Глава 3. Возможности картографирования радиационного загрязнения атмосферного воздуха

Карты радиационной обстановки получили широкое распространение после Чернобыльской катастрофы. При этом была использована приборная и методическая база, сложившаяся за долгие годы радиометрических съемок при геологических исследованиях, а также в атомной промышленности и энергетике.

При изучении радиационной обстановки используют полевые и дистанционные методы. Измерение уровней гамма-фона проводится с помощью радиометров (дозиметров), при выполнении наземных маршрутов с заданной густотой расположения точек, либо дистанционно (с летательных аппаратов, оборудованных соответствующими приборами).

Единицы измерения радиоактивности. Исходной величиной в системе СИ является беккерель (Бк) — 1 распад в секунду.

Дозой облучения называется количество энергии излучения, переданной тканям организма.

Поглощенные дозы измеряются в греях (Гр), I грей равен 1 джоулю на килограмм массы. Однако при одинаковой поглощенной дозе α-излучение в 20 раз опаснее, чем β- и γ-излучение. Скорректированная с учетом этого доза называется эквивалентной дозой, измеряемой в зивертах (Зв).

Широко используются также внесистемные единицы, такие как кюри, бэр, рад.

В кюри (Ки) измеряется количество предстоящих радиоактивных распадов, с учетом количества и изотопного состава радиоактивных веществ, 1 кюри соответствует числу распадов в 1 грамме 226Ra, равняющееся 3,7-1010 Бк.

Рад — единица поглощенной дозы: 1 рад = 0,01 Гр.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) — единица эквивалентной дозы: 1 бэр = 0,01 Зв. Безопасной дозой для взрослого человека, подверженного воздействию излучений в связи с профессиональной деятельностью, считается 50 миллизивертов (мЗв) в год. Уровень радиоактивного загрязнения измеряется в Ки/км2.

Загрязненной считается территория, содержащая 1 Ки/км2 и более.

Рентген — внесистемная единица измерения энергии экспозиционной дозы ионизирующих излучений, определяемой по ионизирующему воздействию на воздух. Дозе в один рентген соответствует образование 2,08-109 пар ионов в 1 см3 воздуха при нормальных условиях. Интенсивность излучения чаще всего измеряется в рентгенах в час.

Измерение уровней радиоактивности. В отличие от выбора представительных точек при других видах полевых исследований, измерения гамма-фона обычно проводят в узлах геометрически правильных сеток. В результате выявляется общий уровень радиационного фона (обычно в мкр/ч), обусловленный как естественными причинами, так и техногенным загрязнением: выпадением аэрозолей, образовавшихся при ядерных испытаниях и авариях; аномалиями от локальных источников. В пределах выявленных участков повышенного фона для определения их происхождения и степени опасности определяется (на основе отбора и анализа проб) содержание отдельных радионуклидов в поверхностном слое почв, донных отложениях, растительных тканях.

Картографическое представление результатов. Радиационная обстановка обычно характеризуется на картах с использованием способа изолиний. Изолиниями могут передаваться уровни гамма-фона, содержание отдельных радионуклидов, мощность дозы облучения за определенный период. Аномалии, не выражающиеся в масштабе карты, обозначаются значками. В результате исследований изотопного состава радионуклидов создаются карты радиационного загрязнения, на которых характеризуется общее содержание радионуклидов в почвах и донных отложениях, обычно в кюри на км2. На упрощенных картах, ориентированных на массовую аудиторию, иногда изображаются ареалы радиационного загрязнения, в том числе без количественной характеристики. [1]

Экологическая карта загрязнения атмосферного воздуха при аварии на АЭС будет относится к оценочному типу.

Рассмотрим примеры:

Оценочные карты создаются для отображения оценки различных природных объектов и природных условий в целом с точки зрения их использования в определенных целях, так же отражаются уровни антропогенных воздействий на окружающую среду. Все уровни антропогенных условий отражаются относительно определённой нормы (нормативы ПДК опасных веществ в атмосферном воздухе и другие нормативы). [2]

Авария, аналогичная катастрофе на японской АЭС Фукусима-1, может случиться и в России. Тогда, по оценкам Гринпис, из-за радиоактивного загрязнения в зоне выселения могут оказаться десятки и сотни тысяч человек, проживающих у каждой из атомных станций и попадающих в зону риска выселения.

