авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования закономерностей загрязнения окружающей среды в результате утечки радионуклидов из хранилища жидких ради

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Щукин Алексей Павлович

Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования закономерностей загрязнения окружающей среды в результате утечки радионуклидов из хранилища жидких радиоактивных отходов

(на примере Нововоронежской АЭС)

05.14.03 «Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в филиале ФГУП концерн «Росэнергоатом» «Нововоронежская атомная станция» Федерального агентства по атомной энергии

Научный руководитель кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

Иванов Евгений Анатольевич

Научный консультант кандидат физико-математических наук

Серебряков Борис Ефимович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник

Козлов Владимир Федорович

кандидат технических наук

Корчагин Юрий Павлович

Ведущая организация Государственный научный центр -

Институт биофизики ФМБА России

Защита состоится 14 ноября 2007 г. в 11 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета К 201.001.01 при ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций» (ОАО «ВНИИАЭС») по адресу: 109507, г. Москва, ул. Ферганская, 25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО «ВНИИАЭС».

Автореферат разослан 10 октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., ст.н.с. Б.Я.Березин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Хранение радиоактивных отходов сопряжено с проблемой выхода радионуклидов в окружающую среду и возможного облучения населения. Такие инциденты практически постоянно происходят, отличаясь только масштабом загрязнения территорий. Самым значительным событием в этом плане была авария на ПО “Маяк” в 1957 г., когда произошел взрыв хранилища жидких отходов (ХЖО). Тогда радиоактивному загрязнению подверглась большая территория, расположенная в Челябинской и Свердловской областях, на которой проживало около 360 тысяч человек.

Авария на ПО “Маяк” сопровождалась атмосферным выбросом радионуклидов, однако чаще всего при инцидентах на хранилищах как жидких, так и твердых радиоактивных отходов происходит загрязнение подземных (грунтовых) вод. Именно такой инцидент произошел на ХЖО-2 Нововоронежской АЭС (НВАЭС) в 1985 г.

Из анализа многолетнего опыта эксплуатации зарубежных и отечественных радиационных объектов (в том числе АЭС) можно сделать вывод, что утечки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) их ХЖО при длительном их хранении на территории этих объектов не являются редким событием.

Тем не менее, в литературе практически полностью отсутствует информация о результатах исследования радиационных последствий фактических утечек ЖРО из хранилищ радиоактивных отходов в окружающей среде, что не позволяет получить объективную оценку безопасности хранения жидких радиоактивных отходов и принимать научно-обоснованные решения по минимизации радиационных последствий утечек ЖРО для персонала, населения и окружающей среды.



Цели исследования

Целями настоящей работы является:

1) Определение причин утечки ЖРО из ХЖО-2, анализ мероприятий по ее локализации и оценка количества радионуклидов, поступивших в окружающую среду.

2) Анализ радиационной обстановки в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2 НВАЭС, обоснование объема и периодичности радиационного контроля.

3) Расчетно-теоретические исследования переноса 60Со с грунтовыми водами от ХЖО-2 к р. Дон, распространения этого радионуклида в реке и облучения населения, связанного с поступлением 60Со в р. Дон.

4) Исследование эффективности гидрогеологических и геохимических защитных барьеров и инженерных сооружений, препятствующих распространению радионуклидов из ХЖО-2 в р. Дон.

5) Оценка эффективности реабилитационных мероприятий в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2 и разработка рекомендаций по реабилитационным работам на атомных станциях концерна “Росэнергоатом”.

Положения, выносимые на защиту

1 Анализ причин утечки ЖРО из ХЖО-2 НВАЭС (1985 г.) и оценка поступления радионуклидов в окружающую среду.

2 Результаты широкомасштабного экспериментального исследования загрязнения окружающей среды и оценки поступления 60Со в р. Дон и в другие поверхностные водоемы.

3 Результаты расчетно-теоретического исследования закономерностей загрязнения грунтовых и поверхностных вод и оценка облучения населения, связанного с поступлением 60Со в р. Дон.

4 Оценка эффективности природных и техногенных защитных барьеров на пути распространения радионуклидов с грунтовыми водами в р. Дон.

5 Обоснование и эффективность реабилитационных мероприятий по локализации последствий утечки ЖРО из ХЖО-2.

Научная новизна исследования

1 Впервые реализован комплексный подход к ретроспективной, современной и прогнозной оценкам радиационных последствий утечки ЖРО из ХЖО на примере инцидента на Нововоронежской АЭС (1985 г.).

2 Впервые в России при проведении исследований использованы экспериментальные и расчетно-теоретические результаты работ отечественных и зарубежных авторов по вопросам миграции радионуклидов с грунтовыми водами, учитывающие геохимические процессы трансформации ионов 60Со, а также переноса радионуклидов в водных системах и формирования радиационной обстановки в результате утечки радионуклидов за пределы радиационных объектов.

3 При выполнении работы получены следующие новые результаты:

  • оценено поступление долгоживущих радионуклидов (60Со, 90Sr, 134Cs и 137Cs) в зону аэрации ХЖО-2 на основе анализа причин утечки ЖРО из ХЖО-2;
  • оценена эффективность мероприятий по локализации последствий утечки ЖРО из ХЖО-2;
  • выявлены закономерности миграции 60Со с грунтовыми водами к местам разгрузки и его переноса в р.Дон;
  • оценена эффективность природных и техногенных защитных барьеров на пути распространения радиоактивных веществ с грунтовыми водами;
  • обоснованы рекомендации по объему и периодичности радиационного контроля в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2;
  • оценена радиационная обстановка в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2;
  • обоснованы реабилитационные мероприятия в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2.

Практическая значимость работы

Приведенные в диссертационной работе результаты были использованы в материалах по обоснованию и выполнению “Плана мероприятий по дальнейшей реабилитации участка радиоактивного загрязнения в районе сбросного канала 1,2 энергоблоков санитарно - защитной зоны и ХЖО-2 Нововоронежской АЭС”, утвержденного концерном “Росэнергоатом”. Практическая ценность работы состоит в том, что использование приведенных в диссертации результатов позволило обеспечить эффективное проведение реабилитационных мероприятий в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2 НВАЭС (исключены необоснованное облучение персонала и случайное облучение населения, снижено поступление радионуклидов в водные системы с разгружающейся загрязненной грунтовой водой).

В диссертационной работе сделан важный практический вывод об особом влиянии водно-химического режима (присутствие комплексообразователей в ЖРО) на способность радионуклидов к ускоренной миграции в зоне аэрации и водоносном горизонте.

Разработан и обоснован “Регламент комплексного контроля участка радиоактивного загрязнения в районе ХЖО-2 НВАЭС”.

Приведенные в диссертации результаты комплексной оценки радиационных последствий утечки ЖРО из ХЖО-2 НВАЭС являются исходной информацией для обоснования экологической безопасности действующих и проектируемых хранилищ радиоактивных отходов концерна “Росэнергоатом” проектными, научно-исследовательскими и изыскательскими организациями. В диссертации обосновано предложение о внесении изменений в проект строительства энергоблока № 6 НВАЭС.

На основе полученных в диссертации результатов была подготовлена и регулярно направлялась справочная документация в адрес органов государственной власти, местного самоуправления, надзорных органов, общественных организаций, средств массовой информации и т.д. с информацией о радиационно-гигиенической обстановке в зоне влияния утечки ЖРО.

Апробация результатов исследования

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, симпозиумах и совещаниях: Пятая международная конференция “Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики” (Москва, 19-21 апреля 2006 г.), XI Международный симпозиум “Урал атомный, Урал промышленный” (Екатеринбург, 7-11 февраля 2005 г.), Международный Региональный семинар МАГАТЭ по теме “Применение методологии оценки безопасности для определения предельной активности приповерхностных сооружений по захоронению” (Москва, 29 ноября – 3 декабря 2004 г.), V Международная научно-техническая конференция «Обращение с радиоактивными отходами» (Москва 22-24 ноября 2005 г.), Международное совещание Рабочей группы по снятию с эксплуатации МХО “Интератомэнерго” (Германия, Грайсфольд, 6-11 июня 1998 г.), ежегодные межведомственные совещания по вопросам радиологических последствий утечки ЖРО из ХЖО-2 Нововоронежской АЭС (1985 г.), проводимые в период с 2001-2007 гг. в следующих организациях: ВНИИАЭС, ГНЦ - Институт биофизики, НПО “Тайфун”, ВНИИСХРАЭ (Обнинск), Воронежский государственный университет (Воронеж), Нововоронежская АЭС (Нововоронеж).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано семь научных работ: две статьи в журнале “Атомная энергия” (журнал по перечню ВАК), статья в журнале “Ядерные измерительно-информационные технологии” и четыре тезиса докладов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 118 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 74 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель работы, ее научная новизна, представлены объект и предмет исследования, методологическая и теоретическая основа исследования, а также практическая значимость диссертации.

В главе 1 выполнен анализ причин утечки ЖРО из ХЖО-2 НВАЭС и мероприятий по ее локализации. Анализ возможных причин поступления 60Co в район сбросного канала первой очереди НВАЭС показал, что, учитывая масштабы выявленного загрязнения и расположение мест разгрузки 60Co с подземными водами, источником загрязнения является утечка в грунт 480 м3 жидких радиоактивных отходов из емкости А-01/4 ХЖО-2 в марте 1985 г.

Оценка активности 60Co и 137Cs, поступивших в грунт с протечкой, выполнена по двум независимым вариантам расчета, неопределенность каждого из которых составляет 35 %. Результаты альтернативных расчетов совпадают в пределах указанных неопределенностей. Принято, что активность 60Co, вышедшая за пределы ХЖО-2, составила 76 ТБк (2050 Ки), а активность 137Cs 15 ТБк (390 Ки). При этом, вследствие сорбции на песках, 137Cs локализован в грунте под и вблизи ХЖО-2, а 60Со, находясь в растворе в виде анионного комплекса с трилоном Б, в песке не задерживался, проник до водоупорного слоя и мигрировал с подземными водами.

Утечка из ХЖО-2 обнаружена 02.09.1985 при регламентном контроле воды наблюдательных скважин. Позднее обнаружение утечки значительно снизило эффективность работ по локализации ее последствий путем откачки подземных вод из наблюдательных скважин №№ 34, 61 и 102 в период с октября 1986 г. по февраль 1991 г.

Основными причинами возникновения утечки из ХЖО-2 НВАЭС являются:

- недостатки проекта, выразившиеся в неверном выборе исходных данных по солевому составу кубового остатка, и отсутствии в проекте решений по контролю активности протечек из емкостей, содержащих ЖРО;

- замена следящего сигнализирующего уровнемера на поплавковый, что снизило эффективность контроля за уровнями отходов в емкостях, при этом нарушено требование п. 13.14 СП АЭС-79;





- изменение технологической схемы откачки приямка № 12 без согласования с Генпроектировщиком и внесения соответствующих изменений в инструкцию по эксплуатации ХЖО-2;

- ошибка персонала, выразившаяся в том, что при отключении погружного насоса не была разобрана схема откачки воды из приямка № 12.

В настоящее время за пределами здания ХЖО-2 находится около 10 ТБк (270 Ки) 137Cs и около 7,4 ТБк (200 Ки) - 60Co, причем 137Cs за счет сорбции на грунте сосредоточен под зданием ХЖО-2 и на локальном участке вблизи хранилища.

В главе 2 проведен анализ радиационной обстановки в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2 НВ АЭС.

До 2001 г. исследования последствий инцидента проводилось только силами НВАЭС с привлечением специалистов из научных институтов. По наблюдательным скважинам было получено, что загрязнение водоносного горизонта 60Со локализовано в основном в пределах ХЖО-2. По направлению к р. Дон концентрация меняется на порядок на расстоянии около сотни метров. Этот факт дал основание в 1994 г. сделать неверный вывод, что распределение 60Со стабилизировалось, и нет опасности попадания радионуклида в р. Дон. Однако, уже в 1995 г. Лабораторией внешнего радиационного контроля НВАЭС был зафиксирован факт появления высоких значений накопленной активности 60Со в гидробионтах р. Дон (в основном в водорослях). К 2000 г. стало ясно, что произошло загрязнение донных отложений устья сбросного канала, а также донных отложений канала на рыбхоз, расположенных ниже водораспределительной шандоры.

С целью выяснения причин и масштабов указанного локального радиоактивного загрязнения в санитарно-защитной зоне специалистами ВНИИАЭС, ГНЦ-ИБФ, НПО “Тайфун” была разработана «Программа исследований по выявлению причин и масштаба радиоактивного загрязнения в районе сбросного канала I очереди Нововоронежской АЭС», которая была утверждена 15.01.2001.

Для обеспечения согласованных действий и повышения эффективности выполнения Программы, организациями-соисполнителями в марте 2001г. была организована Комплексная экспедиция в составе ВНИИАЭС, НПО “Тайфун” и ГНЦ-ИБФ, результаты деятельности которой регулярно рассматривались на заседаниях рабочей группы по НВАЭС. С 2001 г. изучение последствий утечки ЖРО из ХЖО проводилось Нововоронежской АЭС и Комплексной экспедицией концерна “Росэнергоатом”. При этом исследовании получены экспериментальные результаты по загрязнению окружающей среды, связанные с инцидентом на ХЖО-2 (1985 г.):

По измерениям активности 60Со в скважинах определена скорость миграции аниона 60Со, которая совпадает с истинной скоростью фильтрации грунтовых вод. Вблизи ХЖО-2 эта скорость составляет (30 40) м/год, при приближении к р. Дон скорость миграции увеличивается. Средняя скорость миграции от ХЖО-2 до устья сбросного канала составляет около 70 м/год.

