Введение к работе
Актуальность исследования. Бурное развитие промышленности и связанное с ним неизбежное антропогенное воздействие на среду обитания привело к необходимости постановки научных исследований, посвященных охране окружающей среды, в частности, - охране от сбросов и выбросов радиоактивных веществ. Поскольку полностью избежать радиоактивных сбросов и выбросов на предприятиях атомной промышленности невозможно, вопрос о нормировании поступления эадионуклидов во внешнюю среду столь же важен, как и разработка методов уменьшения сбросов и выбросов.
Задача учета и нормирования радиационного воздействия АЭС іа окружающую среду распадается на две взаимосвязанные составные іасти. I) Необходимо рассмотреть каналы и механизмы миграции ра-;ионуклидов во внешней среде. 2) Требуется оценить последствия оздействия радиации на природные объекты и установить допустимые ределы воздействия. К семидесятым годам была выработана некоторая хека решения этой задачи, ставшая к тому времени традиционной. В эрвой "асти задачи она опиралась на рассмотрение пассивного раз-авления, сорбции и резорбции. Во второй части задачи нормирование зходило из учета прямого воздействия на здоровье человека. При жом подходе с одной стороны игнорировались специфические есте-'венные процессы концентрирования, сопровождающие очень большие избавления сточных вод. с другой стороны не принималось во внима-е взаимодействие элементов биоценоза между собой.
При расчетах по такой схеме получается, что факторы разбавле-я неограниченно возрастают с ростом объема сбросных вод. Следова-льно. предельно допустимый сброс (НДС) ограничивается только тех-иогическимн возможностями объекта (доствка чистой воды для раз-
бавлений). В работах соискателя показана ошибочность такого подхода.
Следствием учета только прямого влияния радиоактивного загрязнения на здоровье людей, реализуемого за счет внутреннего и внешнего облучения органов человека, явился узкий антропоморфный подход к нормированию.
Автором разработан метод учета как прямого, так и косвенного влияния загрязнения на здоровье человека. Одновременно показано, что охрана биоценоза, состояние которого является важным фактором косвенного влияния, имеет большое значение для нормирования радиоактивных сбросов.
Таким образом. к моменту начала настоящего исследования не были решены следующие принципиальные задачи по охране окружающей среды. Первое - не был решен вопрос о физических вспектах формирования загрязненности водных систем в плане предельных возможностей уменьшать опасность радиационного воздействия путем разбавления. Не было приемлемого с практической точки зрения метода учета формирования загрязнения в сложных водных системах. И не было практически приемлемых методов нормирования радиоактивных сбросов, учитывающих взаимодействие элементов биоценоза. Решение этих задач привело к новым фундаментальным результатам в области изучения влияния жидких радиоактивных сбросов на окружающую среду.
Цель исследования - рассмотреть закономерности формирования загрязненности естественных водных систем при сбросе радиоактивных веществ и сформулировать требования, позволяющие обеспечить радиационную безопасность населения и сохранения нормальной обстановки в регионе. Разработать алгоритмы и методы расчета, позволяющие определить технологические характеристики сброса, обеспечивающие
сохранение нормальной обстановки во внешней среде.
В ходе работы решены следующие конкретные задачи:
-
Разработана методология рассмотрения процесса миграции радиоактивных примесей в естественных водных потоках применительно к растворимым и нерастворенным формам. В основу модели миграции нерастворенных частиц положена известная модель Леви-Караушева. Однако, как показано автором работы, модель Леви-Караушева качественно противоречива для мастиц малых размеров. Автор изменил «одель Леви-Караушева таким образом. что противоречие было ликвидировано.
-
Теоретически показано, что в системе взаимосвязанных водоемов экстремальные участки загрязнения донных отложений могут наблюдаться как внутри, так и вне того водоема, в который проис-содит сброс. Установлено, что при нормировании необходимо рассма-гривать системы рек и озер как единую взаимодействующую систему, 'азработана методология анализа водных систем при расчете допус-'имых сбросов.
-
Показано, что разбавление сбросных вод может уменьшать опасность для среды обитания лишь до некоторого предела. Вскрыты :екоторые причины дополнительного концентрирования, сопровождага-его очень большие разбавления. Вводится понятие "радиационной мкости" водной системы, как некоторой физической величины и аются методы ее вычисления.
-
На основе теоретического анализа гипотетической модели иоценоза и обших закономерностей эволюции экосистем сформулирована овал концепция нормирования сбросов, альтернативная нормированию
э "наиболее слабому звену биоценоза". При наличии большого коли-зства поражаемых звеньев, нормирование по "наиболее слабому звену" эжет оказаться недостаточным. Разработан приближенный метод
нормирования, учитывающий взаимодействие элементов биоценоза межд собой.
Научная новизна работы заключается в создании концепции нормирования жидких сбросов, учитывающей взаимосвязанность объектов естественной водной системы. Впервые вскрыт механизм добавочного концентрирования радиоактивных примесей, сопровождающего сверхбольшие разбавления. На отой основе впервые дано четкое физическое обоснование понятию "радиационной емкости".
