Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Радиационно-экологические аспекты обращения с радиоактивными отходами низкого и среднего уровней активности

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата технических наук, Чемерис, Николай Васильевич, Екатеринбург

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Российская государственная

101000,Москва, Воздвижевк&#3

620032, Екатеринбург, Б-32, Сибирский тракт, 37. Телеграфный адрес: Екатеринбург, Б-32, УГЛТА. Телефон 61-46-34. Телефакс 240337

14.05.99 г. № 05-13/92

На №

от

1-й экземпляр диссертации Чехе риса Николая Васильевича на теку: "Рад иационно~экодогические аспекты обращения е радиоактивными отходах» низкого и среднего у равней активности (на примере Уральского региона)", защищенной 6 хая 1999 года иа соискание ученой степени кандидата технических наук.

1« Диссертация - 1 эхз»

2. Автореферат - 1 экз.

3. Учетная карточка диссертации - 1 экз.

4« йнфрмационная карта диссертации - 1 экэ*

Учений секретарь диссертационного совета . 1\В#1шсудша

"Промиздат". 1996 г. Тип. г. Ревда. Зак. 4370-434, тир. 5000

...

Уральский государственный технический университет

(УГТУ - УПИ)

На правах рукописи

Чемерис Николай Васильевич

РАДИАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБРАЩЕНИЯ С РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ НИЗКОГО И СРЕДНЕГО УРОВНЕЙ

АКТИВНОСТИ

(на примере Уральского региона)

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д. ф.-м. н. Волобуев Петр Владимирович

г. Екатеринбург - 1999

Содержание

Введение....................:.............. .......................................................4

Глава 1. Правовая и нормативная база обращения с радиоактивными отходами............................................................................................10

1.1 Принципы обращения с радиоактивными отходами......................10

1.2 Проблема обеспечения радиационной безопасности...................19

1.3 Выводы.....................................................................................30

Глава 2. Радиоэкологические характеристики и радиационная насыщенность региона деятельности СГСК «Радон»...........................31

2.1 Общая радиоэкологическая характеристика Уральского региона.. 32

2.2 Проблемы обращения с РАО в народном хозяйстве и анализ локальных радиационных инцидентов..............................................38

2.3 Выводы.....................................................................................50

Глава 3. Производственно-техническая характеристика региональной системы обращения с РАО.................................................................52

3.1 Место и значение СГСК «Радон» в природоохранной деятельности ..................................................................................................:....52

3.2 Характеристика технологии сбора, транспортирования, переработки и захоронения РАО и ИИИ............................................61

3.3 Выводы.....................................................................................80

Глава 4. Экономика региональной системы захоронения РАО..............81

4.1 Эколого-экономическая эффективность региональной системы захоронения РАО............................................................................81

4.2 Организационно-экономические проблемы функционирования регионального спецкомбината «Радон»............................................95

4.3 Выводы.....................................................................................97

Глава 5. Радиационные факторы воздействия ПЗРО на окружающую среду и человека...............................................................................99

5.1 Организация барьеров защиты и контроля, радиационная обстановка на ПЗРО........................................................................99

5.2 Радиоэкологическая обстановка в районе размещения ПЗРО .... 120

5.3 Выводы...................................................................................135

Заключение.....................................................................................138

Общие выводы................................................................................. 143

Список литературы..........................................................................144

Приложения......................................................................................160

Приложение 1 ...............................................................................160

Приложение 2...............................................................................162

Приложение 3...............................................................................164

Приложение 4...............................................................................166

Приложение 5...............................................................................167

Приложение 6...............................................................................169

Приложение 7........................................................................... • ••• 171

Приложение 8...............................................................................192

Введение

В современном обществе возникла реальная угроза человечеству, обусловленная разрушительным техногенным воздействием на экосистемы. В ряду проблем обеспечения экологической безопасности существенное место занимает проблема радиационной безопасности. Ее важнейшим элементом является обращение с радиоактивными отходами (РАО). Утилизацией РАО низкого и среднего уровня активностей занимается система спецкомбинатов «Радон» Российской Федерации.

Государственное унитарное предприятие - Свердловский специализированный комбинат «Радон» (далее - СГСК «Радон») - входит в централизованную систему региональных спецкомбинатов «Радон» Российской Федерации, образованных в соответствии с постановлением Совета Министров РСФСР №268-РС от 5 февраля 1964 г. и обеспечивающих весь комплекс работ по обращению с РАО согласно действующим радиационно-гигиеническим нормативам. 35-летний период функционирования спецкомбинатов «Радон» свидетельствует о высокой эффективности их деятельности, как важнейшего экологического аспекта защиты населения и окружающей среды от вредного воздействия радионуклидов. В этой связи представляется актуальным проведение комплексного анализа деятельности одного из региональных спецкомбинатов (СГСК) «Радон», работающих в Уральском регионе.

На основе анализа деятельности СГСК «Радон» рассмотрены проблемы эффективности технологии регионального обращения с радиоактивными отходами (РАО), их контроля и учета, утилизации и захоронения.

В первой главе работы представлен анализ научно-технических принципов обращения с РАО. В ней приведены современные концепту-

альные подходы к проблеме, рассмотрены основные положения научно-технической политики использования радиоактивных и делящихся материалов, представлены сведения о накоплении РАО в нашей стране и программах государственного уровня по их утилизации. Особое внимание уделено проблеме радиационной безопасности при общении с РАО и, в частности, критериям ее обеспечения.

В рамках общей проблемы выделены аспекты накопления и обращения «малых активностей», используемых в народном хозяйстве, медицине и науке применительно к региональным мегаполисам на примере Уральского региона. Эти вопросы рассмотрены во второй главе работы. В ней представлена комплексная радиоэкологическая характеристика региона. Детально проанализировано использование источников ионизирующего излучения, что позволило выявить масштаб проблемы «малых активностей» на региональном уровне и сформулировать предложения, направленные на улучшение радиоэкологической обстановки.

Основную роль в этом плане играют предприятия по утилизации и хранению РАО и ИИИ системы спецкомбинатов «Радон».

В третьей главе на примере СГСК «Радон» рассмотрены радиаци-онно-экологические проблемы региональной системы обращения с РАО. В ней приведены сведения об объемах и динамике поступления РАО и ИИИ, их нуклидному составу и величине активностей. Особое место занимают данные по наработанным техническим и технологическим решениям утилизации и захоронения и, в этом контексте, эволюция методов обращения с РАО на предприятии.

Важное место при оценке обращения с РАО имеет экономическая эффективность защитных мер по локализации РАО от окружающей среды. Этот вопрос рассмотрен в четвертой главе работы. Проблема экономической эффективности включает два основных момента: оценку предотвращенного ущерба в связи с локализацией РАО и ИИИ и оптими-

зацию организационно-производственной деятельности предприятия по их утилизации. В работе рассмотрены оба этих аспекта. Региональные предприятия по обращению с РАО, осуществляя природоохранную деятельность, сами являются потенциальными источниками радиационного воздействия на окружающую среду и население в местах их расположения.

В пятой главе диссертации приведены данные по организации системы мониторинга в районе деятельности СГСК «Радон», выполнена оценка радиационной стойкости связующих и защитных материалов на основе бетонов, а также представлены сведения о радиационной обстановке в районе размещения ПЗРО СГСК «Радон».

Результаты проведенных исследований позволили выявить пути решения технико-экономических проблем обращения с РАО, характерных для региональных структур.

Актуальность проблемы.

Обращение с РАО является одной из наиболее сложных технико-экономических и социально-экологических проблем страны. До сих пор не сформирована законодательная база, обеспечивающая обращение с РАО, формирование соответствующих программ на государственном уровне началось только в 90-е годы.

Особую проблему представляет утилизация радионуклидов, используемых в различных отраслях народного хозяйства, медицине и научных учреждениях. И хотя удельная активность таких отходов невелика, «мелкие потребители» многочисленны, локализуются на территории крупных городов и промышленных зон, что повышает риск воздействия на население.

35-летний период функционирования спецкомбинатов «Радон» свидетельствует о высокой значимости ^х деятельности, как важнейшего экологического аспекта защиты населения и окружающей среды от

вредного воздействия радионуклидов. В этой связи представляется актуальным проведение комплексного анализа деятельности одного из региональных спецкомбинатов - Свердловского государственного специализированного комбината (СГСК) «Радон», работающего в Уральском регионе. Обобщение результатов работ и критический анализ деятельности СГСК «Радон» за период 1964-1998 гг. легли в основу данной работы.

Целью работы является разработка комплекса радиационно-экологических и технологических мер, направленных на повышение эффективности обращения с РАО и обеспечение радиационной безопасности.

Научная новизна. Автором диссертации:

- осуществлен анализ нормативно-правовой базы обращения с РАО и обеспечения радиационной безопасности, обоснован вариант оценки стоимости риска радиационного воздействия;

- представлена комплексная характеристика радиоэкологической обстановки в Уральском регионе, выявлены масштабы и проблемы накопления «малых активностей»;

- обоснованы и разработаны технические мероприятия по совершенствованию способов захоронения и хранения РАО и ИИИ;

- предложена схема автоматизированной информационной системы регионального обращения с РАО и ИИИ;

- произведена оценка эффективности производственной деятельности СГСК «Радон»;

- осуществлена оценка параметров радиолитического газовыделения связующих и защитных материалов на основе бетона и выявлены критерии допустимого их использования;

- разработана система мониторинга радиационной обстановки района размещения пункта захоронения радиоактивных отходов (ПЗРО) СГСК «Радон».

Положения, выносимые на защиту:

- разработаны технические решения по камере для автоматизированной разрядки и бесконтейнерного захоронения штоков с источниками ионизирующего излучения;

- разработана схема автоматизированной информационной системы регионального обращения с РАО и ИИИ, включающая многопараметрическую систему учета динамики их поставки и захоронения;

- определены параметры радиационной стойкости и критерии использования бетона в качестве связующего и защитного материала по радолитическому газовыделению;

- разработана система мониторинга радиационной обстановки в регионе деятельности СГСК «Радон».

Практическая значимость полученных результатов:

- разработанные технические решения, включая камеру автоматизированной разрядки и бесконтейнерного захоронения, используются в деятельности СГСК «Радон» и могут быть использованы на других региональных спецкомбинатах;

- реализация схемы автоматизированной системы обращения с ИИИ будет способствовать улучшению радиационной обстановки в регионе, многопараметрическая система учета динамики их поставки и захоронения используется в производственной практике;

- критерии радиационной стойкости бетонов по газовыделению могут быть использованы при обосновании технологии захоронения у-, р-активных радионуклидов;

- предложенная система мониторинга используется для анализа радиационной обстановки в районе размещения ПЗРО СГСК «Радон».

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 5 статей, на региональном и федеральном уровнях.

Основные результаты работы докладывались на международных выставках «Уралэкология» (1996, 1998 гг. - Екатеринбург), на научно-практической конференции «Радиационная безопасность Урала и Сибири» (1997 г. - Екатеринбург), на VIII конференции Ядерного Общества России (1997 г. - Заречный), на региональной научно-практической конференции «Совершенствование защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (1998 г. -Екатеринбург), на IV Международной конференции клуба «ГТ-МЕ-98» (1998 г. - Украина-Ялта-Гурзуф), на научно-практической конференции по радиационной безопасности Урала и Западной Сибири (1998 г. - Тюмень), на международном симпозиуме «Урал атомный - Урал промышленный» (1998 г. - Екатеринбург).

Структура и объем работ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка литературы из 141 наименования. Она изложена на 159 страницах печатного текста, включающего 16 рисунков, 32 таблицы и 8 приложений на 43 стр.

Автор выражает особую благодарность коллективу кафедры молекулярной физики УГТУ-УПИ за постоянное внимание и помощь в обсуждении и оценке результатов проводимых исследований, коллективу СГСК «Радон» за организационную и техническую помощь в оформлении диссертационной работы, друзьям и коллегам за понимание и поддержку.

Глава 1. Правовая и нормативная база обращения с радиоактивными отходами

1.1 ПРИНЦИПЫ ОБРАЩЕНИЯ С РАДИОАКТИВНЫМИ

ОТХОДАМИ

Обращение с РАО является одной из наиболее сложных технико-экономических и социально-экологических проблем России [1].

В России накоплено около 1.5x109 Ки РАО и 4.7x109 Ки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), из них около 7х108 Ки сосредоточены в водоемах и бассейнах, в том числе напрямую связанных с гидрографи-

а

ческими системами. Более 5.7x10 Ки высокоактивных жидких отходов хранятся в емкостях, большая часть из которых выработала свой ресурс. На плавучих базах и береговых хранилищах складировано ~3.3х104 Ки РАО и 3.2х107 Ки отработавшего топлива, технические условия их хранения близки к аварийным. На территориях добывающих и перерабатывающих предприятий накоплено ~1х108 куб.м отходов суммарной активностью -1.8x105 Ки. Большая часть РАО образуется и хранится на предприятиях Минатома и Минобороны РФ.

Вместе с тем в технических, научных и лечебных целях широко используются радионуклиды, в том числе источники ионизирующих излучений (ИИИ). В настоящее время в эксплуатации находится около 400 тысяч таких источников. Объекты, их использующие, как правило, нахо-

дятся на селитебных территориях и относятся к различным формам собственности.

В сложившихся экономических и правовых условиях проблема "малых" активностей оказывается чрезвычайно актуальной ввиду высокой вероятности нештатных ситуаций и радиационного воздействия на яромперсонал и население.

Обезвреживание этих отходов (рис. 1.1) осуществляется системой специализированных комбинатов "Радон", на которых уже захоронено 2x10е Ки.

Несмотря на 50-летний период существования атомной промышленности, до последнего времени Россия оставалась одной из немногих стран мира, в которой не сформировано в полном объеме требуемое в этой области законодательство. В 90-е годы были приняты первые в нашей стране нормативные акты природоохранной деятельности [2-5].

Первые законодательные акты в области использования атомной энергии были приняты за рубежом сразу же после окончания второй мировой войны [6].

В области обращения с радиоактивными отходами (РАО) законодательной системой зарубежных государств предусматривается разрешительный порядок деятельности, т.е. устанавливается разделение компетенции органов государственного регулирования безопасности и органов государственного управления при использовании атомной энергии и обращения с радиоактивными отходами [7, 8].

Органы государственного регулирования безопасности ответственны за нормативное регулирование безопасности обращения с радиоактивными отходами.

В большинстве стран принят фундаментальный принцип материальной (финансовой) ответственности производителей радиоактивных отходов за безопасность на всех этапах обращения с ними, вплоть до

захоронения. Указанный принцип предопределяет механизм регулирования количеств образующихся РАО, требуемого с ними обраще