Скважинные измерения активности 60Со позволили исследовать морфологию распространения 60Со в зоне аэрации и в водоносном горизонте. При этих исследованиях пробурено 12 наблюдательных и 8 разведочных скважин, часть наблюдательных скважин используется для оценки поступления 60Со в р. Дон.

Получено, что 60Со в грунтовых водах существует в двух основных формах: в сорбирующейся катионной и в несорбирующейся анионной форме, в соединении с этилендиаминтетрауксусной кислотой (EDTA). Вблизи ХЖО-2 60Со в основном находится в катионной форме, в разгружающихся в р. Дон грунтовых водах 60Со находится в основном в анионной форме. Максимальная активность 60Со в водоносном горизонте до сих пор наблюдается вблизи ХЖО-2.

Кроме устья сбросного канала выявлены следующие места разгрузки загрязненных 60Со грунтовых вод в поверхностную гидросеть:

  • непосредственно в р.Дон выше устья сбросного канала;
  • в отводной канал на рыбхоз ниже шандоры;
  • в сбросной канал ниже каскадного водосброса;
  • в 2004 г. выявлен вновь образовавшийся источник поступления 60Со в сбросной канал выше каскадного водосброса, связанный с уменьшением уровня воды в канале из-за уменьшения водопотребления НВАЭС.

На основе полевых экспериментальных работ разработан и обоснован “Регламент комплексного контроля участка радиоактивного загрязнения в районе ХЖО-2 НВАЭС”, проводится ежегодная корректировка «Регламента…».

Разработан алгоритм расчета поступления 60Со в р. Дон с учетом всех мест разгрузки, этот алгоритм включен в «Регламент…». За 2001 – 2004 гг. поступление 60Со в р. Дон не превышало 7,4.1010 Бк/год (2 Ки/год), что значительно меньше допустимого сброса (ДС), равного 6,21011 Бк/год (17 Ки/год).

Результаты оценки поступления 60Со в р. Дон, выполненные согласно «Регламента…», совпадают с независимой оценкой, сделанной в 2004 г. по измерению активности 60Со в воде р. Дон.

В 2005 г. было отмечено увеличение поступления 60Со в р. Дон, связанное с уменьшением уровня воды в сбросном канале.

Проводится оценка поступление 60Co в пруды рыбхоза, которая рассчитывается, как произведение удельной активности воды в канале на расход воды в канале. Получаемые таким образом оценки поступления 60Co в пруды рыбхоза оказываются ниже соответствующего норматива ДС (7108 Бк/год или 0,019 Ки/год).

Проведено исследование распространение других радионуклидов в водоносном горизонте. Максимальное наблюдаемое содержание 90Sr в воде скважин в 7 раз, а изотопов плутония на четыре порядка величины ниже соответствующих уровней вмешательства. Удельная активность 137Сs в ближайших к ХЖО-2 скважинах больше УВ.

Обнаружена аномально высокая скорость миграции 137Сs с грунтовыми водами, которая пока не нашла ни теоретического, ни экспериментального объяснения. Аномальным в поведении 137Cs является наличие его в месте разгрузки грунтовых вод в устье сбросного канала, на расстоянии около 700 м от ХЖО-2, где его удельная активность в грунтовых водах в сотни раз больше активности в р. Дон, но в 20 раз меньше УВ.

Проведены широкомасштабные исследования поверхностной гидросферы. Содержание 60Со в фильтрате воды поверхностных водоемов (сбросной канал, канал на рыбхоз, р.Дон), как правило, не превышает 1 Бк/кг. Основная активность 60Со сосредоточена в донных отложениях и во взвеси.

Результаты полевых работ по обследованию р. Дон от НВАЭС до Цимлянского водохранилища показали, что на взвеси и в донных отложениях 60Со регистрируется на расстоянии до 280 км, а в растворе – до 15 км (минимально детектируемая активность по воде 310-3 Бк/кг, на взвеси (12)10-4 Бк/кг воды, в донных отложениях (0,10,5) Бк/кг сухого веса). Влияние утечки ЖРО из ХЖО-2 (1985 г.) на радиоактивное загрязнение Цимлянского водохранилища не обнаружено. По оценкам содержание 60Со в донных отложениях от НВАЭС до Цимлянского водохранилища составляет примерно 1,01011 Бк (2,7 Ки).

Исследовано загрязнение донных отложений в местах разгрузки грунтовых вод (устье сбросного канала, русло р. Дон выше устья, канал на рыбхоз ниже шандоры).



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.