции, а также сопоставление полученных результатов с дозовым нормативом.

Материалы и методика

Объект исследования. Ленинградская АЭС включает в себя четыре энергоблока. Электрическая мощность одного энергоблока – 1000 МВт, тепловая – 3200 МВт. Проектная выработка составляет 28 млрд кВт/ч в год. На собственные нужды станция потребляет около 8% от производимой электроэнергии. Проектный ресурс каждого энергоблока первоначально состав-

лял 30 лет, но в результате широкомасштабной модернизации сроки эксплуатации в соответствии с полученными лицензиями Ростехнадзора продлены на 15 лет для каждого из четырёх энергоблоков: 1-го энергоблока – до 2018 г., 2-го энергоблока – до 2020 г., 3-го и 4-го энергоблоков – до 2025 г.

Кроме того, в районе расположения ЛАЭС находятся ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова», Ленинградское отделение филиала «Северо-западный территориальный округ» ФГУП «РосРАО» (бывший ЛСК «Радон»), ЗАО «Экомет-С», которые также являются источниками поступления техногенных радионуклидов в окружающую среду.

Методы исследования. В настоящее время международным радиоэкологическим сообществом разрабатываются программные средства для оценки доз облучения биоты и населения. Для экспертной оценки воздействия на население выбросов ЛАЭС-2 при штатной эксплуатации использовано программное средство CROM, созданное на основе подходов, рекомендованных МАГАТЭ. В рамках сценариев, предусмотренных этим программным средством, можно оценить дозы, формируемые в результате выбросов радионуклидов в атмосферу и радиоактивных сбросов в водные объекты (реки, эстуарии, морские береговые воды и озёра или водохранилища). Во всех случаях рассчитывается дисперсия радионуклидов в среде вследствие миграционных процессов. В дальнейшем оцениваются концентрации радионуклидов в компонентах окружающей среды. В итоге выполняется расчёт дозовых нагрузок на критические группы населения с учётом различных путей поступления радиоактивных веществ в организм человека.

Программное средство CROM характеризуется оптимальным уровнем сложности (для решения поставленной задачи) и хорошо проработанным параметрическим обеспечением. Это программное средство разработано с учётом информации, представленной в документе МАГАТЭ SRS № 19 [2], с некоторыми добавлениями, взятыми из документа Европейской комиссии RP-72 [3]. Программный пакет CROM даёт возможность оценить дозу облучения населения с учётом каждого возможного пути поступления радионуклидов в организм человека (рис. 1).

Рис. 1. Схема формирования доз внутреннего и внешнего облучения человека в результате атмосферных выбросов АЭС.

При выполнении расчётов в качестве исходных данных использованы характеристики планируемых выбросов Ленинградской АЭС-2 в режиме нормальной эксплуатации (табл. 1) [4].

Таблица 1

Годовой выброс радиоактивных газов и аэрозолей со станции при работе

4-х блоков в нормальном режиме (в ГБк/год х 4 блока)

Радионуклиды

Вентиляционная труба

Выше кровли, здание турбины

Суммарное поступление в атмосферу

3Н

1,56·104

4,8·100

1,56·104

14С

1,2·103

-

1,20·103

83mКr

2,7·103

1,13·102

2,81·103

85mКr

9,1·103

2,44·101

9,12·103

85Кr

1,4·103

2,64·10-1

1,40·103

87Кr

5,5·103

2,56·102

5,76·103

88Кr

2,0·104

6,0·102

2,06·104

131mХе

1,0·103

6,4·100

1,01·103

133Хе

1,1·103

1,88·103

2,98·103

135Хе

3,0·104

1,32·103

3,13·104

138Хе

1,1·105

1,24·102

1,10·105

131I

0,29

1,24·10-2

3,02·10-1

132I

0,38

4,0·10-2

4,20·10-1

133I

0,55

3,72·10-2

5,87·10-1

134I

0,26

1,12·10-2

2,71·10-1

135I

0,45

2,84·10-2

4,78·10-1

51Cr

3,15·10-4

6,0·10-7

3,16·10-4

54Mn

1,93·10-5

4,40·10-7

1,97·10-5

60Co

1,24·10-4

9,6·10-6

1,34·10-4

89Sr

1,3·10-3

5,6·10-5

1,36·10-3

90Sr

2,38·10-6

1,76·10-7

2,56·10-6

134Cs

0,08

4,0·10-3

8,40·10-2

137Cs

0,12

5,2·10-3

1,25·10-1

ИРГ

1,84·105

4,32·103

1,88·105

131I, 132I, 133I, 134I, 135I в сумме

1,94

1,29·10-1

2,07

Аэрозоли

0,2

9,28·10-3

2,09·10-1

Сумма

1,84·105

4,32·103

1,88·105

Примечание: ИРГ – инертные радиоактивные газы.

