Некоторые вопросы защиты населения Санкт-Петербурга от аварии на атомной электростанции

На территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области в настоящее время имеется ряд радиационно-опасных объектов, при аварии на которых или их разрушении могут произойти массовые радиационные поражения людей, животных, растений и радиоактивное загрязнение окружающей природной среды.

К типовым радиационно – опасным объектам следует отнести атомные электростанции (далее – АЭС), предприятия по производству ядерного топлива, по переработке отработанного топлива и захоронению радиоактивных отходов, научно-исследовательские и проектные организации, имеющие ядерные реакторы, ядерные энергетические установки на транспорте. Однако наибольшую настороженность и тревогу в настоящее время вызывает вероятность возникновения радиационной аварии на атомной электростанции.

В отличие от гидроэлектростанций, атомные электростанции меньше влияют на изменение ландшафта и климата – для АЭС не нужны гигантские водохранилища, не требуется изменения течения рек. В отличие от электростанций, работающих на углеводородных ресурсах, АЭС не вырабатывают никакого углекислого газа – как и гидроэлектростанции, атомная энергетика исключительно экологически чистая. Но, несмотря на эти преимущества, в общем мировом объеме генерации электроэнергии на долю АЭС приходится чуть более 10%. И дело не только в стоимости и времени, требующемся на их строительство. В истории мировой атомной энергетики было три крупных катастрофы (в США на «Тримайл Айлэнд», на Чернобыльской АЭС в СССР и на АЭС «Фукусима-1» в Японии). Радиационные катастрофы не только показали, насколько может быть опасна эта технология при отступлении от правил безопасной эксплуатации, но и дали повод для искусственного раздувания антиядерной истерии во многих странах мира. Совершенно логичным стал вывод о том, что атомной энергетике нужна такая технология, которая будет максимально надежной, безопасной, при этом режим безаварийности должен как можно меньше зависеть от человеческого фактора.

Ленинградская АЭС (ЛАЭС) является филиалом АО «Концерн Росэнергоатом». Атомная станция находится достаточно близко к городу Санкт-Петербургу в городе Сосновый Бор, всего в 80 км западнее города на берегу Финского залива. По розе ветров наиболее часто встречаемым направлением ветра является ветер 2800 – это как раз западный ветер от ЛАЭС в сторону Петербурга. Такое расположение, к сожалению, не является удачным в случае аварии на ЛАЭС, т.к. велика вероятность распространения радиоактивного загрязнения по ветру в сторону Санкт-Петербурга.

В результате ядерных реакций, происходящих внутри ядерного реактора, возникают мощное нейтронное, а также альфа-, бета- и гамма излучения. Однако излучение не попадает за пределы защитной оболочки энергоблока. Выходу излучения наружу препятствует система радиационной защиты, не допускающая проникновения излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду.

ЛАЭС является первой в стране станцией с реакторами РБМК-1000. На АЭС эксплуатируются 4 энергоблока электрической мощностью 1000 МВт каждый.

Реактор большой мощности канальный (РБМК) – входит в серию энергетических ядер-ных реакторов, разработанных в Советском Союзе.

В активную зону реактора опускаются так называемые тепловыделяющие элементы -ТВЭЛы. В их состав которых входят таблетки с ядерным ураном, за счет которых происходит ядерная реакция. Замедлителем ядерной реакции является графит. Теплоноситель – кипящая вода.

Принцип работы: вода в реакторе нагревается до температуры близкой к кипению и далее направляется в паросепаратор, где происходит отделение пара от воды (рис. 1). Вода вновь возвращается в главные циркуляционные насосы, а пар по трубопроводу поступает в генератор, который вырабатывает электрическую энергию. Отработанный пар охлаждается водой из водозабора, конденсируется в воду и по трубопроводу возвращается в паросепаратор. Цикл, таким образом, замыкается.

Рисунок 1 – Схема устройства ядерного реактора РБМК-1000 .

На Ленинградской АЭС на этапе «энергетический пуск» находится первый блок замещающих мощностей с реактором ВВЭР1200. Также продолжается сооружение второго энергоблока типа ВВЭР-1200.

Водо-Водяной Энергетический реактор (ВВЭР) – корпусной энергетический ядерный реактор с водой под давлением, одна из наиболее удачных ветвей развития ядерных энергетических установок, получившая широкое распространение в мире. ВВЭР был разработан в СССР параллельно с реактором РБМК и обязан своим происхождением одной из рассматривающихся в то время реакторных установок для атомных подводных лодок. Общее название реакторов этого типа в других странах – PWR.

