РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫБРОСОВ АЭС И ТЭС УКРАИНЫ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И НАСЕЛЕНИЕ : Радіаційний вплив ВИКИДІВ АЕС І ТЕС УКРАЇНИ НА ДОВКІЛЛЯ ТА НАСЕЛЕННЯ

Краткое описание

Министерство охраны окружающей природной среды Украины
УКРАИНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
(УкрНИИЭП)
61166, г.Харьков, ул.Бакулина, 6; тел. (057) 702-15-92
На правах рукописи

КарташЁв Виктор Викторович

УДК 574::539.1.04:504(477)

радиационное воздействие выбросов АЭС и ТЭС Украины на окружающую среду и население

21.06.01 Экологическая безопасность

Диссертация на соискание научной степени
кандидата технических наук

Научный руководитель
Коваленко Григорий Дмитриевич
д.ф.-м.н., с.н.с.

Харьков - 2004

Содержание
Принятые сокращения и обозначения...............................................................3
Введение ...............................................................................................................................5
Раздел 1. обзор литературы ......................................................................................18
Раздел 2. выбросы радионуклидов АЭС и ТЭС Украины ..........................28
2.1. Выбросы радионуклидов атомных электростанций ......................................28
2.2. Выбросы радионуклидов тепловых электростанций......................................35
Раздел 3. Описание моделей, используемых для расчета активностей радионуклидов в объектах окружающей среды и доз облучения населения .......................................................................................43
3.1. Классификация категорий устойчивости атмосферы ...................................44
3.2. CAP-88 ......................................................................................................................45
3.2.1. Краткое описание модели .............................................................................45
3.2.2. Математические модели ................................................................................47
3.3. PC CREAM ................................................................................................................57
3.3.1. Краткое описание модели .............................................................................57
3.3.2. Математические модели ................................................................................58
3.4. Камерные экспоненциальные модели ...............................................................62
3.4.1. Модель миграции для с/х растений ..............................................................63
3.5. Математические модели расчета доз ................................................................65
3.5.1. Расчет индивидуальных доз по пищевым цепочкам ..................................65
3.5.2. Индивидуальные дозы облучения при прямом пути воздействия ............67
3.5.3. Расчет коллективных доз ..............................................................................72
3.6. Обоснование параметров моделей для Украины ............................................73
3.6.1. Параметры источников выбросов ................................................................73
3.6.2. Метеорологические параметры ....................................................................75
3.6.3. Распределение населения и с/х продукции .................................................78
3.6.4. Остальные параметры, используемые в моделях .......................................80
Раздел 4. Воздействие выбросов радионуклидов АЭС и ТЭС Украины на окружающую среду .............................................................................................84
4.1. Атомные электростанции ....................................................................................84
4.1.1. Объемные активности радионуклидов в воздухе .......................................84
4.1.2. Поверхностное загрязнение почвы радионуклидами .................................88
4.1.3. Удельные активности радионуклидов в продуктах питания .....................89
4.2. Тепловые электростанции ...................................................................................90
4.2.1. Объемные активности радионуклидов в воздухе .......................................90
4.2.2. Поверхностное загрязнение почвы радионуклидами .................................91
4.3. Сравнительный анализ радиационного воздействия выбросов АЭС и ТЭС на окружающую среду .................................................................................................94
Раздел 5. дозы облучения от выбросов АЭС и ТЭС Украины и соответствующие риски для населения ......................................................96
5.1. Атомные электростанции ....................................................................................96
5.2. Тепловые электростанции ...................................................................................99
5.3 Сравнительный анализ облучения населения от выбросов АЭС и ТЭС Украины ........................................................................................................................101
Раздел 6. Рекомендации по регулированию выбросов радионуклидов АЭС Украины ..............................................................................105
Раздел 7. Радиационное воздействие от использования угля для обогрева помещений на население ...............................................................114
Заключение.....................................................................................................................117
Выводы ..............................................................................................................................121

Список использованных источников ...........................................................123

Введение
Актуальность темы
В мировом масштабе производство электроэнергии является одним из основных источников загрязнения окружающей природной среды. Основными природными ресурсами для производства электроэнергии являются, в порядке значимости: уголь, газ, уран, нефть, гидроэнергия и др. На рис.1 приведены доли каждого из этих ресурсов в производстве электроэнергии некоторых стран мира.