Многие программные средства для оценки доз облучения населения и биоты используют консервативный подход на основе рекомендаций МАГАТЭ. Таким образом, значения входных параметров, используемые в расчётах, заданы в программном пакете с целью обеспечения максимальной оценки доз. Для расчётов на основе точечного консервативного подхода, рассматриваемого в качестве методической основы [1], использовались параметры выбросов, представленные в табл. 2.

Параметры, используемые в расчётах

Таблица 2

Параметр

Описание

Значение

Единицы измерения

Н

Высота выброса

100

м

Н в

Высота наибольшего здания, находящегося вблизи объекта на пути потока выброса

0

м

U z

Скорость ветра

4,1

м/с

Н z

Высота измерения скорости ветра

2

м

n

Тип поверхности вблизи объекта

0,39

-

L

Дистанция

7000

м

V d

Сухое осаждение

500

0 (ИРГ, 3H и 14C)

м/сут

V w

Влажное осаждение

500

0 (ИРГ, 3H и 14C)

м/сут

P p

Доля времени, в течение которого ветер дует в сторону точки расчёта в секторе «р»

0,25

-

Параметр

Описание

Значение

Единицы измерения

t d

Длительность выброса

1

год

t e

Время облучения культуры в вегетационный период

30/60

сут

Iw

Средняя скорость орошения культуры

0,01

м3/м2сут

ρ e

Эффективная плотность верхнего слоя почвы

130

кг/м2

t h

Время, прошедшее между сбором урожая/забоем скота/потреблением продукта

14/0/90

сут

α 1

Фактор перехвата вещества

0,3

м2/кг

λ wi

Константа скорости снижения активности в растениях

0,05

сут-1

λ si

Константа скорости снижения активности в почве

0

0,0014 (131I) 0,00014 (Sr и Cs)

сут-1

f

Фактор защиты

1

-

Примечание: ИРГ – инертные радиоактивные газы.

Значения коэффициентов накопления радионуклидов в системе «почва-растение» и коэффициенты перехода радионуклидов в продукцию животноводства представлены в [5].

Результаты и обсуждение

С помощью программного средства CROM выполнены расчёты доз облучения населения, проживающего в непосредственной близости от ЛАЭС-2. Оценены дозовые нагрузки, формируемые по различным путям облучения от каждого радионуклида за год и за 30 лет работы реакторов. Годовые дозы облучения населения, накапливаемые в течение первого года работы ЛАЭС-2 для возрастной группы «старше 17 лет», представлены в табл. 3. Дозовые нагрузки на население для возрастной группы «старше 17 лет» через 30 лет работы ЛАЭС-2 приведены в табл. 4.

Таблица 3

Дозовые нагрузки на население по всем путям облучения, формируемые в результате атмосферных выбросов в течение первого года работы ЛАЭС-2, мкЗв/год

