Skip to Content

НАВИГАЦИЯ ДЛЯ РАДИАЦИИ

Повышенный уровень радиации — одна из основных потенциальных угроз современного человечества. Внимание к ней то зашкаливает в связи с такими событиями, как Чернобыльская катастрофа или авария на японской Фукусиме, то сходит на нет, лишь иногда возбуждаясь экологическими активистами, причем далеко не всегда в благородных целях. В то время как главный вероятный источник угрозы, атомная промышленность, продолжает активно функционировать, без нее человечество уже себя не мыслит, и она требует постоянного и объективного контроля, который обеспечить не так-то просто. Этой проблемой давно и серьезно занимаются в Институте промышленной экологии УрО РАН. Последнее достижение ученых — технология полного обновления системы радиационного мониторинга на всех российских атомных электростанциях. Об этом, и не только, мы поговорили с директором института, доктором технических наук Михаилом Жуковским и ведущим научным сотрудником радиационной лаборатории кандидатом физико-математических наук Алексеем Екидиным.
— Как родилась идея обновления?
М. Жуковский: В наших головах она витала давно. Мы всегда понимали, что прежняя система контроля на отечественных АЭС (подчеркну: речь идет об их работе в штатном, а не в аварийном режиме) несовершенна и нуждается в модернизации. До недавнего времени в выбросах наших атомных электростанций официально контролировалось три интегральных показателя: суммарная активность альфа излучающих, бета излучающих радионуклидов (группы атомов, обладающих свойством радиоактивностиред.), суммарная активность инертных радиоактивных газов и четыре отдельных радионуклида, которые не входят в число основных «дозообразующих». 

