Радиационно-экологические исследования при обосновании экологической безопасности Нижегородской АЭС

Статьи

02 февраля 2012

193

Организация контроля экологической безопасности АЭС

При проектировании атомных электростанций должны быть соблюдены в полном объеме основные критерии и требования по обеспечению безопасности.

При проектировании атомной станции контроль ее экологической безопасности обеспечивает экологическая экспертиза проекта.

Площадка считается пригодной для размещения АЭС, если есть возможность обеспечить безопасную эксплуатацию станции с учетом технологических процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения, а также безопасность населения и защиту окружающей среды от радиационного воздействия при нормальной эксплуатации и проектных авариях, ограничение такого воздействия при запроектных авариях.

Экологическое сопровождение проекта строительства АЭС можно разделить на три основных этапа, соответствующих этапам проектирования – ходатайству (декларации) о намерениях, обоснованию инвестиций в строительство, созданию проектной документации. Материалы, обосновывающие экологическую безопасность на каждом из этих этапов, различаются объемом и детальностью представляемой информации, определяемых, в свою очередь, степенью изученности экологических параметров территории площадки.

При подготовке ходатайства (декларации) о намерениях разрабатывается раздел «Природно-экологическая оценка района размещения атомной станции». Цель первого этапа – определение общих показателей экологического риска намечаемой деятельности в предполагаемом районе расположения АЭС и оценка возможных последствий такой деятельности для окружающей среды.

При подготовке обоснований инвестиций в строительство готовится раздел «Оценка воздействия на окружающую среду» для определения возможных экологических и связанных с ними других последствий реализации инвестиционно-строительного проекта при различных вариантах размещения и функционирования АЭС (учитываются тип реактора, мощность, основные технологические и строительные решения, нормальный режим эксплуатации, аварии).

В составе проектной документации разрабатывается раздел «Охрана окружающей среды АЭС»; при этом осуществляется детальное изучение последствий реализации инвестиционно-строительного проекта для окружающей среды и населения.

Для прогноза воздействия проектируемой атомной станции на окружающую среду необходимо провести целый комплекс мероприятий, включая экологические и радиологические исследования. Экологические исследования выполняются с целью выявления и оценки воздействия строительства и эксплуатации АЭС на окружающую среду и для решения вопросов охраны и рационального использования объектов растительного и животного мира. Для выбора пункта размещения станции производится сбор, анализ и обобщение фондовых и справочных материалов по состоянию наземных и водных экосистем. Полученные данные уточняются рекогносцировочными обследованиями на местности.

Радиологические исследования проводятся для оценки возможного радиационного воздействия эксплуатационных и аварийных выбросов и сбросов атомной станции на население и окружающую природную среду и для организации радиоэкологического мониторинга района АЭС. С этой целью изучается фоновая радиоактивность территорий размещения объекта, выявляются прямые и косвенные пути попадания радиоактивных веществ в пищевые цепи.

Исследования для выбора площадки размещения атомной станции включают:

изучение γ-фона участка (для конкуретных площадок – на территории радиусом 0-3 и 0-10 км);
анализ основных сельскохозяйственных продуктов, продуктов питания из рациона местных жителей, а также образцов пастбищ и кормовых трав на содержание естественных и искусственных радионуклидов (в пределах 10 км от потенциальной площадки);
анализ проб почв и воды для определения их загрязнения искусственными радионуклидами.

При строительстве и эксплуатации АЭС контроль экологической безопасности обеспечивает экологический мониторинг в регионе размещения станции. Это комплекс системных наблюдений и измерений в окружающей природной среде, позволяющий оценить текущий уровень экологической безопасности АЭС, чтобы при необходимости своевременно рекомендовать мероприятия по исключению негативного влияния строительства и эксплуатации станции на окружающую среду, либо по снижению такого воздействия до уровня, определенного нормативными документами.

К основным задачам экологического мониторинга относятся:

сбор данных, характеризующих состояние наземных и водных биогеоценозов, условий жизни местного населения;
получение информации о факторах воздействия АЭС на природные комплексы и среду обитания людей, а также о поступлении, распределении и накоплении в элементах биогеоценоза каждого из загрязнителей;
обработка полученных данных;
оценка и прогноз последствий воздействия загрязнителей на состояние биогеоценозов в будущем;
сопоставление фактического и прогнозируемого состояния биогеоценозов, условий жизни людей, оценка уровня экологической безопасности АЭС.

Радиационная ситуация в Нижегородской области

Радиационная обстановка района размещения Нижегородской АЭС определяется уровнем содержания естественных и техногенных радионуклидов в компонентах окружающей среды.

Анализ фондовых материалов по радиационной обстановке в Нижегородской АЭС области показывает, что основными источниками поступления техногенных радионуклидов в окружающую среду являются:

атмосферные выпадения глобально рассеянных ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, природа происхождения которых связана с ядерными испытаниями 1954-1980 годов;
перенос и выпадения радионуклидов, образовавшихся при аварии на Чернобыльской АЭС;
поступление радионуклидов с газоаэрозольными выбросами радиационно-опасных объектов.

На территории Нижегородской области расположено три радиационно-опасных объекта: ОАО «ОКБМ Африкантов» (Нижний Новгород), пункт захоронения РАО филиала ФГУП «РосРАО» (80 км к северо-востоку от Нижнего Новгорода), ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (Саров). Эти объекты не оказывают заметного влияния на радиационную обстановку в регионе. Содержание в приземной атмосфере Σβ, ¹³⁷Сs, ⁹⁰Sr в 100-километровых зонах предприятий в 2003-2007 годах было на уровне фоновых значений, характерных для центра Европейской территории России, за исключением 2004 года (см. таблицу).

Таблица 1. Среднегодовые суточные значения суммарной бета-активности радионуклидов в атмосферных выпадениях на территории Нижегородской области в 2003 – 2007 г., Бк/м²

Пункт наблюдений	Год
Пункт наблюдений	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2006 г.	2007 г.
Арзамас	-	1,5	1,2	1,1	1,3
Выкса	-	1,6	1,2	1,2	1
Лукоянов	0,9	1,7	1,1	1,2	0,8
Лысково	-	1,4	1,3	1,2	1
Нижний Новгород ОГМС (Мыза)	0,7	2,4	0,6	1,1	0,9
Семенов	-	1,5	1,3	1,3	1
Шахунья	0,9	1,8	1,1	1,1	0,9
Среднее (по пунктам наблюдений)	0,8	1,7	1,1	1,2	1,0
Средневзвешенное по территории Центра ЕТР	1,0	1,3	1,2	1,2	1,0
Примечание: «-» − измерения не проводились

Основным источником загрязнения техногенными радионуклидами окружающей среды в Нижегородской области является атмосферные выпадения глобально рассеянных ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr.

Результаты измерений суммарной бета-активности суточных проб атмосферных выпадений в семи пунктах наблюдения Росгидромета на территории Нижегородской области в 2003 – 2007 г. представлены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что среднегодовые суточные значения суммарной бета-активности атмосферных выпадений в пунктах, расположенных на территории Нижегородской области, в рассматриваемый период времени находились на уровне средневзвешенных значений по территории Центра ЕТР, за исключением 2004 г., когда среднегодовые суточные значения суммарной бета-активности атмосферных выпадений во всех пунктах наблюдения превышали средневзвешенное значение по территории Центра ЕТР в 1,1 – 1,8 раз.

Среднегодовые значения мощности экспозиционной дозы γ-излучения (МЭД) в 2003-2007 годах изменялись от 0,08 до 0,13 мкЗв/ч, что соответствует колебаниям естественного γ-фона для данной местности.

В 2005-2006 годах были проведены отборы проб воды рек Волги и Оки и измерение объемной суммарной α- и β-активности радионуклидов. Во всех образцах пробах Σα и Σβ воды не превышала допустимого уровня по НРБ-99 (0,1 Бк/л для Σα и 1 Бк/л для Σβ).

Среднегодовые значения объемной активности трития в осадках за рассматриваемый период времени изменялись незначительно (от 2,2 Бк/л до 2,5 Бк/л) и не превышали средних для территории РФ значений.

В 2007 году в различных пунктах на территории Нижегородской области были отобраны и исследованы пробы почв. Содержание радионуклидов в почвах соответствовало как природному фону, так и значениям, характерным для незагрязненных территорий Европейской части России. Удельная активность ¹³⁷Cs в пробах составляла менее 12 Бк/кг; уровень содержания ²²⁶Ra варьировался в диапазоне от 11 Бк/кг до 17 Бк/кг, ²³²Th – от 10 до 17 Бк/кг [1].

Измерения содержания техногенных радионуклидов в продуктах питания местного производства проводились в 2006 и 2007 годах в Уренском, Навашинском, Кулебакском, Вачском, Варнавинском и Краснобаковском районах Нижегородской области. Удельная активность ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr во всех продуктах была ниже минимально измеряемой – 3 Бк/кг и 1,4 Бк/кг соответственно.

Полевые исследования предполагаемых площадок размещения АЭС

Важной составной частью изысканий и исследований при выборе площадки строительства АЭС являются радиационно-экологические исследования.

В 2008 году ЗАО «Альянс-Гамма» провело полевые исследования по определению радиационных характеристик наземных и водных экосистем предполагаемых районов размещения Нижегородской АЭС. Оценка состояния наземных экосистем оценивалась по уровням содержания радионуклидов в почвах и растительности, содержанию техногенных радионуклидов в продуктах питания местного производства, мощности дозы γ-излучения на местности.

Обследовались две площадки – южная (участок «Юг», в районе населенных пунктов Монаково и Мартюшихи) и северная («Север», в районе Шеманихи). Схемы расположения пробоотборных площадей представлены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Схема расположения пробных площадей (район расположения площадки «Юг»)

Рисунок 2. Схема расположения пробных площадей (район расположения площадки «Север»)

Северная площадка располагается на Приветлужской низменности. Эта территория относится к подзоне хвойно-широколиственных лесов, где зональным типом почв являются подзолистые, а экосистем – ельники сложные (ель и широколиственные породы – липа, дуб, клен – произрастают совместно, либо чередуются). Южная площадка находится на Окско-Тешинской низменности, являющейся северной частью Окско-Мокшинской низины, относится к подзоне широколиственных лесов лесной зоны, зональные почвы относятся к типу серых лесных, с подтипами светло-серых лесных и серых лесных (типичных).

В радиусе 5-10 км от предполагаемых площадок строительства атомной станции с учетом анализа растительного и почвенного покрова региона и сложившегося ландшафтного облика, а также доступности для транспорта были выбраны территории отбора проб (экоучастки). Проведена геодезическая привязка экоучастков к постоянным ориентирам на местности, месторасположение участков отмечено на карте-схеме района.

На экоучастках отобраны пробы почв, подстилки и растительности. Для оценки распределения радионуклидов по глубине почвенного профиля отбор проб почв естественного сложения (непаханых или старопахотных) проводился с площади размером 20х20 м, послойно (толщина слоя 1 см) на глубину 10 см с четырехкратным повтором, что позволило получить представительную пробу, пригодную для проведения последующих анализов. Суммарная площадь пробоотбора на участке составляла 400 см².

Проба подстилки отбиралась с площади 0,25-1 м², растительности – 1 м². Количество и видовой состав проб растительности определялось на основе геоботанического описания территории.

В районах обеих предполагаемых площадок расположения Нижегородской АЭС выбраны сети пунктов отбора проб для определения содержания радионуклидов в компонентах водных экосистем (см. рис. 3-4). Произведены отбор проб воды, донных отложений, водной и прибрежной растительности.

Рисунок 3. Карта-схема расположения пунктов отбора проб компонентов водных экосистем в районе расположения Нижегородской АЭС (Юг)

Рисунок 4. Карта-схема расположения пунктов отбора проб компонентов водных экосистем в районе расположения площадки (Север) Нижегородской АЭС

Радиометрический и спектрометрический анализ проб показали, что значения удельной активности ¹³⁷Cs в верхних слоях почв участка «Север» составляют от 10,4 Бк/кг до 35,9 Бк/кг, на участке «Юг» – не более 65 Бк/кг. Содержание ¹³⁷Cs в компонентах наземных экосистем незначительно и не превышает значений, которые регистрируются на незагрязненных территориях Европейской части Российской Федерации.

Мощность дозы гамма-излучения на местности составила от 0,030 мкЗв/ч до 0,087 мкЗв/ч.

В пробах воды, отобранных в обоих районов предполагаемого расположения АЭС, уровень содержания ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr находился ниже величины минимально измеряемой активности – 4,0 Бк/л и 2,5 Бк/л соответственно. Содержание трития – менее 10 Бк/л.

Максимальная удельная активность ¹³⁷Cs в донных отложениях водных объектов на площадке «Север» составляла 55 Бк/кг, на площадке «Юг» – 28,4 Бк/кг, что соответствует фоновому содержанию этого радионуклида в водоемах. Содержание естественных радионуклидов ⁴⁰K, ²²⁶Ra и ²³²Th в пробах донных отложений соответствует их содержанию в природных водных объектах России. Удельная активность ⁹⁰Sr – менее 2,5 Бк/кг.

Содержание ¹³⁷Cs в пробах высших водных растений не превышало 12,1 Бк на 1 кг воздушно-сухой массы на площадке «Север» и 17,6 Бк/кг на участке «Юг». Значение удельной активности ⁹⁰Sr в пробах было менее 3,0 Бк/кг (величины минимально измеряемой активности).

Значения удельных активностей ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в пробах продуктов питания также не достигали порога чувствительности измерительной аппаратуры.

Использование ГИС-технологий

В ходе проведения экологической экспертизы проекта строительства атомной станции, а при строительстве и эксплуатации - экологического мониторинга, накапливается большой массив координатно-привязанных данных, которые необходимо проанализировать и далее сделать прогноз об экологической обстановке в регионе расположения атомной станции на будущие десятилетия. Для обработки полученных данных, решения аналитических задач при проведении мониторинга и создания базы данных все более широкое распространение получают геоинформационные системы (ГИС) – интегрированные в единой информационной среде электронные пространственно-ориентированные изображения (карты) и базы данных. ГИС хранит информацию в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе географического положения. Каждый слой состоит из данных на определенную тему. Каждый слой-карту можно просматривать по отдельности, а можно совмещать сразу несколько слоев, или выбирать отдельную информацию из различных слоев и выводить ее на карту. Также можно моделировать различные ситуации, всякий раз получая изображения в соответствии с поставленной задачей. Программное обеспечение ArcGIS позволяет визуализировать (представить в виде цифровой карты) большие объёмы статистической информации, имеющей географическую привязку.

Таким образом, для организации системы экологического мониторинга и для прогнозирования экологической обстановки в районе расположения АЭС будущее – за ГИС-технологиями.

Заключение

Результаты выполнения радиационно-экологических исследований, проведенных для обоснования экологической безопасности проектируемой Нижегородской атомной станции, являются основой для организации системы экологического мониторинга региона при эксплуатации АЭС.

Литература

1. НП-032-01. Размещение атомных станций. Основные критерии и требования по обеспечению безопасности. Москва , 2002.
2. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99), СП 2.6.1. 758-99. Минздрав России, 1999.
3. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99), СП 2.6.1.799-99. Москва , 2000.
4. Ионизирующее излучение. Радиационная безопасность. Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций (СП АС-03). СанПин 2.6.1.24-03. Москва , 2003.
5. Практическое пособие к СП 11-101-95 по разработке раздела «Оценка воздействия на окружающую среду при обосновании инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений». ГОССТРОЙ России, ГП «ЦЕНТРИНВЕСТпроект», Москва, 1998.
6. Проведение полевых исследований и лабораторных измерений по определению содержания радионуклидов в компонентах окружающей среды региона Нижегородской АЭС. Аннотационный отчет по договору № 96-07/2008//08111/380-5388. ЗАО «Альянс-Гамма», Москва, 2008.
7. Радиационная обстановка на территории Нижегородской области в 2003-2007 гг. Обзор. Росгидромет., ГУ «НПО «Тайфун»., ИПМ. Обнинск, 2008.

По материалам доклада на семинаре «Вопросы экологической безопасности при проектировании, строительстве и эксплуатации АЭС» (ОАО «Атомэнергопроект», Москва, 20.05.2009)