Введение к работе
Актуальность темы исследования. Увеличение числа ядерных объектов, сроки эксплуатации которых уже завершились или завершаются в ближайшее время, объективно способствуют росту масштабов их утилизации, являющейся завершающим этапом их жизненного цикла. Вместе с тем этот этап характеризуется значительными рисками утечки радиации, последствия которой могут проявляться в виде потерь здоровья и жизни людей, утраты материальных и природных ресурсов, вывода из оборота территорий и других видов ущербов.
Снижение уровня радиационных рисков, в свою очередь, предполагает необходимость разработок и внедрения в практику систем обеспечения безопасности жизнедеятельности в районах проведения утилизации ядерных объектов. Основными функциями таких систем являются: сбор и обработка информации о радиационной обстановке, оценка рисковых характеристик возникновения аварийной ситуации, прогнозирование радиационной обстановки, оценка радиационных рисков и связанных с ними потерь, разработка обоснованных рекомендаций по применению экстренных мер по защите от радиации населения и формированию стратегий по обеспечению безопасной жизнедеятельности и реабилитации загрязненных объектов и территорий, координация работ различных служб и подразделений, в рамках общего управления сложившейся чрезвычайной ситуацией. Выполнение этих функций предполагает использование адекватных их содержанию систем аналитического обеспечения управления радиационной безопасностью. Вместе с тем, в научной литературе подходы к разработке таких систем освещены крайне недостаточно, что обусловлено относительной новизной проблемы обеспечения радиационной безопасности при утилизации ядерных объектов, различные типы которых характеризуются значительной спецификой как технологий их утилизации, так и связанных с ними рисков радиационных аварий. В немалой степени это относится к судам с ЯЭУ, в процессе утилизации которых могут иметь место самопроизвольные цепные реакции, сопровождающиеся выбросом значительного количества радионуклидов в атмосферу, утечки радиации в акваторию, вызванные нарушениями герметичности бассейнов-хранилищ, ОТВС, береговых (плавучих) емкостей для сбора и хранения средне- и высокоактивных ЖРО. Такая ситуация обусловлена тем, что суда с ЯЭУ, как и инфраструктура их утилизации, относятся к объектам так называемого ядерного наследия, которые проектировались при существовавших около полувека назад ограничениях по радиационной безопасности, не соответствующих современным требованиям.
Необходимость совершенствования разработок в области аналитического обеспечения управления безопасностью при утилизации судов с ЯЭУ и предопределяет актуальность тематики данного диссертационного исследования.
Степень научной разработанности проблемы
В научной литературе опубликовано достаточно большое количество работ как российских, так и зарубежных специалистов, в которых рассматриваются подходы к решению проблем обеспечения безопасности при авариях на ядерных объектах, сопровождающихся утечкой радиации. Среди них можно выделить работы Р.М. Алексахина, Р.В. Арутюняна, А.И. Бахметьева, Л.А. Большова, Р.П. Бурко, Н.Н. Линге, Т. Кази, Р.М. Остместора, О. Павловского, А.Н. Панова, У.К. Портера, А. Пугаченко, В.И. Рачкова, А.П. Семенова, А.П. Феоктистова, Ч.Д. Фергюсона, Д.А. Ходека и некоторых других.
Эти подходы, учитывающие особенности радиационного воздействия радиации на окружающую среду и человека, в определенной степени базируются на концепции приемлемого риска, лежащей в основе управления техногенными и природными чрезвычайными ситуациями. Особенности этой концепции достаточно детально рассматривались в работах В.А. Акимова, В.Т. Алмырова, В.Н. Буркова, Я.Д. Вишнякова, Ю.Л. Воробьева, А.А. Гусева, В.И. Данилова-Данильяна, Е.Е. Ковалева, А.И. Попова, Г.П. Серова, Н.П. Тихомирова, Э. Дж. Хенли, А.В. Шапкина и ряда других авторов.
Вместе с тем, причины и последствия аварий при утилизации судов с ЯЭУ, сопровождающихся утечкой радиации, имеют определенные особенности, обусловливающие необходимость совершенствования уже имеющихся научно-практических разработок в сфере обеспечения радиационной безопасности. К их числу можно отнести аварийные ситуации при затоплении судов, возможность СЦР при нарушениях технологий перегрузки ядерного топлива, специфические закономерности распространения радиации в водной и воздушной средах, обусловленные характером природных процессов в зонах распространения предприятий по утилизации судов и объектов инфраструктуры их обеспечения, относительно небольшие объемы радиоактивных выбросов и утечек, близкую расположенность населенных пунктов к местам утилизации и некоторые другие. Эти особенности предъявляют определенные требования к обеспечению безопасности при утилизации судов с ЯЭУ, связанные с необходимостью раннего обнаружения места утечки радиации, оперативного выявления закономерностей ее распространения, оценкой эффектов воздействия радиации на человека, использования мер защиты, адекватных радиационной угрозе, и другими аспектами. Реализация этих требований обусловливает целесообразность совершенствования аналитического обеспечения управления радиационной безопасностью при утилизации судов с ЯЭУ на основе разработок систем поддержки и принятия решений, выполняющих основные функции по обнаружению, измерению, оценке воздействия радиации на человека, формированию рациональной структуры мероприятий по защите от радиации и реабилитации территорий.