Радионуклиды

Ингаляционный путь

Облучение от облака

Пероральный путь

Облучение от поверхности почвы

3Н

1,39·10-3

-

-

-

14С

1,48·10-5

9,08·10-8

-

-

83mКr

-

6,58·10-8

-

-

85mКr

-

9,74·10-4

-

-

85Кr

-

3,92·10-6

-

-

87Кr

-

3,56·10-3

-

-

88Кr

-

3,75·10-2

-

-

131mХе

-

3,01·10-6

-

-

133Хе

-

6,19·10-5

-

-

135Хе

-

5,33·10-3

-

-

138Хе

-

1,37·10-1

-

-

131

4,44·10-6

8,42·10-8

1,80·10-3

1,99·10-5

132

7,83·10-8

7,17·10-7

5,92·10-7

2,00·10-6

133

1,75·10-6

2,65·10-7

1,05·10-4

7,62·10-6

134

2,42·10-8

5,38·10-7

5,55·10-8

5,65·10-7

135

3,03·10-7

6,01·10-7

6,13·10-6

5,28·10-6

51Cr

1,25·10-11

7,25·10-12

6,85·10-9

5,91·10-9

54Mn

3,33·10-11

1,23·10-11

2,57·10-9

6,11·10-8

60Co

1,38·10-9

2,56·10-10

6,54·10-7

1,64·10-6

89Sr

2,69·10-9

9,10·10-12

1,01·10-6

1,01·10-7

90Sr

1,22·10-10

3,40·10-15

4,87·10-8

1,51·10-9

134Cs

1,10·10-6

9,68·10-8

1,93·10-3

5,90·10-4

137Cs

1,14·10-6

5,21·10-8

2,08·10-3

3,80·10-4

Итого

1,42·10-3

1,85·10-1

5,92·10-3

1,10·10-3

Таблица 4

Дозовые нагрузки на население по всем путям облучения, формируемые в результате атмосферных выбросов в течение 30-го года работы ЛАЭС-2, мкЗв/год

Радионуклиды

Ингаляционный путь

Облучение от облака

Пероральный путь

Облучение от поверхности почвы

3Н

1,39·10-3

-

-

-

14С

1,48·10-5

9,08·10-8

-

-

83mКr

-

6,58·10-8

-

-

85mКr

-

9,74·10-4

-

-

85Кr

-

3,92·10-6

-

-

87Кr

-

3,56·10-3

-

-

88Кr

-

3,75·10-2

-

-

131mХе

-

3,01·10-6

-

-

133Хе

-

6,19·10-5

-

-

135Хе

-

5,33·10-3

-

-

138Хе

-

1,37·10-1

-

-

131I

4,44·10-6

8,42·10-8

1,80·10-3

1,99·10-5

132I

7,83·10-8

7,17·10-7

5,92·10-7

2,00·10-6

133I

1,75·10-6

2,65·10-7

1,05·10-4

7,62·10-6

134I

2,42·10-8

5,38·10-7

5,55·10-8

5,65·10-7

135I

3,04·10-7

6,01·10-7

6,13·10-6

5,28·10-6

51Cr

1,25·10-11

7,25·10-12

6,85·10-9

5,91·10-9

54Mn

3,33·10-11

1,23·10-11

2,87·10-9

1,10·10-7

60Co

1,38·10-9

2,56·10-10

7,85·10-7

1,30·10-5

89Sr

2,69·10-9

9,10·10-12

1,01·10-6

1,01·10-7

90Sr

1,22·10-10

3,40·10-15

2,22·10-7

1,88·10-8

134Cs

1,10·10-6

9,68·10-8

2,22·10-3

1,84·10-3

137Cs

1,14·10-6

5,21·10-8

3,98·10-3

4,74·10-3

Итого

1,42·10-3

1,85·10-1

8,12·10-3

9,28·10-3

Согласно НРБ-99/2009 [6], допустимая эффективная доза дополнительного облучения населения составляет 1 мЗв/год. Однако, в связи с тем, что существуют различные источники ионизирующего излучения в промышленности, введено понятие квот. Квота на допустимую дозовую нагрузку на население, формируемую атмосферными выбросами АЭС, составляет 10 мкЗв/год [7].

Рис. 2. Суммарная доза по всем путям облучения, формируемая в результате атмосферных выбросов в течение 1-го и 30-го года работы ЛАЭС-2, мкЗв/год.

Из рис. 2 видно, что с течением времени происходит накопление долгоживущих радионуклидов в компонентах окружающей среды, в связи с чем через 30 лет функционирования ЛАЭС-2 суммарная доза от таких радионуклидов как 60Со и 90Sr увеличится на один математический порядок.

Согласно расчётам, суммарная доза облучения населения от атмосферных выбросов ЛАЭС-2 значительно меньше допустимой дозовой нагрузки, как в первый год работы ЛАЭС-2 (0,19 мкЗв/год), так и за 30 лет (0,20 мкЗв/год). Таким образом, значительного увеличения суммарной дозовой нагрузки на население с течением времени не происходит.