Несколько лет назад мы нашли в открытом доступе чрезвычайно полезную базу данных по выбросам всех европейских атомных электростанций с 1995 г. Эти данные свидетельствуют, что в Европе в разных вариантах контролируется до нескольких десятков радионуклидов. Анализ базы показал: результаты отечественной системы контроля к реальным дозам облучения отношения почти не имеют, для объективной картины влияния выбросов АС на окружающую среду, на организм человека их явно недостаточно. Но действовали соответствующие регламенты Федерального медико-биологического агентства, спорить с которыми было бессмысленно. И вот в 2015 г. Правительство РФ утвердило новый регламент, по которому предписывается отслеживать 94 радионуклида, что с профессиональной точки зрения — другая крайность. Это невероятно дорого и сложно технически, к тому же для практической безопасности не нужно. И тогда встал вопрос определения перечня радионуклидов, реально создающих 99 % опасной дозы. Этим в нашем институте занимались в течение последнего времени. Была сконструирована небольшая мощная мобильная фильтрующая установка для отбора радиоактивных аэрозолей, а для инертных радиоактивных газов — оригинальная модификация известного физикам классического сосуда Маринелли, совместное детище радиационной лаборатории ИПЭ, технологов и производственников. Часть технологии контроля мы позаимствовали у наших давних партнеров на предприятии «Маяк» (г. Озерск). C таким оборудованием наши сотрудники объехали все десять российских АЭС включая Билибино на Чукотке, собрали пробы и провели квалифицированную инвентаризацию выбросов. В итоге для каждой станции был определен свой список дозообразующих радионуклидов, а общий перечень составил примерно 15 наименований, включая особо потенциально опасные и трудно регистрируемые углерод 14 и тритий. Причем каждая станция имеет право оптимизировать этот перечень, но уже на основе результатов постоянных измерений.
 — Что показали первые измерения по новой технологии? «Лучше» или «хуже» радиоактивный фон на выходе с наших АЭС, чем считалось прежде?             
А. Екидин:  Фон нормальный, но это не главное. Главное, что теперь впервые за всю историю отечественной атомной энергетики страны создана эффективная система постоянного мониторинга выбросов с АЭС. Регулярная информация о них станет более полной и объективной, будет понятно, сколько выбрасывается, что выбрасывается и откуда. По сравнению с природным фоном дозы там мизерные, зато теперь все эти данные всегда будут под контролем, их можно будет анализировать, предъявлять экологическим активистам. И не исключено, что окажется: негативное воздействие атомной энергетики на окружающую среду даже меньше, чем считалось раньше. Сегодня по нашим методикам, с учетом найденных приборных решений, переоснащаются службы радиационной безопасности всех десяти российских АЭС. Работа эта делается во взаимодействии с РФФЯЦ–ВНИИТФ (г. Снежинск), центральной заводской лабораторией предприятия «Маяк» (г. Озерск), НПО «Тайфун» (Обнинск), за что мы очень благодарны нашим партнерам.
— Эта технология — для выбросов в атмосферу, в «воздушную» среду. Но есть еще среда водная, не менее подверженная воздействию радиации. Ярчайшее доказательство тому — самая грязная в мире река Теча в Челябинской области…              
М. Жуковский: Состояние Течи — результат крупных сбросов радиоактивных отходов ПО «Маяк» в 1950–1956  гг. Мы же, подчеркну еще раз, говорим о штатном режиме работы атомных объектов. Но проблема радиоактивных сбросов в воду существует — так же, как проблема их контроля, для разрешения которой у нас тоже есть свое ноу-хау. Названным правительственным документом регламентируется контролировать 87 радионуклидов в водной среде. Причем делать это необходимо не только в местах непосредственного слива с АЭС, но и в любых водоемах, куда нуклиды могут попадать из атмосферы, почв и другими путями. И здесь встает вопрос чувствительности метода. Чтобы сконцентрировать необходимые пробы, надо, говоря условно, из кубометра воды получить 100 граммов твердого осадка и с ним работать. Для этого служит радиохимический метод, также используются различные фильтры. Но первый очень трудоемок, к тому же оба они селективны, то есть многие радионуклиды просто не «ловят». Для концентрирвания пробы применяется также выпаривание, однако это крайне энергозатратно и долго. Представьте себе, сколько нужно времени, чтобы выпарить кубометр жидкости! И еще существуют так называемая баромембранная технология изменения качества жидкости и ее разновидность «обратный осмос» (от греческого «толчок», «давление»). Это процесс, в котором при определенном давлении растворитель (обычно вода) проходит через полупроницаемую мембрану из более концентрированного в менее концентрированный раствор, то есть в обратном для осмоса направлении. При этом мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворенные в нем вещества. Такую технологию довольно широко используют для тонкой очистки воды, других целей. До сих пор всех интересовало то, что выходит «после» мембраны. Мы же подумали: а может быть, то, что мембрана не пропускает, и есть необходимая нам основа концентрата? Не лучший ли это способ контроля радиоактивных веществ в водной среде? Чтобы проверить гипотезу, провели так называемый сличительный эксперимент на биофизической станции Института экологии растений и животных УрО РАН в городе Заречном близ Белоярской АЭС, где наши коллеги из отдела континентальной радиоэкологии ИЭРиЖ для тех же целей пользуются традиционным выпариванием. Привезли туда свою установку, основанную на принципе обратного осмоса (фото на с. 4 внизу), прокачали через нее воду из Белоярского водохранилища, сделали анализ осадка. Результаты получились очень интересные. Во-первых, по чувствительности этот метод оказался полностью сопоставим с обычным выпариванием, то есть обнаружены следы тех же самых радионуклидов. А во-вторых — и это самое важное — мы получили огромный временной и энергетический выигрыш.
— Какой именно?
А. Екидин: Если наши коллеги, чтобы «сконцентрировать» 500 литров воды до двадцати, тратили полторы недели, то мы сделали это за день, причем с гораздо меньшими энергетическими затратами. В итоге время подготовки так называемого счетного образца сократилось минимум в десять раз. И теперь благодаря сотрудничеству с производственниками мы имеем мобильную и оперативную установку для радиоэкологического мониторинга любых водоемов, которой раньше не существовало. Установка полностью сертифицирована, скоро планируем показать ее в Праге на международной конференции по радиоактивности в окружающей среде.
— До сих пор речь шла о контроле среды за пределами атомных станций. А как обстоят дела с охраной труда их персонала?
М. Жуковский: По отношению к персоналу должен осуществляться индивидуальный дозиметрический контроль, требования к которому с появлением новой информации постоянно растут. И если контроль внешнего гамма-излучения достаточно отработан, для этого существуют зарекомендовавшие себя дозиметры, то ситуация с нестандартными, не всегда присутствующими видами излучения сложнее. Это касается, в частности, защиты хрусталика глаза человека во избежание развития катаракты и других заболеваний. Несколько лет назад Международная комиссия по радиологической защите признала, что хрусталик значительно более радиационно чувствителен, чем считалось ранее, и МАГАТЭ снизило стандарт его облучения для персонала атомных предприятий со 150 до 20 миллизиверт в год, то есть в семь с половиной раз (зиверт — единица измерения доз ионизирующего излучения, названная в честь шведского ученого Рольфа Зивертаред.). На Европейских АЭС такой норматив уже введен, на наших пока нет, но Россия обязана выполнять рекомендации МАГАТЭ, тем более если это касается здоровья. Хрусталик может облучаться «простым» гамма-излучателем, но может и бета-излучением, или очень мягким рентгеновским, чего обычный дозиметр не «ловит». И тут возникает две проблемы. Одна — оценки рабочих мест на предмет наличия «нестандартного» излучения, вторая — как его измерить. Мы начали изучать обе и выяснили, что у нас в стране нет ни одного устройства, которое может оценить мощность дозы слабопроникающего излучения, влияющего на хрусталик. При этом в Израиле выходцами из России подобный прибор RAD ION, позволяющий измерять дозы общего излучения и дозы на кожу и хрусталик, уже разработан, но по-настоящему не испытан. Мало того: он уже приобретен известным московским предприятием «Доза», представлен в профессиональном журнале, но дальше лабораторных стен также не опробовался. Мы связались с коллегами из «Дозы», предложили протестировать дозиметр в реальных условиях, и нам его на время прислали. Испытания проводились на Белоярской атомной станции и в Институте реакторных материалов (г. Заречный), в том числе в самых «горячих» точках — например, в реакторном зале через шесть часов после остановки реактора. Дозиметр при небольших конструкционных недостатках, которые мы предложили разработчикам устранить с учетом реального опыта, показал себя отлично и помог определить, на каких рабочих местах есть «нестандартное» облучение, а на каких нет. Или, выражаясь языком инструкции, оптимизировать процедуру индивидуального дозиметрического контроля хрусталика. Теперь наши АЭС к этому готовы, и зрение их сотрудников будет в большей безопасности.
— Нуждаются ли в совершенствовании другие виды дозиметрии?
М. Жуковский: Конечно. В частности, индивидуальная дозиметрия нейтронов — тяжелых элементарных частиц, не имеющих электрического заряда. Как правило, при распаде радиоактивных изотопов они не испускаются, но очень часто возникают при ядерных реакциях, то есть нейтронное излучение сопровождает работу всех ядерных ускорителей и энергетических установок и так иначе влияет на обсуживающий их персонал. Но здесь основная трудность в том, что энергетический спектр нейтронов, воздействующих на человека, очень широк — от тысячных долей электрон-вольта до десяти мегаэлектронвольт. Измерять дозу в таком диапазоне достаточно сложно, причем очень важно, чтобы отклик прибора соответствовал нормируемой величине, иначе в измерениях нет смысла. Чувствительность переносных приборов подбирается экспериментально. Так, известно, что детектор, расположенный в середине полиэтиленового шара диаметром примерно 30 см, имеет отклик, близкий к требуемому. Но индивидуальный дозиметр такой величины носить на себе довольно сложно, а маленькие, обычные для таких задач непригодны. К тому же калибруют их на определенных источниках с одним спектром нейтронов, а в реальных полях спектр совершенно другой, часто нестандартный, и очень важно знать, какой он на каждом конкретном рабочем месте сотрудника АЭС. Для этих целей разработано специальное устройство — так называемый мультисферный спектрометр Боннера, описанный еще в 1960 г. Однако, насколько нам известно, у нас в стране такие устройства используются только в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований, причем с ограниченным диапазоном измерения. Поэтому мы провели соответствующие расчеты, подготовили техническое задание, и наши коллеги из Белоруссии с предприятия «Атомтех» изготовили по нему уникальный мультисферный спектрометр нейтронов, представляющий собой детектор излучения, пульт управления и двенадцать сменных шаров — сфер разных диаметров (у коллег из Дубны их шесть). Он уже прошел успешные испытания в Физико-технологическом институте Уральского федерального университета, сертифицирован в НИИ метрологии Санкт Петербурга, внесен в государственный реестр и недавно отправлен на Белоярскую АЭС для конкретных измерений на тех рабочих местах, где дозиметрия нейтронов является актуальной (см. фото выше слева).               
 — Получается, что Институт промышленной экологии совершенствует все направления контроля радиационной безопасности?
А. Екидин: Точнее, если проводить аналогию с автомобильным движением, институт и наша лаборатория играют здесь роль навигатора. Чтобы преодолеть расстояние из пункта А в пункт Б, можно ехать наугад, а можно — с помощью информации о пробках, повреждениях мостов, ремонте дорог, и это будет гораздо более осмотрительно. Оптимизацией подобной информации о радиационном излучении мы и занимаемся. Что крайне важно для правильного распределения средств, людских ресурсов, а самое главное — их здоровья.
— Чтобы продолжать эту работу, нужны специалисты. Пока в институте они есть, но как обстоят дела с подготовкой кадров по радиационной безопасности в наших вузах?
М. Жуковский: Увы, не лучшим образом. Вот конкретный пример. Некоторое время назад в в Физико-технологическом институте УрФУ (бывшем физико-техническом факультете), базовом для уральских атомных предприятий и не только, где я много лет преподаю, была закрыта специальность «Радиационная безопасность человека», то есть такого специалитета там теперь нет. К счастью, нам удалось создать магистратуру по специальности «Технологии радиационной безопасности», и студенты нам очень помогают в работе. Но на перспективу эта ситуация ненормальна, ее нужно исправлять.  
Вел беседу
Андрей ПОНИЗОВКИН
 

 

Год: 
2019
Месяц: 
март
Номер выпуска: 
5-6
Абсолютный номер: 
1191
Изменено 26.03.2019 - 16:37


2012 © Российская академия наук Уральское отделение
620990, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 91
makarov@prm.uran.ru +7(343) 374-07-47