В России ежегодно на АЭС случается не менее десяти инцидентов, когда срабатывает аварийная защита и глушится реактор. Для последующей остановки работы системы охлаждения АЭС (как это было в Японии) совсем необязательно, чтобы на нее обрушилось цунами. По оценкам Гринпис, в случае наихудшего, даже с точки зрения атомщиков, сценария в зону выселения или с правом на выселение попадают такие города как Сосновый Бор (67 тысяч человек), Нововоронеж (35 тысяч человек) Цимлянск (14 тысяч человек). В непосредственной зоне выселения оказывается Удомля (35 тысяч человек). Речь идет о населенных пунктах, расположенных в зоне риска вблизи десяти действующих, четырех строящихся и восьми проектируемых атомных станций Росатома. Сделанная оценка консервативна и с учетом всех допущений зоны выселения будут значительно выше. Можно с уверенностью говорить о том, что в зоне риска выселения оказываются все города в 15-километровой зоне от атомных станций, в т.ч. Балаково (198 тысяч человек), Курчатов (47 тысяч человек). Оценка условий распространения радиации сделана на основе расчетов, выполненных для проектируемой Белорусской АЭС с энергоблоками самого «последнего и безопасного» дизайна ВВЭР-1200, при так называемой «запроектной аварии». Расчет для Белорусской АЭС был сделан Министерством энергетики республики Беларусь. Зонирование было сделано на основе российского закона «О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС». При распространении радиоактивного облака (по сценарию в холодный период года), длина следа на котором необходимо будет произвести отселение (плотность загрязнения цезием-137 свыше 15 Кюри/км²) может составить 20 км (при распространении на северо-восток), при северном распространении следа длина радиоактивного следа составит свыше 30 км. Необходимо учитывать, что цифры, взятые за основу сценария Белорусской АЭС крайне занижены: предполагается, что выброс цезия-137 будет в 1000 раз меньше, чем в Чернобыле. Однако недавняя авария на Фукусиме-1, по оценкам некоторых экспертов, показала, что выброс цезия составил не в 1000, а в 10 раз меньше. Кроме того, многие действующтие атомные станции однозначно дадут больший выброс радиации, например, три АЭС (Ленинградская, Курская, Смоленская) с 11-ю реакторами чернобыльского типа. Помимо цезия, может идти речь и о более опасном загрязнении плутонием, для которого критерии выделения зон выселения более жесткие. [3]

Зонирование загрязненных территорий в соответствии с российским законодательством: зона отселения начинается при превышении загрязнения цезием-137 — свыше 15 Кюри/км², а зона проживания с правом на отселение начинается от 5 Кюри/км². Ниже представлены оценочная карта возможного радиоактивного загрязнения, которое может случиться, если авария произойдет на Ростовской АЭС.

Рис. 1. Зонирование загрязненных территорий [3]

Рис 2. Оценочная карта возможного радиактивного загрязнения на Ростовской АЭС [3]

Прогнозные карты - эти карты являются развитием оценочных карт, поскольку географическое прогнозирование предполагает учет естественных претензий и природных комплексов и изменений, обусловленных воздействием производства на природные условия. [2]

После аварии на Чернобыльской АЭС радионуклидному загрязнению на территории России подверглись Брянская, Тульская, Орловская и Калужская области. Эти территории прилегают к северной границе Украины и находятся на расстоянии 100 – 550 км от источника выброса радиоактивных веществ.

При подготовке карт современного загрязнения территории России радионуклидами, проводились комплексные исследования, которые включали оценку распределения цезия-137, стронция-90 и трансурановых элементов по почвенному профилю. Было установлено, что радиоактивные вещества все еще содержатся в верхнем 0-20 см слое почвы. Таким образом, радионуклиды находятся в корнеобитаемом слое и вовлекаются в биологические цепи миграции. Максимальные уровни загрязнения территории России стронцием-90 и плутонием-239,240 чернобыльского происхождения находятся в западной части Брянской области – где уровни загрязнения по 90Sr составляют порядка 0,5 Кюри/кв.км, а 239, 240Pu – 0,01 – 0,1 Кюри/кв.км.

Брянская область является самой неблагополучной в радиационном плане. Западные районы районы области еще долгое время будут загрязнены радиоизотопами цезия. По прогнозным оценкам в 2016 году, в районе населенных пунктов Новозыбков, Злынка, уровни поверхностного загрязнения цезия-137 будут достигать 40 Кюри на квадратный километр. [4]

Рис. 3. Карта загрязнения территории Брянской области цезием-137 (по состоянию на 1986 год) [4]

Рис 3. Карта прогнозного загрязнения территории Брянской области (по состоянию на 2016 год) [4]

Также в пример прогнозной карты можно рассмотреть аварию на АЭС Фукусима в 2011г.

Рис. 5. Карта возможной зоны радиационного загрязнения аварии АЭС Фукусима-1 в Японии [5]

По карте видно, что радиационное облако может достичь до западного побережья США за 10 дней.

В связи со сложностью проблемы оценки радиоэкологической ситуации на территориях, загрязненных радионуклидами, и прогноза её развития во времени, актуальным является вопрос применения геоинформационных систем, как мощного инструмента для моделирования, управления разнородными базами данных и визуализации прогнозных результатов.

При решении задач, связанных с оценкой радиоэкологической обстановки ГИС-технологии позволяют за короткий промежуток времени и с минимальными затратами спрогнозировать динамические процессы на территории загрязненного региона и представить результаты в виде, удобном для дальнейшего принятия решений.

Дата добавления: 2015-09-06