Научные основы обеспечения радиационно-гигиенической безопасности персонала предприятий атомной промышленности в современных условиях (25.04.2011)

Автор: Антипин Евгений Борисович

ядерных реакторов в зависимости от времени выдержки ТВЭЛов

Представленный график наглядно подтверждает снижение уровней годовых доз облучения персонала ОЗиГП по мере увеличения сроков выдержки облученных ТВЭЛов. Годовые дозы облучения у прочего персонала, не имеющего контакта с облученными ТВЭЛами, практически сохраняются на одном уровне и не зависят от сроков выдержки.

Таким образом, одно из качеств ТП (облученные ТВЭЛы), а именно срок их выдержки, можно отнести к гигиеническому показателю, который, в целях профилактики облучения персонала, должен иметь гигиенический норматив. Установлено, что работу по комплектации партии и перегрузке, следует проводить с ТВЭЛами после максимальной выдержки, рекомендуемый срок выдержки облученных ТВЭЛов должен составлять не менее 170 сут. (согласно СТП 41-82 срок выдержки составляет 65 сут.).

Основными радиационными факторами воздействия на персонал радиохимического завода СХК являются: внешнее облучение от бета- и гамма-излучающих радионуклидов, внутреннее облучение при поступлении в организм радиоактивных аэрозолей, содержащих плутоний и другие радионуклиды.

В результате исследований показана связь радиационной обстановки радиохимического завода в зависимости от сроков выдержки облученных ТВЭЛов, поступающих на переработку с промышленных реакторов.

Изучена зависимость мощности экспозиционной дозы (МЭД) от сроков выдержки облученных ТВЭЛов в разные периоды деятельности радиохимического завода. Показано, что значения МЭД на различных этапах растворения и экстракции урана и плутония в разных помещениях радиохимического завода снижается по мере очистки технологического раствора (пульпы) от продуктов ядерного деления (осколочные элементы – гамма излучатели), являющиеся отходами при экстракции урана и плутония. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения снижалась как по ходу технологического процесса, так и по годам, достигнув к 2000г. в щитовых помещениях радиохимического завода - уровня фона, а в помещениях периодического посещения - 80 мкЗв/час. Динамика процесса объясняется переходом с 1975 года на экстракционную технологию, увеличением межремонтного пробега оборудования, а также увеличением сроков выдержки облученных ТВЭЛов на реакторном производстве (с 65 до 200 сут.).

Следующим этапом исследований был анализ формирования дозы внешнего и внутреннего облучения персонала радиохимического завода за счет вклада в МЭД загрязнений поверхностей и последующего «вторичного» загрязнения воздуха рабочей зоны, спецодежды и кожных покровов.

Основными вторичными источниками внешнего облучения являются загрязненное оборудование и загрязненные строительные конструкции. Значительно в меньшей степени источниками облучения являются загрязненные радионуклидами поверхности дополнительных средств индивидуальной защиты, спецодежды и кожные покровы в период проведения различных операций, связанных с разгерметизацией технологического оборудования.

В результате исследований загрязненности радиоактивными веществами поверхностей пола и воздушной среды в различных производственных помещениях радиохимического завода установлено, что загрязнение поверхностей бета-радионуклидами в среднем не превышает допустимых уровней.

Загрязнение поверхностей альфа-радионуклидами в среднем превышает допустимые уровни только в конечных отделениях. По остальным технологическим отделениям средняя загрязненность хотя и ниже допустимых уровней, однако, наличие её свидетельствует о систематическом заносе радиоактивных веществ из ремонтных помещений, главным образом спецобувью персонала. Уровни загрязнения стен и панелей щитов управления близки к загрязненности пола.

По полученным данным построен график (рисунок 4), определены медианные значения концентраций альфа-активных аэрозолей для отдельных производственных участков, вычислены среднеквадратичные отклонения для каждого значения усредненной концентрации.

Рисунок 4. График распределение загрязненности воздушной

среды основных производственных помещений радиохимического завода

альфа-активными аэрозолями в ДОАперс.