Впервые записано определение допустимого сброса радиоактивных веществ в матричной форме и разработан метод расчета матричны; элементов радиационной емкости. Такая запись необходима при нормировании сброса с учетом взаимосвязи элементов водной системы.
Введенная автором "радиационная емкость" является более общи» и четко определенным понятием, чем сходная величина "радиоэколо- . гической емкости", введенная Крышевым И.И. "Радиационная емкость", введенная автором, более удобна в плане прикладной инженерной задачи нормирования сброса радиоактивных веществ, чем сходные понятия "радиоэкологической.емкости", введенное Крышевым.И.И., и "экологической емкости", введенное Поликарповым Г.Г., Егоровым В.П. и Заикой В.К.
Впервые предложен способ нормирования загрязненности природных объектов с учетом взаимодействия элементов биоценоза между собой.
Теоретическая значимость работы заключается в создании единой инженерной концепции нормирования допустимого сброса жидких радиоактивных веществ, учитывающей физико-гидродинамические аспект проблемы, различие радиочувствительности элементов биоценоза и влияние различных естественных факторов, включая сезонные изменения состояния гидросистем.
Практическое значение. В результате выполненных исследований іьіла разработана методика расчета ПДС и ДС для атомных электро-ітанций. По разработанной методике были рассчитаны величины допус-w имых сбросов для Кольской,.Смоленской, Чернобыльской, Балановской, :алининской. Хкноукраинской, Курской, Игналинской и БелоярскоЙ АЭС. 'езультаты внедрены в практику работы АЭС, о чем имеются акты недрения.
Автор защищает:
-
Научное обоснование понятия "радиационная емкость" как еры способности естественной водной системы к самоочистке.
-
Методологический подход к расчету предельно-допустимых бросов радиоактивных веществ, принципиально отличавшийся от приятых ранее подходов тем, что в основу положено определение радиа-ионной емкости. В работе показано, что использование чистой.воды ля разбавления не дает возможности безопасно< превысить ПДС, лределяемый радиационной емкостью.
-
Метод расчета радиационной емкости естественных водных ютем, отличагаийся тем, что введенная автором матричная запись эдиационной емкости и алгоритмы вычисления матричных элементов іачительно упрощают решение задачи.
-
Обобщение принципа Аверьянова, позволившее применить его рассмотрению радиационного воздействия на биоценозы.
-
Метод экологического нормирования, основанный на расчете "носительного изменения индекса качества состояния биоценоза, шнципиально отличающийся от принятого ранее нормирования по їлабому звену биоценоза". Предложенный метод учитывает, что односменное нанесение незначительного ущерба большому числу элементов оценоза может оказаться существенным для экосистемы в целом.
Апробация работы. Главные положения и основные материалы диссертации были доложены на следуюашх конференциях и совещаниях.
1. Всесоюзное научно-техническое совещание "Проблемы радиа
ционного контроля АЭС"
Армянская ССР, пос.Мецамор. 21-24 октября 1980 г.
2. Всесоюзная конференция "Радиационная безопасность населе
ния и защита окружающей среды в связи с эксплуатацией АЭС".
г.Дмитровград. 26-28 мая 1981 г.
3. Всесоюзная научно-техническая конференция "Системы и
средства радиационного контроля АЭС"^.
Пос.НовоВоронеж. 16-18 октября 1984 г.
4. Четвертая Всесоюзная научно-практическая конференция
по радиационной безопасности (КРБ-4).
г.Москва. 1984 г.
5. Рабочий коллоквиум "Надежность экологических систем".
г.Киев. 14-16 октября 1986 г.
6. Всесоюзное совещание "Радиоэкологические исследования в
зоне АЭС".
Пос.Заречный Свердловской обл. 2-4 июля 1985 г.
7. Пленум Научного совета АН СССР по проблемам радиобиологии.
Пос.Заречный Свердловской обл. 8-12 июня 1987 г.
8. Второй международный семинар "Методы биоиндикации окружа
ющей среды в районах АЭС".
Г.Сочи (Дагомыс). 14-19 декабря 1987 г.
9. Семинар Ядерного общества СССР "Экология АЭС".
г.Одесса. 1-Ю июня 1991 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ. Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и списка литературы. В первой главе дано обоснование
еобходимости постановки настоящего исследования. Главы.со второй о шестую написаны по материалам комплекса исследований,выполнен-ых автором диссертации. Основной текст изложен на 231 странице, ключая 34 таблицы и 24 рисунка. Список литературы включает 288 азваний, из них 45 на иностранных языках.
Материалом для диссертации послужили результаты исследований, роведенных автором в 1976-1989 гг. в НПО "Энергия" Минатомэнерго-рома, по теме НИР: Разработки средств и мероприятий по охране кружагошей среды от радиоактивного загрязнения. .