Существует еще другой тип водоводяных реакторов – «кипящие» . Общее название таких реакторов – BWR (Кипящий водяной реактор, от англ. Boiling water reactor ). Именно такими были 4 аварийных реактора на Фукусиме (Япония). В таких реакторах пар генерируется непосредственно в активной зоне и направляется в турбину.

Ленинградская АЭС-2 – это станция замещения, реакторы ВВЭР-1200 приходят на замену работающим на Ленинградской АЭС уран-графитовым реакторам РБМК-1000. Технология РБМК сегодня уходит в прошлое — мировое атомное сообщество пришло к окончательному выводу, что реакторы ВВЭР в большей степени способны обеспечить необходимый уровень безопасности, который достижим для водно-водяных реакторов.

Инновационные, самые мощные на сегодняшний день энергоблоки с водо-водяными энергетическими реакторами ВВЭР-1200, сооружаемые на ЛАЭС-2, относятся к новейшему поколению «3+». В них использованы самые передовые достижения и разработки, отвечающие всем постфукусимским требованиям.

В водо-водяном энергетическом реакторе имеются 2 контура (рис. 2). В первом контуре вода нагревается в активной зоне, но в пар не превращается, т.к. находится под высоким давлением. Нагретая вода первого контура поступает в теплообменник, где отдает тепло воде второго контура. После этого пар со второго контура подается на турбину, которая вырабатывает электрическую энергию. В водяных энергетических реакторах за счет двух контуров охлаждения повышается надежность работы.

Кроме многих других преимуществ, реактор ВВЭР имеет дополнительную защитную оболочку, не допускающую выхода радиоактивности за пределы АЭС даже при разрушении корпуса реактора. Двойная железобетонная оболочка сохраняет герметичность при землетрясении 8 баллов и воздействии при взрыве воздушной ударной волны мощностью до 30 кПа. Выполнить же единый защитный колпак для РБМК невозможно из-за большой разветвленности труб реакторного контура.

Рисунок 2 – Схема устройства ядерного реактора ВВЭР-1200

В блоке с реактором ВВЭР-1200 используются:

• - «ловушка расплава» – устройство, служащее для локализации расплава нижней части активной зоны ядерного реактора;

• - система пассивного отвода тепла через парогенераторы, призванная в условиях отсутствия всех источников электроснабжения обеспечивать длительный отвод в атмосферу тепла от активной зоны реактора и др.;

• - есть защита от падения самолета весом до 200 тонн.

При построении ядерного реактора всегда учитываются особенности грунта, климат, вероятности землетрясений, наводнений, ветровые и снежные нагрузки, многие другие параметры. Все эти данные копились, обрабатывались – постепенно складывалась база данных для дальнейшего совершенствования водноводяных реакторов [6]. В силу того, что безопасность АЭС является основополагающей, главной характеристикой, каждая станция, даже если она строится по типовому проекту, всегда индивидуальна.

В соответствии с современной нормативно-правовой базой зона возможного радиоактивного загрязнения от объектов использования атомной энергии - зона возможных сильных разрушений объектов использования атомной энергии и прилегающая к этой зоне устанавливается как полоса территории шириной 20 км для атомных станций установленной мощностью до 4 Вт включительно [1].

Сегодня установленная мощность ЛАЭС с 4 реакторами – 4000 МВт. Ширина этой полосы в дальнейшем будет увеличена до

40 км, как для атомных станций установленной суммарной мощностью более 4 ГВт.

Радиационная авария – это потеря управления источником ионизирующего излучения, вызванная неисправностью оборудования, неправильными действиями персонала, стихийными бедствиями или иными причинами, которая привела к облучению людей или радиоактивному загрязнению окружающей среды, превышающему величины, регламентированные для нормальных условий [2].

Зона радиационной аварии – это территория радиоактивного загрязнения, на которой уровни облучения населения превышают показатель 1 мЗв в год [2].

Международная шкала ядерных событий разработана Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в 1988 году и используется в целях единообразия оценки чрезвычайных случаев, связанных с аварийными радиационными выбросами в окружающую среду, связанными с гражданской атомной промышленностью.

МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) рекомендует оповещать страны-участники в 24-часовой срок о всех авариях выше 2 уровня опасности, когда имеются хотя бы незначительные выбросы радиации за пределы производственной площадки, в случаях событий 0 и 1 уровней, если того требует общественный интерес за пределами страны, в которой они произошли. Информация передаётся в СМИ странами-участниками и самим МАГАТЭ, в том числе посредством интернета.

Такой подход позволяет оперативно и согласованно оповещать общественность о значимости с точки зрения безопасности событий на ядерных установках, о которых поступают сообщения. Это позволит населению вовремя предпринять все необходимые меры защиты в случае повышения радиационного фона.