Список литературы

Выводы
В диссертационной работе впервые проведено комплексное исследование воздействия выбросов радионуклидов на окружающую среду и население с учетом всех выбрасываемых радионуклидов, путей облучения и условий эксплуатации для 4 АЭС Украины и 14 самых мощных ТЭС Украины, работающих на угле. В связи с этим в диссертационной работе:
1. Детально исследованы выбросы радионуклидов АЭС и ТЭС, работающих на угле. Получены новые экспериментальные данные по содержанию радионуклидов в углях, шлаке и летучей золе. На основании проведенного анализа выбросов обращено внимание на аномально низкие выбросы 131I ЮУАЭС, впоследствии были обнаружены и устранены ошибки в методиках измерений. Для АЭС рекомендовано контролировать: активности трития и 14С в выбросах; изотопный состав ИРГ и аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу.
2. Методами математического моделирования исследовано содержание радионуклидов в объектах окружающей среды, обусловленное выбросами АЭС Украины. Установлено, что максимальный вклад в объемную активность атмосферного воздуха вносят ИРГ, тритий и 14С, в поверхностное загрязнение изотопы йода, в удельную активность продуктов питания тритий, 14С и 131I.
3. Определены величины доз облучения населения от выбросов радионуклидов АЭС Украины. Установлено, что основными дозообразующими радионуклидами являются тритий, 14С, ИРГ и 131I, и что доза в основном формируется по двум путям облучения потребление продуктов питания и внешнее облучение от шлейфа выброса. Полученные результаты использованы при разработке рекомендаций по регулированию выбросов радионуклидов АЭС (проект МАГАТЭ UKR9/14).
4. Методами математического моделирования исследовано содержание радионуклидов в объектах окружающей среды, обусловленное выбросами радионуклидов 14 самых мощных ТЭС Украины, работающих на угле. Установлено, что максимальный вклад в объемную активность атмосферного воздуха, поверхностное загрязнение и удельную активность продуктов питания дают 40К, 210Pb и 210Po.
5. Определены дозы облучения населения от выбросов радионуклидов ТЭС Украины. Установлено, что основными дозообразующими радионуклидами являются 210Pb, 232Th, 228Th, 210Po, и что доза формируется в основном по двум путям облучения потребление продуктов питания и вдыхание при прохождении шлейфа выброса. Полученные результаты использованы при разработке радиоэкологического паспорта Харьковской области, обосновании доз облучения детей Харьковской области от радона и рекомендованы для разработки радиоэкологических паспортов других областей Украины.
6. Установлено, что дозовые нагрузки на население от выбросов ТЭС существенно (в 40-50 раз) превышают дозовые нагрузки от выбросов АЭС равной мощности и могут превышать квоту дозы, установленной для выбросов радионуклидов АЭС Украины 40мкЗв/год (НРБУ‑97). Для ТЭС рекомендовано контролировать активности ЕРН в используемых углях и повысить эффективность очистки выбросов то технологически достижимого уровня (98,5-99,9%). Для АЭС этот технологически достижимый уровень достигнут, что подтверждается близкими значениями нормированных на единицу установленной мощности доз облучения населения и малыми величинами самих доз несколько процентов от квоты, установленной Нормами радиационной безопасности Украины.

Список использованных источников

1. IAEA Bulletin, 1998, 40, 2.
2. Закон України "Про захист людини від впливу іонізуючих випромінювань"// Юридичний вісник України. 1998. С. 812.
3. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д. Влияние АЭС Украины на радиоэкологическую обстановку// Проблеми охорони навколишнього природного середовища та техногенної безпеки: Зб. наук. пр. Харків: УкрНДІЕП, 2001. Вип. XXV. С.3139.
4. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д., РудяК.Г. Оценка воздействия радиоактивных выбросов АЭС Украины на окружающую среду и население// 5-я ежегодная научно-практическая конференция Международного Чернобыльского центра. Тезисы докладов. Славутич, Украина, 2001. С.160.
5. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д., РудяК.Г. Формирование радиационной обстановки вокруг АЭС в результате выбросов радионуклидов в атмосферу// Український метрологічний журнал. 2002. Вип. 2. С.5157.
6. ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д. Оценка радиационного воздействия тепловых электростанций Украины на население// Ядерная и радиационная безопасность. 2002. № 2. С.99106.
7. ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д. Регулирование выбросов и сбросов радионуклидов АЭС Украины// Ядерная и радиационная безопасность. 2002. № 4. С.2331.
8. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д., РудяК.Г. Сравнительный анализ выбросов и сбросов АЭС Украины// Атомна енергетика та промисловість України. 2000. №2. С.510.
9. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д. Оценка радиационного воздействия тепловых электростанций Украины на население// Научно-техническая конференция "Эко­ло­гия и здоровье че­ло­века. Охрана вод­но­го и воздушного бас­сейнов. Ути­ли­за­ция отходов": Труды конференции. Щелки­но. Крым. Украина. Харьков, 2001. Т. II. С.414421.
10. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д., РудяК.Г. Оценка воздействия радиоактивных выбросов АЭС Украины на окружающую природную среду и население// Наукові і технічні аспекти Чорнобиля: Зб. наук. статей. Міжнародний Чорнобильській центр. Київ: "Політехніка", 2002. Вип. 4. С.418427.
11. ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., ГриценкоА.В., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д. Радиоэкологическая обстановка на территории Харьковской области// Сб. науч. статей XI Международной научно-технической конференции "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов". Харьков, 2003. Т.1. С.1015.
12. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., ГолубевВ.С., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д. Сравнительный анализ выбросов и сбросов АЭС Украины// Международная кон­ференция УЯО "Эко­логия предприятий ядерной энергетики" (тезисы докладов). Одесса, 1998. С.28.
13. БогдановВ.В., ВитькоВ.И., ГончароваЛ.И., КарташевВ.В., КоваленкоГ.Д. Регулирование выбросов радионуклидов АЭС Украины// Международная конференция УЯО "Стратегия развития ядерной энергетики: Выбор Украины". Сб. тезисов. Киев, 2001. С.4243.
14. СавинцевЮ.В., ТеверовскийЕ.Н. Относительная опасность АЭС и ТЭС для окружающей среды// Атомная энергия. 1976. Т.41, вып.4. С.263267.
15. Нормы Радиационной Безопасности Украины (НРБУ-97); Государственные гигиенические нормативы. Киев: Отдел полиграфии Украинского центра Госсанэпиднадзора Министерства здравоохранения Украины, 1998. 134 с.
16. Radiation Protection. ICRP Publication 60. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection (ICRP). N.Y.: Pergamon Press, 1991. 197p.
17. Ионизирующее излучение: источники и биологические эффекты// Докл. Научн. комитета по действию атомной радиации за 1982 год Генеральной Ассамблее. Нью-Йорк: ООН, 1982. Т.1. 879 с.
18. Sources, effects and risks of ionizing radiation// United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation 1988 Report to the General Assambly with annexes. New York, 1988. 123 p.
19. Sources and effects of ionizing radiation// Scientific Annexes of United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation 1993 Report to the General Assambly. New York, 1993. 121 p.
20. Sources and effects of ionizing radiation// Scientific Annexes of United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation 2000 Report to the General Assambly. New York, 2000. 195 p.
21. Книжников В.А., Бархударов Р.М. Сравнительная оценка радиационной опасности для населения от выбросов в атмосферу тепловых и атомных станций// Атомная энергия. 1977. Т.43, вып.3. С.191196.
22. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда/ Н.С.Бабаев, В.Ф.Демин, Л.А.Ильини др.; Под ред. А.П.Александрова. М.: Энергоатомиздат, 1984. 335 с.
23. МаргулисУ.Я. Атомная энергия и радиационная безопасность. М.: Энергоатомиздат, 1988. С.154209.
24. Радиоактивное загрязнение районов АЭС/ И.И.Крышев, Р.М.Алексахин, И.Н.Рябов и др. М.: Изд.-во ЯО СССР, 1990. 150 с.
25. БарбашевС.В., ВерховецкийН.А., ПристерБ.С. Радиоактивное и химическое загрязнение почвы и растительности в районе Запорожской АЭС// Радиоэкологические аспекты ядерной энергетики. М.: ИАЭ им.И.В.Курчатова, 1991. 82с.
26. ГеецВ.И., ВарбанецА.Н., КомовА.Д., КузнецовВ.И. Радиоактивное загрязнение природной среды в зоне расположения Ровенской АЭС и Ровенской области// Экология АЭС. Сборник материалов научного семинара (4-8 октября 1993г., г.Одесса). Под ред. С.В.Барбашева. М.: Международное общественное объединение Ядерное общество, 1993. С.3940.
27. Запорожская АЭС и окружающая среда. Радиоэкологическое состояние зоны наблюдения в 1993 году/ Составитель и редактор С.В.Барбашев. Одесса. Украинское ядерное общество, 1994. Выпуск первый. 72с.
28. Ровенская АЭС 1981-1995. 15 лет спустя. Одесса: Изд-во "Украинское ядерное общество, 1995. 64с.
29. NicholsonK.W. Detection of environmental signatures from nuclear facilities// Environmental Impact of Radioactive Releases. IAEA: Vienna, 1995. P.4556.
30. DreicerM., TortV. Temporal and spatial distribution of the environmental impact of radioactive releases from nuclear fuel cycle facilities// Environmental Impact of Radioactive Releases. IAEA: Vienna, 1995. P.389396.
31. MacášekF., MátelL., RajecP. et al. Determination of 90S and 239,240Pu in environmental samples from the surrounding of the Jaslovské Bohunice nuclear power plant// Environmental Impact of Radioactive Releases. IAEA: Vienna, 1995. P.648653.
32. BhatI.S., MitraM.L. Radiological impact of nuclear power stations in India on their environment// Environmental Impact of Radioactive Releases. IAEA: Vienna, 1995. P.771773.
33. KanyarB., FulopN., GlavatszkinN., KerekesA. Assessment of doses from radioactive releases of the PAKS Nuclear Power Plant// Environmental Impact of Radioactive Releases. IAEA: Vienna, 1995. P. 827830.
34. СанжароваН.И. Радиационно-гигиеническая оценка сельскохозяйственной продукции, получаемой в зоне воздействия АЭС// Екологія підприємств ядерного циклу: Збірн. тез. доповід. міжнар. конф. Укр. ЯТ; За ред. канд. фіз.-мат. наук БарбашоваС.В. Одеса: "Астропринт", 1998. С.1819.
35. КрышевИ.И., РязанцевЕ.П. Экологическая безопасность ядерно-энергетического комплекса России. М.: ИздАТ, 2000. 384с.
36. Лисиченко Г.В. Атомна енергетика в Україні (прогнозна експертна оцінка з позиції екологічної безпеки). // Моделювання та інформаційні технології. Зб. наук. праць ІПМЕ НАН України. Вип.8. К., 2001. С.108115.
37. ПечкуровА.В. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на АЭС// Известия Академии Промышленной экологии. 2003. №3. С.5964.
38. Natural Radioactivity in Pomania/ I.Chiosila, G.Dinca, C.Milu and oth. Buchurest, 1994. 174 p.
39. MishraU.C., RamachandranT.V. Environmental impact assessment of coal fired power plants and nuclear power plants in India// Environmental Impact of Radioactive Releases. IAEA: Vienna, 1995. P.97106.
40. БарьяхтарВ.Г., Вишневский И.Н., КовальГ.Н. и др. Влияние объектов ядерной и угольной энергетики на окружающую среду на примере Трипольской ГРЭС и Южно-Украинской АЭС// Атомная энергия. 1995. Т.78,вып.4. С.228233.
41. Онкологическая цена” тепловой и атомной энергии/ Л.А.Ильин, В.А.Книжников, Н.К.Шандала и др.; Под редакцией академика РАМН Л.А. Ильина и профессора И.П. Коренкова. М.: Медицина, 2001. 240с.
42. КоваленкоГ.Д., РудяК.Г. Радиоэкология Украины. Киев: "Київський Університет", 2001. 167с.
43. Гусев Н.Г., Головко М.Ю., Шамов О.И. и др. Выброс радиоактивных газов и аэрозолей серийными атомными станциями// Атомная энергия. 1993. Т.74, в.4. С.360364.
44. Доповідь про стан ядерної та радіаційної безпеки України у 1995р. Київ, 1996. 43с.
45. Доповідь Мінекобезпеки України Про стан ядерної та радіаційної безпеки в Україні за 1996р. Київ, 1997. 40с.
46. Доповідь Мінекобезпеки України Про стан ядерної та радіаційної безпеки в Україні за 1997р. Київ, 1998. 68с.
47. Доповідь про стан ядерної та радіаційної безпеки України у 1998р. Міністерство охорони навколишнього природного середовища та ядерної безпеки України; Адміністрація ядерного регулювання; Державний науково-технічний центр з ядерної безпеки. К, 1999. 86с.
48. Доповідь Державного комітету ядерного регулювання України "Про стан ядерної та радіаційної безпеки в Україні в 2000 році". Київ, 2001. 63с.
49. Бабенко А.Г., Мехедов Б.Н, Подпоринова Л.Е. и др. Сбросы и выбросы ВВЭР‑1000 5 блока Нововоронежской АЭС// Атомная энергия. 1990. Т.68, в.4. С.285287.
50. Мажейка И., Пятрошюс Р., Ясюленис Р., Ширвайтис П. Тритий в окружающей среде Игналинской АЭС// Атомная энергия. 1993. Т.75, в.6. С. 471477.
51. 19741994. Итоги Французской ядерной программы. EDF: France, 1995. 8p.
52. ЕгоровЮ.А. Оценка радиационной опасности трития, нарабатываемого на АЭС// Инженерная экология. М.: "Инженерная экология", 2004. №1. С.4454.
53. ЕгоровЮ.А., СуздалеваА.Л. Радионуклиды в природно-техногенной системе "АЭС водоем-охладитель"// Научные и технические аспекты охраны окружающей среды. М.: ВИНИТИ, 2003. №5. С.247.
54. Выбросы и сбросы радионуклидов АЭС Украины и анализ радиоэкологического состояния окружающей среды в местах их размещения за период с 1993 года по 1998 год: Отчет о научно-исследовательской работе Оценка влияния на окружающую природную среду предприятий энергетической, металлургической, химической отраслей промышленности и автотранспорта (ДОЗА)” (Промежуточный)/ ГНИЦ СКАР, Министерство энергетики Украины, 1999. 101 с.
55. Рекомендации по установлению предельно допустимого и контрольного уровня выбросов углерода-14 (для Запорожской АЭС)/ Институт биофизики. М., 1992.
56. Бузынный М.Г., КовалюхН.Н., ЛосьИ.П. СкриркинВ.В. Радиоуглеродные выбросы Запорожской АЭС// Тез. докл. научно-практ. конф. Киев, 25-26 апреля 1994г. МЗУ, АМНУ, Минчернобыль Украины, НЦРМ. Киев, 1994. Т.1. С.102103.
57. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: Справочник. Л.: изд.-во Химия, 1990. 464 с.
58. ГусевН.Г., БеляевВ.А. Радиоактивные выбросы в биосфере: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 256 с.
59. Radiation Protection. ICRP Publication 72. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection (ICRP). Methodology for assessing the radiological consequences of routine releases of radionuclides to the environment. EUR 15760 EN, 1995. 351p.
60. Боровой А.А., БогатовС.А., ПазухинЭ.М. Современное состояние объекта "Укрытие" и его влияние на окружающую среду// Радиохимия. 1999. Т.41, вып.4. С.368378.
61. Safety SeriesNo.57. Generic Models and Parameters for Assessing the Environmental Transfer of Radionuclides from Routine Releases. Vienna: IAEA, 1982. 205p.
62. Barry S. Parks. User's Guide for CAP88-PC, Version 1.0. USA: Environmental Protection Agency. 1992. 30p.
63. Radiation Protection. ICRP Publication 26. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection (ICRP).
64. Methods/ The Federal Manual for Assessing Environmental Data During a Radiological Emergency. 1995. V.1. 121.
65. Tables, charts, worksheets, glossary, references/ The Federal Manual for Assessing Environmental Data During a Radiological Emergency. 1995. V.2. 291.
66. PC-CREAM 97. Installing and Using the PC System for Assessing the Radiological Impact of Routine Releases/ A.Mayall, T.Cabianca, C.Attwoodet al. NRPB, 1997. 172 p.
67. SimmondsJ.R., LawsonG., MayallA. Methodology for assessing the radiological consequences of routine releases of radionuclides to the environment. Radiation Protection. NRPB, 1995. 353 p.
68. Статистичний щорічник України за 1997рік./ Державний комітет статистики України. К.: Українська енциклопедія, 1999. 624с.
69. Рихванов Л.П. Общие и региональные проблемы радиоэкологии. Томск, 1997. 383 с.
70. КоваленкоГ.Д., ВолошинВ.С. Основи радіоекології.: Навчальний посібник. Маріуполь: Вид. ПДТУ, 2003. 138с.
71. МоисеевА.А., ИвановВ.И. Справочник по дозиметрии и гигиене. М.: Энергоатомиздат, 1990. 252 с.
72. Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций (СП АС‑88) и Правила радиационной безопасности при эксплуатации атомных станций (ПРБ АС-89). ПНАЭ. Москва, 1988. 289с.
73. BennettB.G. Exposure from worldwide releases of radionuclides// Environmental Impact of Radioactive Releases. IAEA: Vienna, 1995. P.312.
ГриценкоА.В., Коваленко Г.Д. Радоэкология регионов Украины: Харьковская область: Монография. Х.: ИД "ИНЖЭК", 2003. 128с.