Риск возникновения чрезвычайных ситуаций радиационного и нерадиационного характера и проблемы развития атомной энергетики Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

УДК 614.8(075.8)

Воронов С.И., Седнев В.А.

РИСК ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ РАДИАЦИОННОГО И НЕРАДИАЦИОННОГО ХАРАКТЕРА И ПРОБЛЕМЫ

РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

В статье на основе исследования данных по крупным авариям, в энергетике обоснован риск возникновения чрезвычайных ситуаций радиационного и нерадиационного характера. Ключевые слова: энергетика, авария, последствия, риск.

Voronov S.I., Sednev V.A.

THE RISK OF EMERGENCE OF EMERGENCY SITUATIONS RADIATIVE AND NON-RADIATIVE NATURE AND PROBLEMS OF NUCLEAR ENERGY

DEVELOPMENT

The article, based on research data on major accidents in the energy sector, as well as the risk of emergence of emergency situations of radiation and non-radiation nature. Keywords: power, crash, impact, risk.

Серьезным затруднением в развитии атомной энергетики в настоящее время выступает негативное восприятие общественным мнением этой отрасли как непременно связанной с угрозой радиационного облучения населения и заражением среды обитания.

Для России особое значение в этом плане имеет авария на Чернобыльской АЭС, которая нанесла огромный экономический ущерб. Гиперболизация радиологических последствий аварии, недостатки законодательства, использование «чернобыльской карты» в политических целях и т.п. породила в массовом сознании устойчивое понятие: в случае подобной аварии на АЭС человек моментально теряет абсолютно все: здоровье, работу, имущество. В таких условиях планы по дальнейшему развитию ядерной энергетики не могут не вызывать у населения страны серьезных опасений.

Крупнейшая в мире авария на объекте энергетики произошла [1, 2] в 1975 г. в результате прорыва плотины Банкиао/Шимантан — ее жертвами стало около 28 тыс. человек, после затопления утонуло еще 140 тыс. В результате аварии на атомном энергетическом объекте —

Чернобыльской АЭС — непосредственно погиб 31 человек, а от отдаленных последствий — не более 200.

Тем не менее, именно атомная энергетика служит предметом общественных дискуссий. К причинам создания негативного образа «мирного атома» можно отнести то, что атомная энергетика— продукт военных технологий, которые привели к атомной бомбардировке японских городов, длительному ведению ядерной гонки вооружений и опасности крупномасштабной войны с применением ядерного оружия. Также следует учесть непонимание и незнание большой частью населения принципов работы реакторов, реальных и возможных последствий аварий, механизмов воздействия радиации на живые организмы. Зачастую степень опасности атомных станций значительно преувеличивается, а работающих на органическом топливе и возобновляемых источниках — преуменьшается и идеализируется.

В Германии принято решение, что развитие атомной энергетики в стране прекращается и по мере завершения проектного срока работы атомных станций новые станции строится не бу-

дут. Только в отдельных государствах были построены новые АЭС, в первую очередь в Китае и Индии. Причина этого понятна — в этих странах огромное население и высокие темпы роста экономики. Но при этом во всем мире отношение к атомной энергетике больше негативное, чем позитивное. К 2005 г. происходит резкий поворот в отношении к атомной энергетике. Все ведущие страны заявляют о масштабных программах ее развития. Россия заявила о программе, которая приведет к строительству до 3-х блоков в год. Соединенные Штаты заявили о строительстве 150 блоков АЭС. Но авария на АЭС «Фукусима-1» привела к новому повороту в сторону отказа от атомной энергетики.

При объективной оценке риска [2] в энергетике важно рассматривать всю энергетическую цепочку, так как для ископаемого топлива аварии на электростанциях составляют малую часть аварий других звеньев цепочки и оценки, основанные только на данных по электростанциям, ведут к радикальному искажению существующей ситуации. В общем энергетическая цепочка включает разведку, извлечение, транспортировку, хранение, выработку электроэнергии или тепла, передачу, распределение, обращение с отходами и захоронение, хотя не все эти этапы присутствуют в конкретной энергетической цепочке.

В энергетических цепочках, использующих ископаемое топливо, наибольшее число жертв

связано с угольной энергетикой, за которой следуют нефть, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и природный газ. В таблице 1 сведены данные по крупным (более 5 жертв) авариям в энергетике на ископаемом топливе, гидроэнергетике и атомной энергетике в 1969-2000 гг. Статистические данные для отдельных энергетических цепочек существенно отличаются. Для примера, в угольной энергетике имеются данные по 1221 тяжелой аварии не менее чем с пятью жертвами, в то время как в атомной энергетике такая была лишь одна (Чернобыль).

Для чернобыльской аварии число непосредственно погибших меньше по сравнению с числом погибших в последующие годы из-за ущерба для здоровья, полученного от выброшенного радиоактивного материала. По результатам исследований, проведенных ЕК, МАГАТЭ, ВОЗ и НКДАР, сформирована база оценок количества погибших в результате чернобыльской аварии. Это количество оценивается в пределах от 9000 (на основе отсечки дозы) до 33000 (все северное полушарие без учета отсечки дозы) за следующие 70 лет. Это соответствует значениям от 13,9 до 51,2 смертельных случаев на ГВт. Однако экстраполяция такого риска атомной энергетики на сегодня некорректна, так как сейчас электростанции используют иные, более безопасные технологии, и эксплуатируются под более строгим надзором, чем во время чернобыльской аварии.

Таблица 1 — Сводные данные по крупным авариям в энергетике в 1969-2000 г.

Энергетическая цепочка Страны, входящие в ОЭСР Страны, не входящие в ОЭСР

аварии жертвы жертвы/ГВт аварии жертвы жертвы/ГВт

Уголь 75 2259 0,157 1044 18017 0,597

Нефть 165 3713 0,132 232 16505 0,897

Природный газ 90 1043 0,085 45 1000 0,111

СНГ 59 1905 1,957 46 2016 14,896

Гидроэнергетика 1 14 0,003 10 29924 10,285

Атомная 0 0 - 1 31 0,048

Итого 390 8934 1480 72324

Следует отметить, что указанные оценки для чернобыльской аварии имеют тот же порядок, что и для крупнейшей аварии, связанной с прорывом плотины. Кроме того, оценки носят

гипотетический характер, реально же выявленные последствия гораздо ниже (см. таблицы 2, 3).

Таблица 2 — Выявленные эффекты от трех аварий со значительным выходом радиоактивности

Регион Период наблюдения, численность когорты Головная научная организация Выявленные эффекты

Р. Теча Южный Урал 1949-1956 гг. С 1951 г. 50971 чел. (31234 облученных и 19737 потомков) УНПЦ МР — 66 верифицированных случаев ХЛБ при дозах на ККМ около 1 Зв; — 30 избыточных случаев солидных раков; — 20 радиационно-индуцированных лейкозов

ВУРС Южный Урал 1957 г. С 1957 г. 30417 чел. УНПЦ МР Увеличение (статистически не достоверно) коэффициентов смертности у облученных (от 590 до 950 мЗв) в первое пятилетие после аварии

Чернобыль 1986 г. С 1989 г. 550076 чел. (включая 179923 ликвидаторов) ГНЦ ИБФ: МРНЦ РАМН — 28 человек умерли от С)ЛБ;^50 радиационно-индуцированных лейкозов у ликвидатору- —12 радиационно-индуцированных раков щитовидной железы у ликвидаторов; — 55 радиационно-индуцированных раков щитовидной железы у детей (на момент аварии) в Брянской области

В качестве другой сравнительной цифры может быть использовано рассмотрение отложенных эффектов воздействия сжигания ископаемого топлива, которое является основой энергетики. Загрязнение воздуха мелкодисперсными частицами (менее 10 микрон) вызвало поражение приблизительно 960 тыс. человек только в 2000 г., и привело к потере приблизительно 9 600 000 лет жизни населения во всем мире. Такое загрязнение связано с энергетикой на

30%. Таким образом, итоги чернобыльской аварии малы по сравнению с данными для других источников энергии, в основном сжигания ископаемого топлива. В конечном итоге, число погибших в результате аварий в энергетике значительно ниже, чем результаты воздействия на здоровье выбросов от сжигания ископаемого топлива, однако именно аварии привлекают внимание общественности.

Таблица 3 — Последствия радиационных инцидентов и аварий в мире

Аварии Общее число аварий Количество погибших Количество случаев радиационного поражения

Предприятия ядерного топливного цикла (1945-2007 39 60 202

Промышленные установки для облучения и ускорители 85 25 164

Безнадзорные источники 29 33 249

Радиационная медицина (с 1967 г.) 29 45 613

Реальные угрозы исходят от загрязнения окружающей среды выбросами автотранспорта и химических предприятий. Однако общество не собирается отказываться от продукции нефтехимической промышленности и тотальной автомобилизации. И только по отношению к атомной промышленности общество требует постоянного ужесточения нормативов. Этот процесс связан с общественным мнением и теми представлениями, в которых живет общество.

При нормальной работе атомных станций и предприятий ядерного топливного цикла их доля в общей величине облучения населения незначительна (рисунок 1). Приведенные же в таблице 4 данные по структуре облучения населения дают основания сделать вывод: радиационное воздействие как при нормальной эксплуатации объектов атомной энергетики, так и в результате воздействия крупнейших аварий (Кы-штымская, Чернобыльская) не дает значимого вклада не только в общую структуру риска, но и в структуру радиационного риска.

Даже в районах расположения крупнейших предприятий ЯТЦ, в том числе ПО «Маяк», где в результате аварии 1957 г. были загрязнены значительные территории, годовые дозы техногенного происхождения для населения в 1993-2000 гг. дают менее 2% вклада в суммарную дозу. Еще ниже техногенные дозы вблизи более современных предприятий, таких как ГХК (Красноярск) и СХК (Томск).

Напротив, на всех стадиях угольного топливного цикла, начиная от добычи, хранения, подготовки топлива, сжигании его в топках, порядка единиц процентов топлива даже при применении современных технологий выбрасывается в окружающую среду. Например, Рефтин-ская ГРЭС выбрасывает на золоотвалы около 6 млн. тонн золы и шлака ежегодно. При этом количество радиации, выбрасываемое угольными станциями, на два порядка превышает радиоактивность, которая выбрасывается атомными станциями.

Рисунок 1 - Дополнительные дозы облучения от ядерно опасных объектов в сравнении с дозами облучения населения некоторых территорий от естественных источников радиации

Таблица 4 — Структура облучения населения некоторых субъектов РФ в 1998 г.

Область Облучение от природных НИИ, % Медицинское облучение, % Облучение от глобальных выпадений РВ и прошлых радиационных аварий, % Техногенное облучение от предприятий, использующих НИИ, %

Зона влияния аварии на Чернобыльской АЭС

Брянская обл. 51,9 37,3 10,8 0,01

Калужская обл. 74,9 24 0,9 0,18

Орловская обл. 64 32,7 3,3 0,03

Зона ПО «Маяк», включая последствия Кыштымской аварии 1957 г.

Свердловская обл. 58,7 39,5 1,7 0,14

Челябинская обл. 74,5 24,7 0,6 0,24

Зона влияния испытаний ядерного оружия

Алтайский край 81,9 17,8 0,29 0,01

Действующие АЭС

Воронежская 62,4 36,9 0,6 0,11

Мурманская 73,6 25,5 0,6 0,26

Смоленская 58,5 39,8 1,7 0,04

Результаты исследований по сравнительной оценке риска воздействия ионизирующего излучения и химических факторов окружающей среды на здоровье населения, проживающего

в зоне влияния СХК — в близлежащих городах Северск и Томск — показаны на рисунке 2.

Следует отметить, что риск, который допустим на уровне принятых предельно допусти-

мых концентраций содержания в воздухе, воде, почве химически опасных веществ гораздо выше, чем для радиации (см. рисунок 3). Расчеты показывают, что допустимое нормативами

воздействие от работы одной ГРЭС приводит к преждевременной смерти десятков и сотен людей в год(таб.лица 5).

Таблица 5 Концентрации взвешенных веществ в воздухе городов с крупными угольными электростанциями и обусловленный им риск для населения

Города Среднегодовая Индивидуальный Численность Популяционный

концентрация, в годовой риск населения, тыс. годовой риск,

долях ПДК чел. чел.

Асбест (Рефтин- 2,0 1,0 ■ 10"3 117,9 117

екая ГРЭС)

Назарове (Наза- 0,5 1,08 ■ 10"4 64,2 7

ровекая ГРЭС)

Улан-Удэ 1,2 5,1 ■ 10"4 371,4 190

Черемхово 3,6 1,9 ■ 10"3 50,0 96

Чита 1,8 8,8 ■ 10"4 316,7 278

Новочеркасск (Ростовская ГРЭС) 0,8 3,2 ■ 10"4 188,7 60

Уссурийск 2,0 1,0 ■ 10"3 158,4 158

Рисунок 2 Результаты оценки риска воздействия ионизирующего излучения и химических

факторов на здоровье населения

Сегодняшнее относительное благополучие в вопросах энергоснабжения во многом связано с запасами органического ископаемого топлива. Конечно, резервы ископаемого топлива еще имеются. Например, совершенствуются технологии но добыче сланцевого газа, большие за-

пасы которого имеются во многих регионах. Также существуют широкие возможности для рационального использования попутного газа. Однако все эти резервы не решают проблему. Они лишь дают некоторую отсрочку, тем более что население планеты будет расти, пропорци-

она.льно возрастут и всемирные потребности в энергии. Хотя природные запасы урана тоже ограничены, при замыкании ядерного топливного цикла, строительстве АЭС с реакторами на быстрых нейтронах запасы ядерного топлива увеличиваются на порядок.

Определенные надежды связываются с использованием возобновляемых источников энергии, к которым относятся гидроэнергия, геотермальная, ветровая, солнечная. В настоящее время наиболее развито использование гидравлической энергии. Но тезис о безопасности и экологической чистоте гидроэнергетики сомнителен. Только в СССР в результате реализации программы освоения гидроэнергетических

Рисунок населения

Другие виды возобновляемых источников энергии, так называемой «альтернативной энергетики», имеют серьезный и трудноустранимый недостаток низкая концентрация исходной энергии. Закономерным следствием является множество проблем, которые мшут казаться частными, но на самом деле имеют глубокие и общие корни. Крупномасштабное исполь-

рееуреов общие потери земель составили около 100000 км2, а переселение людей с обжитых плодородных территорий превысило эвакуацию населения из чернобыльской зоны. Подъем грунтовых вод, вызванный водохранилищами, приводит к подтапливанию и заболачиванию близлежащих территорий и изъятию сельскохозяйственных угодий. Серьезную опасность представляют плотины при их разрушении. Кроме упоминавшейся аварии в Банкиао, нарушившей условия жизнедеятельности 11 млн чел., можно вспомнить аварии 1979 г. в Индии, жертвами которой стало более 2000 чел., и на Саяно-Шушенской ГЭС, в результате которой погибло 75 человек.

зование альтернативной энергии влечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а следовательно, и трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовления различной аппаратуры и их перевозки. Так, для производства «солнечного» электричества потребуется затрат времени и людских ресурсов в 40 раз

3 Индивидуальный канцерогенный риск от годовой допустимой дозы облучения (1 мЗв/год) и годовой экспозиции некоторых химических веществ на уровне ПДК в

воздухе населенных мест

больше, чем в традиционной энергетике. Использование энергии солнца и ветра подразумевает изъятие огромных площадей, например получение 1 МВт электроэнергии ветровой турбиной требует до 15 га земли. Для замены одной АЭС мощностью 4 ГВт потребовалось бы соорудить около 4000 таких турбин. Труднопреодолимые препятствия на пути развития многих альтернативных источников — их низкий коэффициент готовности и уязвимость к различным природным (погодным) условиям. Коэффициент готовности солнечной и ветровой энергетики составляет 20-40%, в то время как для атомной энергетики он равен 80-90%. В определенных случаях и условиях использование нетра-

диционных источников энергии вполне обоснованно, но в качестве основы энергосистем их рассматривать нельзя.

Производимая АЭС энергия наиболее дешева (таблица 6). Различные энерготехнологии традиционно не включают в тариф на производимую электроэнергию затраты на экологические мероприятия (рекультивацию карьеров, нефтяных и газовых скважин, восстановление природных ландшафтов в местах добычи ископаемых, утилизацию отходов производства и т.п.) и перекладывают эти затраты на другие предприятия или на общество в целом (таблица 7). Прежде всего это касается энергетики на углеводородном топливе.

Таблица 6 — Приведенная стоимость электроэнергии (цент/кВт-ч) для различных

энерготехнологий и стран

Страна АЭС ТЭС, уголь ТЭС, газ Ветер СЭС (на фотоэлементах)

Франция 5,6 - - 9,0 29,0

Германия 5,0 7,4 8,5 10,6 35,0

Япония 5,0 8,8 10,5 - 45,0

Южная Корея 3,1 6,7 9,1 - -

США 4,9 7,3 7,7 4,8 -

Китай 3,3 5 ^ 5 4,9 7,0 -

Россия 4,3 7,5 7,1 6,3 46

Таблица 7 — Внешние затраты на сохранение окружающей среды при производстве

электроэнергии в странах ЕС

Источник (технология) Затраты, евро/МВт

Уголь 20-150

Нефть 30-110

Газ 10-40

Биомасса 30

ГЭС 10

Атомная энергия 2-7

Солнечная энергия 6

Ветер 3

Обращают на себя внимание очень низкие внешние затраты ядерной энергетики. Это связано с тем, что ядерная энергетика — единственная энерготехнология, которая в тарифе на производимую электроэнергию учитывает затраты на обращение с отработанным топливом и другие задачи экологической безопасности. Основными препятствиями в принятии обществом преимуществ, стратегических перспектив и необходимости развития атомной энергетики являются:

— непоследовательные, несбалансированные, научно-противоречивые методологии, критерии и оценки риска и ущерба от радиационных факторов, реализовав-

шихся в критериях, нормах и законодательстве;

— гипертрофированные, далекие от фактических данных, представления общества в целом о последствиях радиационных аварий и серьезные опасения в возможности обеспечения безопасности.

Важнейшая задача национального и международного уровня, решение которой обуславливает реализацию глобальных преимуществ применения атомной энергетики в устойчивом долгосрочном обеспечении человечества энергией, — это формирование системы [3-4], обеспечивающей адекватное объективным научным данным восприятие обществом радиационного риска.

Литература

1. Обеспечение радиационной безопасности населения и территорий. Часть I. Основы организации и обеспечения радиационной безопасности населения и территорий : учебник / Воронов С.И., Арутюнян Р.В., Седнев В.А. и др. М. : Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН, Академия ГПС МЧС России, 2012. —401 с.

2. Воронов С.И., Седнев В.А., Арутюнян Р.В., Герасимова Н.В. и др. Разработка и внедрение методов и технологий обеспечения радиационной безопасности населения и территорий Российской Федерации // Конкурсная работа на соискание премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники 2013 года. — М.: Министерство образования и науки Российской Федерации, Акаде-

мия ГПС МЧС России, Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН, Академия гражданской защиты МЧС России. 2013. — Ю0 с.

3. Воронов С.П., Седнев В.А., Миронов В.Г. и др. Основные направления развития радиационно-загрязненных территорий, пострадавших в ре зультате аварии на Чернобыльской атомной станции // Пожары и чрезвычайные ситуации. 2010. №3. С.4-13.

4. Седнев В.А., Овсяник А.И. Преодоление последствий аварии на Чернобыльской атомной станции, проблемы и перспективы развития радиационно-загрязненных территорий // Пожары и чрезвычайные ситуации. 2010. №4. С.4-22; 2011. №1 (продолжение). С.4-12.

Рецензент: доктор технических наук, доцент Рыбаков А.В.