Недостаточная разработанность этой проблематики и предопределила цели и задачи данной работы.
Цель диссертационного исследования состоит в разработке и совершенствовании систем аналитического обеспечения управления радиационной безопасностью в районах размещения предприятий, утилизирующих суда с ядерными энергетическими установками, адекватных по составу выполняемых ими функций и затратам сценариям проявления и последствиям аварийных ситуаций в ходе утилизации.
Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
- определена структура возможных сценариев проявления аварийных ситуаций при утилизации судов с ЯЭУ, сопровождающихся утечкой радиации;
- предложена структура функций обеспечения радиационной безопасности в районах утилизации судов с ЯЭУ;
- разработаны подходы к оценке радиационных последствий аварий при утилизации судов с ЯЭУ, обусловленных закономерностями распространения радиоактивных веществ в воздушной и морской средах;
- разработаны подходы к оценке показателей риска радиационного загрязнения окружающей среды вследствие аварий в процессе утилизации судов с ЯЭУ;
- разработаны методы формирования оптимальных стратегий по обеспечению безопасности населения при авариях в процессе утилизации судов с ЯЭУ;
- разработана структура системы информационно-аналитического обеспечения управления радиационной безопасностью при утилизации судов с ЯЭУ, и сформулированы предложения по ее инструментальному обеспечению;
- с использованием реальных и экспериментальных данных о последствиях радиационных аварий при утилизации судов с ЯЭУ получены оценки связанных с этими авариями экономических издержек.
Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследования рассматриваются технологии утилизации судов с ЯЭУ, характерные для них риски утечки радиации и их экономические последствия в районах ее проведения.
Предметом исследования являются модели и методы оценки и управления рисками аварий, сопровождающихся выбросами радиации, формирования закономерностей распространении радиации в ОС и разработки стратегий по устранению последствий радиоактивного загрязнения территорий.
Теоретической и методологической основой исследования являются труды отечественных и иностранных ученых и специалистов по проблемам обеспечения безопасности, оценки и управлению радиационными рисками, оценки ущербов от радиационного загрязнения территорий, радиологического нормирования.
В ходе работы над диссертацией использовались законодательные и методологические материалы ООН, МАГАТЭ, Правительства РФ, Минатома РФ, Минприроды РФ и ряда других отечественных и зарубежных организаций, регламентирующих деятельность по обеспечению радиационной безопасности, в том числе при утилизации судов с ЯЭУ, оценке закономерностей распространения радиации с ОС.
При проведении исследования использовались методы системного анализа, теории риска, теории вероятностей и математической статистики, экономического анализа, оптимизации, модели распространения радиации в ОС.
Информационную основу исследования составили справочные и статистические материалы, отражающие нормативные оценки, расчетные и экспериментальные данные об уровне радиационного загрязнения окружающей среды в результате возможных сценариев аварий при утилизации судов с ЯЭУ, оценки стоимости мероприятий по защите населения от радиационного излучения и по ликвидации последствий радиоактивного загрязнения, санитарно-гигиенические нормативы жизнедеятельности на загрязненных территориях, принятые международными и российскими организациями (ООН, МАГАТЭ, Минздрав, Минатом и др.).
Научная новизна диссертационного исследования состоит в разработке методологических подходов к созданию систем поддержки и принятия управленческих решений по обеспечению радиационной безопасности в районах утилизации судов с ЯЭУ на основе использования адекватных радиационным угрозам и последствиям их проявления инструментальных средств, моделей и методов измерения, оценки и прогнозирования распространения радиации в окружающей среде и формирования оптимальных по критерию «затраты-выгоды» и приемлемых по уровням рисков жизнедеятельности стратегий по защите населения от радиации и реабилитации загрязненных территорий.