Нормальный природный радиационный фон в Санкт-Петербурге равен 18 – 27 мк Р/час (0,18 – 0,27 мкЗв/час).

Помимо этого, Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН на своем сайте представляет ежечасно обновляемые показания датчиков по радиационной обстановке на предприятиях Росатома. Сервис «Радиационная обстановка на предприятиях Росатома» отображает на интерактивной карте Российской Федерации атомные электростанции (АЭС), которые находятся под контролем корпорации «Росатома». Благодаря этому сервису любой житель России может знать радиационную обстановку нашей великой и необъ- ятной страны (рис. 3). На сегодняшний день, практически невозможно скрыть от населения повышение радиационного фона, как это было во времена Чернобыльской катастрофы.

Рисунок 3 – Интерактивная карта радиационной обстановки на предприятиях Росатома в Ленинградской области

При возникновении радиационной аварии, одним из важных факторов для населения Санкт-Петербурга для принятия решения будет время начала радиоактивного загрязнения. По современным методикам, предлагаемым МЧС России [4], при аварии на атомной станции время начала загрязнения зависит от расстояния до станции, скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха (СВУВ) (табл. 1).

Таблица 1 – Время начала радиоактивного загрязнения (по прогнозу), час

Расстояние от АЭС в км	С В У В
	А (Конвекция)	Д (Изотермия)		F (Инверсия)
	Скорость переноса облака м/с
	2	5	10	5	10
20	2	1	0,5	1,0	0,5
30	3	1,5	0,8	1,5	0,8
40	4	2	1	2	1,1
50	5	2,5	1,2	2,5	1,3
60	6,5	3	1,5	3	1,6
70	7,5	3,5	1,8	3,5	1,9
80	8	4	2	4	2,2

По прогнозу это время может составить от 2 до 8 часов, в зависимости от скорости ветра и степени вертикальной устойчивости воздуха.

Глубина и ширина распространения радиоактивного загрязнения идет в по направлению среднего ветра и образует на следе облака соответствующие зоны радиоактивного загрязнения (рис. 4):

Рисунок 4 - Выявление радиационной обстановки в случае аварии на радиационно-опасном объекте по прогнозу

Г – чрезвычайно опасного загрязнения (на внутренней границе мощность более 100 Р/час);

В – опасного загрязнения (на внутренней границе мощность до 40 Р/час);

Б – сильного загрязнения (на внутренней границе мощность до 12 Р/час);

А – умеренного загрязнения (на внутренней границе мощность до 4 Р/час, а на внешней границе до 0,4 Р/час);

М – зона радиационного контроля устанавливается при превышении радиационного фона не выше 0,4 Р/час (мЗв/час).

Сегодня ядерные реакторы достаточно совершенны и поэтому считается, что выброс активности из реактора в случае радиационной аварии не должен превышать 10% (табл. 2).

Таблица 2 - Ожидаемая мощность дозы на следе облака р/ч (рад/ч) через час после аварии

Выход активности, %	Индекс зоны	С В У В
		А (Конвекция)		Д (Изотермия )				F (Инверсия)
		с к о р о с т ь п е р е н о с а, м/с
		2		5		10		5		10
		L	Ш	L	Ш	L	Ш	L	Ш	L	Ш
3	М А	62,6 14,1	12,1 2,75	145 34,1	8,42 1,74	135 26	5,99 1,04	126 -	3,62 -	115 -	3,04
10	М А Б В	140 28 6,88 -	29,9 5,97 0,85 -	270 75 17,4 5,8	18,2 3,92 0,69 0,11	272 60 11 -	14 2,45 0,32 -	241 52 - -	7,78 1,72 - -	239 42 - -	6,81 1,18 - -

Исходя из этого, весь город Санкт-Петербург по прогнозу, в случае аварии на ЛАЭС попадает в зону радиационного контроля – зону М (рис. 5).

Рисунок 5 - Зоны радиоактивного загрязнения местности (по прогнозу) в случае аварии на ЛАЭС (г. Сосновый бор)

По зоне «М» не предполагается эвакуация населения.

Принятие решений о мерах защиты населения в случае крупной радиационной аварии с радиоактивным загрязнением территории проводится на основании сравнения прогнозируемой дозы, предотвращаемой защитным мероприятием, и уровней загрязнения с уровнями А и Б. [3].

Если уровень облучения, предотвращаемого защитным мероприятием, не превосходит уровень А, нет необходимости в выполнении мер защиты, связанных с нарушением нормальной жизнедеятельности населения, а также хозяйственного и социального функционирования территории.