Расчётным путём был выявлен приоритетный путь облучения населения – облучение от облака, и основной дозообразующий радионуклид – 138Xe [8]. За 30 лет работы реакторов ЛАЭС-2 вклад облучения от облака в суммарную дозу облучения снизится с 95,6% до 92%. Это связано с увеличением вклада долгоживущих радионуклидов, находящихся в почве, во внешнее облучение (от поверхности почвы) и внутреннее облучение по пероральному пути.

Следует подчеркнуть, что международный программный пакет CROM не учитывает в рационе населения потребление грибов, что является значимым путём поступления радионуклидов в организм человека и источником внутреннего облучения.

Различия вкладов отдельных радионуклидов в дозовые нагрузки, формируемые по различным путям облучения, обусловлены физико-химическими свойствами элементов, влияющими на их миграционные особенности, а также характеристиками радиоактивных изотопов. Вклад 3Н значительно преобладает при облучении, обусловленном поступлением радионуклидов в организм человека за счёт дыхания. ИРГ вносят вклад в суммарную дозовую нагрузку только по пути облучения от радиоактивного облака. При облучении от поверхности почвы наибольший вклад вносят 134Cs и 137Cs, а при потреблении продуктов питания – 134Сs, 137Сs и 131I.

Выводы

  • 1.    При эксплуатации ЛАЭС-2 не будут превышены квоты на допустимую дозовую нагрузку на население, формируемую атмосферными выбросами АЭС.

  • 2.    Накопление долгоживущих радионуклидов в компонентах окружающей среды в течение 30 лет работы ЛАЭС-2 не приведёт к значительному увеличению дозовой нагрузки на человека по сравнению с первым годом эксплуатации этой атомной станции.

  • 3.    Более 90% дозовой нагрузки на население будет формироваться за счёт погружения в радиоактивное облако.

  • 4.    В зависимости от пути облучения основными дозообразующими радионуклидами являются: 138Хе – при облучении от облака; 3Н – за счёт дыхания; 134Сs и 137Сs – в случае облучения от поверхности почвы; 134Сs, 137Сs и 131I – при потреблении продуктов питания (пероральный путь).

  • 5.    Существует необходимость модернизации программного пакета CROM для обеспечения реалистичных практических оценок на территории Российской Федерации. В частности, включить в состав пакета модели, описывающие поступление радионуклидов в организм человека за счёт употребления грибов, поскольку этот путь является значимым при формировании дозы внутреннего облучения.

Список литературы Долгосрочный прогноз дозовых нагрузок на население при штатных атмосферных выбросах Ленинградской АЭС-2 с помощью программного средства CROM

  • Спиридонов С.И., Карпенко Е.И., Шарпан Л.А. Ранжирование радионуклидов и путей облучения по вкладу в дозовую нагрузку на население, формирующуюся в результате атмосферных выбросов АЭС//Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53, № 4. С. 401-410.
  • Generic models for use in assessing the impact of discharges of radioactive substances to the environment. Safety Reports Series N 19. IAEA, 2001.
  • Simmonds J.R., Lawson G., Mayall A. Methodology for assessing the radiological consequences of routine releases of radionuclides to the environment. Report-EUR 15760EN. Radiation Protection 72. Brussels-Luxembourg, 1995.
  • Материалы оценки воздействия на окружающую среду: Ленинградская АЭС-2, энергоблоки № 1 и № 2. Санкт-Петербург: АО «Атомпроект», 2015.
  • Handbook of parameter values for the prediction of radionuclide transfer in terrestrial and freshwater environments. Technical Reports. Series N 472. IAEA, 2010.
  • Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): Санитарные правила и нормативы СанПин 2.6.1.2523-09. М.: Минздрав России, 2009. 68 с.
  • Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций (СП АС-03): санитарные правила и гигиенические нормативы. СанПин 2.6.1.24-03. М.: Минздрав России, 2003. 41 с.
  • Куртмулаева В.Э., Микаилова Р.А., Спиридонов С.И., Карпенко Е.И., Нуштаев С.Н. Долгосрочный прогноз дозы внешнего облучения населения от штатных атмосферных выбросов Ленинградской АЭС-2: Сборник докладов молодежной конференции с международным участием, 7-8 сентября 2016 г. Обнинск: ФГБНУ ВНИИРАЭ, 2016. С. 163-166.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp