Владимир Макашев - Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: учебное пособие

В российской энергетике одной из главных экологических проблем является утилизация радиоактивных отходов (РАО). За 50 лет использования атомной энергии не выработано безопасной системы захоронения и обезвреживания РАО. Все эти годы основным способом избавления от накапливающихся объемов РАО был сброс в моря, океаны, открытые наземные и речные сбросы. Радиоактивные отходы складируются на списанные суда ВМФ, и когда они наполняются, их буксируют в океан и топят. При этом не соблюдаются международные нормы ни по содержимому контейнеров, ни по глубине затопления. Так, недалеко от архипелага Новая Земля обнаружены контейнеры с уровнем радиации 160 Р/ч, затопленные на глубине от 18 до 270 м (вместо положенного минимума 4000 м).

В 1992 году аппарат Президента РФ рассекретил данные о загрязнении северных и дальневосточных морей: за 1959–1992 годы наша страна сбросила в северные моря жидкие радиоактивные отходы суммарной активностью около 20 тыс. кюри и твердые РАО активностью около 2,3 млн кюри; в моря Дальнего Востока – отходы активностью соответственно 12,3 и 6,2 тыс. кюри.

Одной из острых экологических проблем России остается проблема утилизации атомного подводного флота и обращения с РАО и отработанным ядерным топливом на объектах ВМФ. По данным официального доклада Минприроды РФ, с 1996 года из эксплуатации выведена 121 атомная подводная лодка. После запрещения в 1993 году сброса в моря и океаны отходов ядерного топлива (ОЯТ) береговые и плавучие хранилища полностью загружены, часть РАО и ОЯТ складируются на открытых площадках. По экспертным оценкам, очистка ядерных военных комплексов и восстановление нарушенных экосистем потребует не менее 50–60 лет с общими минимальными затратами 300–400 млрд долл.

Отходы ядерного топлива накапливаются во время реакции в тепловыделяющих элементах (ТВЭл). Процесс деления в ТВЭл длится несколько лет, поскольку загрузка реакторов ядерным топливом осуществляется, как правило, через три года. За этот период короткоживущие изотопы распадаются, одновременно идет накопление радионуклидов с большим периодом полураспада.

При этом ОЯТ – не просто отходы, а ценнейший материал для переработки. Например, в природном уране содержится 0,7% урана-235, а в ОЯТ – до 1,5%. Переработанные ОЯТ можно использовать как для изготовления свежего ядерного топлива (уран, плутоний), так и в различных отраслях промышленности и медицине. Уран и плутоний, извлеченные из 100 г ОЯТ, по энергетической ценности равны примерно 2 т нефти или 4–8 т угля.

Наша страна до сих пор переживает экологические последствия множества радиационных воздействий:

• 714 ядерных взрывов при испытании ядерного оружия (из них 467 – в Казахстане, 132 – на северном полигоне Новая Земля);

• 183 испытания в атмосфере, отразившиеся на экосистеме Крайнего Севера и Алтая (продолжительность жизни населения региона – 42 года);

• 115 подземных взрывов в различных регионах страны (для создания хранилищ природного газа, с целью глубинного сейсмического зондирования земной коры и т. д.).

При аварии на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 года выброс радиоактивных отходов составил 63 кг, или 3,5% радионуклидов реактора. Для сравнения: мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, составляла 20 кт с образованием 740 г радиоактивных отходов. Следовательно, авария на ЧАЭС эквивалентна 85 атомным бомбам мощностью по 20 кт. В ходе ликвидации последствий этой аварии была проведена дезактивация 600 населенных пунктов, эвакуировано 115 тыс. человек, йодной профилактикой охвачено 5,4 млн человек, 650 тыс. ликвидаторов получили различные дозы облучения.

В целом радиоактивному заражению подверглись 19 субъектов РФ с населением более 30 млн человек, а также территории 10 государств Европы.

1. Какие виды ионизирующих излучений вы знаете?

2. Расскажите о механизме воздействия радиации на человека.

3. Какие объекты относятся к радиационно опасным?

4. Дайте характеристику зон объектов (АЭС) по степени опасности для здоровья в случае радиационной аварии.

5. Назовите единицы измерения радиоактивности.

6. Какие дозы облучения являются предельно допустимыми?

7. Охарактеризуйте радиационную безопасность в России.

Представление о взрыве

Взрыв — быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии (тепла и газа) в ограниченном объеме, в результате которого в окружающем пространстве образуется и распространяется ударная волна, способная привести к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации, то есть процесс быстрого перехода потенциальной (скрытой) энергии в механическую работу.

Механическая работа, совершаемая при взрыве, обусловлена быстрым расширением газов или паров независимо от того, существовали ли они до взрыва или образовались во время взрыва. В основе взрывного процесса могут лежать как физическое разрушение сосуда со сжатым газом или перегретой жидкостью, так и химические превращения (детонация конденсированного взрывчатого вещества, быстрое сгорание газового облака), высвобождение внутриядерной энергии (ядерный взрыв), электромагнитной энергии (искровой разряд, лазерная искра), механическая энергия (падение метеорита) и т. п.

Детонация — быстрое химическое превращение взрывчатого вещества (взрыва) с выделением огромной энергии, вызываемое взрывом другого вещества (детонатора).

Самым существенным признаком взрыва является резкий скачок давления в среде, обуславливающий образование ударной волны, распространяющейся на некоторое расстояние от места взрыва.

Ударной волной называется распространяющаяся в газообразной, жидкой или твердой среде поверхность, на которой скачкообразно изменяются плотность, температура и скорость движения частиц среды. Переднюю границу волны, характеризующуюся резким скачком давления, называют фронтом ударной волны. Ударная волна – основной разрушительный фактор взрыва.

Взрыв чаще всего связан с неконтролируемым высвобождением потенциальной энергии сжатых газов из замкнутых объемов машин и аппаратов. Сила взрыва сжатого или сжиженного газа зависит от внутреннего давления, а разрушения вызываются ударной волной от расширяющегося газа (пара) и осколками разорвавшегося резервуара.

Параметрами, определяющими мощность взрыва, являются энергия взрыва и скорость ее выделения.

Энергия взрыва определяется физико-химическими превращениями, протекающими при различных типах взрывов. Для парогазовых сред энергию взрыва определяют по теплоте сгорания горючих веществ смеси с воздухом для конденсированных (твердых и жидких) взрывчатых веществ – по теплоте, определяющейся при их детонации (реакции разложения); при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями – по энергии адиабатического [4] расширения парогазовых сред и перегретой жидкости.