Если предотвращаемое защитным мероприятием облучение превосходит уровень А, но не достигает уровня Б, решение о выполнении мер защиты принимается по принципам обоснования и оптимизации с учетом конкретной обстановки и местных условий.

Если уровень облучения, предотвращаемого защитным мероприятием, достигает и превосходит уровень Б, необходимо выполнение соответствующих мер защиты, даже если они связаны с нарушением нормальной жизнедеятельности населения, хозяйственного и социального функционирования территории.

Таблица 3 – Критерии для принятия неотложных решений в начальном периоде радиационной аварии

Меры защиты	Предотвращаемая доза за первые 10 сут., мГр ( ≈ мЗв),
	на все тело		щитовидная железа, легкие, кожа
	уровень А	уровень Б	уровень А	уровень Б
Укрытие	5	50	50	500
Йодная профилактика: взрослые дети	- -	- -	250* 100*	2500* 1000*
Эвакуация	50	500	500	5000

* Только для щитовидной железы.

Итак, на территории Санкт-Петербурга планируется только защита органов дыхания от радиоактивной пыли и проведение экстренной йодной профилактики. Именно поэтому всем организациям города рекомендуется иметь средства защиты органов дыхания от радиоактивной пыли.

Экстренную йодную профилактику можно проводить только в присутствии медицинских работников. На уровне ГУ МЧС России по Санкт-Петербургу производится накопление йодистых препаратов для населения города. Для детей до 14 лет и взрослых после 45 лет – таблетки йодида калия, для населения от 14 до 45 лет – настойка йода. Препараты предполагается выдавать в поликлиниках под контролем медиков.

Согласно методическим рекомендациям, утвержденным заместителем Министра МЧС России Степановым В.В. [5], в качестве дозовых критериев расчета зон радиоактивного загрязнения в условиях воздействия обычных современных средств поражения на радиационно опасный объект приняты следующие:

• - для зоны защиты населения (укрытие, защита кожных покровов и органов дыхания) – 50 мЗв на все тело в первые 10 суток;

• - для зоны йодной профилактики населения – 500 мЗв на щитовидную железу за первые 10 суток;

• - для зоны эвакуации населения – 500 мЗв на все тело за первые 10 суток;

• - для зоны защитных мероприятий территорий – 1 мЗв за первый месяц (ограничение доступа на загрязненную территорию).

Определение глубины и площади зоны радиоактивного загрязнения местности, в кото- рой проводится защита населения (укрытие, защита кожных покровов и органов дыхания) при дозовой нагрузке 50 мЗв на все тело за первые 10 суток, в зависимости от типа реактора приводится в таблице 4.

Таблица 4 – Глубина и площадь зоны радиоактивного загрязнения местности

Наименование зоны	РБМК-1000		ВВЭР-1000
	глубина, км	площадь, км2	глубина, км	площадь, км2
Зона радиоактивного загрязнения местности, в которой проводится защита населения	160	1200	80	300
Зона йодной профилактики населения	150	940	190	1690
Зона эвакуации населения	30	42	11	6
Зона защитных   меро приятий территории	16	13	8	4

Методика Зам. Министра МЧС РФ Степанова В.В. только подтверждает тот факт, что даже в условиях применения обычных современных средств поражения, включая высокоточное оружие, для населения Санкт-Петербурга по прогнозу основными мероприятиями будут укрытие населения, защита кожных покровов и органов дыхания, а также экстренная йодная профилактика.

Если сравнивать зонирование территорий при эксплуатации реакторов РБМК-1000 и ВВЭР-1000 (мощность немного меньше, чем на ЛАЭС), то можно сделать вывод о более безопасной эксплуатации реактора ВВЭР. Исключение составляет зона йодной профилактики, поскольку у реактора ВВЭР, она на порядок больше.

Вывод. В настоящее время в потенциально опасных зонах, прилегающих к Ленинградской АЭС, непосредственной угрозы населению Санкт-Петербурга, как в повседневных условиях, так и в условиях применения современных обычных средств поражения, не существует. Объекты АЭС оборудованы многоуровневыми системами защиты, модернизируются.

В России строго регламентировано и подготовлено в случае необходимости проведение экстренной йодной профилактики, проведение необходимой эвакуации и другие мероприятия по защите населения и территорий. Кроме того, прекрасно налажено оповещение населения. Сервис « Радиационная обстановка на предприятиях Росатома» в режиме онлайн публикует показания датчиков без участия человека, установленные на атомной станции. МАГАТЭ производит оповещение всех стран-участников в течение 24 часов обо всех аварийных радиационных выбросах выше 2-го уровня опасности.