Наиболее существенные результаты исследования, полученные лично автором и выдвигаемые на защиту, состоят в следующем:
- на основе анализа технологии утилизации и оценок остаточной радиоактивности в активной зоне реакторов судов с ЯЭУ и объектов инфраструктуры их обеспечения систематизированы по причинам, местам происшествия, этапам процесса утилизации, последствиям и другим признакам возможные сценарии аварий, сопровождающихся утечкой радиации, и оценены возможные объемы выбросов и сбросов радиоактивных веществ при их осуществлении;
- разработана структура системы аналитического обеспечения управления радиационной безопасностью в районах утилизации судов с ЯЭУ, дифференцированная по функциям измерения, оценки и прогнозирования радиационной обстановки, оценки радиационных рисков, разработки управляющих решений по их снижению и обеспечению безопасности, координации работ по управлению чрезвычайными ситуациями в регионе;
- систематизированы по характеристикам быстродействия, точности, сложности, объемам и составу информационного обеспечения модели и методы оценки закономерностей распространения радиации в воздушной и водной средах и разработаны предложения по их использованию на различных этапах развития аварийной ситуации в задачах оценки радиационной обстановки и оценке силы воздействия радиации на человека;
- на основе расчетных и наблюдаемых данных последствий аварий оценены характеристики загрязненной территории (площадь, конфигурация, уровень радиации) и сформированы требования по элементному составу и местам размещения измерительной аппаратуры, обеспечивающей достоверное обнаружение радиоактивности в районе аварии, и предоставляющей достаточную информацию для уточнения масштабов и уровня загрязнения;
- усовершенствован теоретический подход к оценке радиационного риска для индивидуума при авариях в процессе утилизации судов с ЯЭУ на основе уточнения характера распределения вероятностей получаемой им дозы с учетом вероятностей возможных аварий и принятых мер защиты от их последствий;
- разработаны теоретические подходы и методы формирования оптимальных по критерию минимума издержек стратегий по защите населения от радиации и реабилитации загрязненных территорий в зонах утилизации судов с ЯЭУ, учитывающие выявленные закономерности распространения радиации в случае аварий и ограничения на ведение жизнедеятельности на загрязненных территориях;
- определен состав издержек управления радиационной безопасностью в зонах проведения утилизации судов с ЯЭУ, учитывающий виды потерь от радиации и затрат на мероприятия по устранению ее последствий при разных уровнях загрязнения;
- разработаны варианты оптимальных по критерию минимума издержек стратегий по ликвидации последствий радиационных аварий в районах расположения судов с ЯЭУ, различающиеся по степени их тяжести;
- разработаны предложения по составу инструментального (технического и программного) обеспечения различных подсистем системы управления радиационной безопасностью в районах утилизации судов с ЯЭУ.
Теоретическая значимость исследования заключается в развитии теории и методологии разработки систем принятия решений по обеспечению радиационной безопасности при утилизации ядерных объектов на основе использования при оценке уровней радиационной угрозы и формировании мер по ликвидации последствий радиационного воздействия адекватных закономерностям распространения радиации и связанным с нею рисков моделей и методов их измерения, распространения, прогнозирования и управления.
Практическая значимость исследования заключается в возможности использования его результатов при организации управления безопасностью в случае аварий с выбросом радиации при утилизации судов с ЯЭУ в районах размещения объектов инфраструктуры ее проведения и обеспечения.
Материалы работы могут быть использованы при подготовке специалистов МЧС, других министерств и ведомств, занимающихся проблемами управления радиационной безопасностью.
Апробация результатов работы. Основные научные положения и результаты диссертации докладывались и получили одобрение на Международных научно-практических конференциях «Реструктурирование экономики: ресурсы и механизмы», С-Пб., 25-27 января 2010 г., «Двадцать третьих Международные Плехановские чтения», М., 19-23 апреля 2010 г.
Результаты диссертации были использованы при разработке международного проекта NDEP 003 «Усовершенствование системы радиационного мониторинга и аварийного реагирования в Мурманской области» в 2003-2007 гг., и используются в настоящее время при реализации аналогичного проекта в Архангельской области. Некоторые результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе в РЭА им. Г.В. Плеханова при проведении занятий по дисциплинам «Теория риска» и «Управление рисками в атомной энергетике».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, общим объемом 2,7 п.л. в которых личный вклад автора составил 2,0 п.л., из них 4 работы опубликованы в журналах, входящих в список ВАК.
Структура работы. Материал диссертации размещен на 131 стр. и включает в себя введение, три главы основного текста, заключение, список использованной литературы, содержащий 124 позиции, в т.ч. 60 – на английском языке. Кроме того в работе представлены два приложения. Текст диссертации содержит 18 рисунков и 6 таблиц, в приложениях размещено 2 рисунка.