Из представленных на графике данных следует, что содержание альфа-активных аэрозолей в помещениях прочих щитовых не имеет превышений более 1 ДОАперс. В помещениях щитовых конечного отделения в условиях загрязнения более 1 ДОАперс. работает 35% персонала, в условиях загрязнения более 10 ДОАперс. – 5 % персонала. В помещениях машинного зала 15% персонала работает в условиях загрязнения от 1 до 10 ДОАперс.

Исследования загрязненности альфа-, бета-радионуклидами кожных покровов и спецодежды у лиц, занятых в основном производстве, показали, что у лиц, обслуживающих начальные отделения процесса, в большем проценте случаев кожные покровы рук загрязнены альфа-радионуклидами. Измеренные уровни загрязнения у персонала начальных и средних отделений в основном находятся в пределах ДЗА. У персонала, обслуживающего конечные отделения, уровни загрязнения кожи альфа-радионуклидами значительно превышают предельно-допустимые величины.

Установленное различие в уровнях загрязнения кожи альфа-радионуклидами среди персонала различных отделений находится в прямой связи с величинами загрязненности оборудования соответствующих отделений.

Проведенные исследования уровней загрязненности спецодежды персонала радиохимического завода показали следующее. У лиц, занятых в начальных отделениях, и у большинства лиц, занятых в средних отделениях, загрязненность спецодежды альфа-радионуклидами укладывается в Д3А. В конечных технологических отделениях загрязненность спецодежды в большинстве случаев ниже ДЗА, однако, в 21 % случаев загрязненность спецодежды превышает Д3А.

Загрязненность комбинезонов бета-радионуклидами у лиц, занятых в начальных отделениях, превышает ДЗА почти в 50% случаев, в средних и конечных технологических отделениях число случаев загрязнения выше ДЗА значительно меньше.

Была исследована зависимость формирования доз внешнего и внутреннего облучения персонала радиохимического завода СХК от профессиональной занятости и стажа работы (рисунок 5).

годовой эффективной дозе

Рисунок 5. Соотношение внешнего и внутреннего облучения персонала на радиохимическом заводе

Установлено, что лица, проработавшие свыше 10 лет, имеют достаточно четко выраженные накопления плутония-239 в организме и в особенности лица таких специальностей, как слесари-ремонтники и аппаратчики. Данная категория профессий наиболее часто привлекается к проведению ремонтных работ, связанных со вскрытием технологического оборудования. Поэтому нами было изучено соотношение внешнего и внутреннего облучения персонала при нормальной эксплуатации производства и при проведении ремонтных работ.

Из результатов следует, что при нормальном ведении технологического процесса внутреннее облучение персонала радиохимического завода начинает превалировать только в «конце процесса», а при ремонтных работах наблюдается уже в «начале процесса» (до 30% от эффективной дозы). В «середине процесса» внутреннее облучение превышает 50% от эффективной дозы и в «конце процесса» составляет 80-100% от эффективной дозы.

Таким образом, при ремонтных работах персонал радиохимического завода подвержен в большей степени внутреннему облучению за счет инкорпорации альфа-излучающих радионуклидов.

Исследования радиационной обстановки сублиматного завода показали, что мощность экспозиционной дозы на отдельных участках достигает 2-30 мкЗв/сек. Средняя годовая доза внешнего облучения персонала составляет не более 5 млЗв/год, что составляет 25% от предела дозы, установленного НРБ-99/2009. Отсюда следует, что внешнее облучение персонала сублиматного завода имеет незначительный вклад в суммарную годовую эффективную дозу.

Тем не менее, установлено, что мощность экспозиционной дозы на рабочих местах зависит от качества перерабатываемого на сублиматном заводе UO2(NO3)2, являющегося ТП радиохимического завода.

При изучении данных технологического контроля качествам ТП – азотнокислого уранила (UO2(NO3)2), выявлено присутствие в ТП примесей плутония-239. До 1978 года в UO2(NO3)2 удельный вес примеси составлял от 130 до 200 мкг/кг. По мере совершенствования технологии после 1978 года количество примеси плутония постепенно стало снижаться и в 1984 году достигло уровня 10 мкг/кг.

Проведенные в 1979-1983 гг. исследования по изучению удельного вклада плутония-239 в загрязнение воздуха рабочей зоны отделений сублиматного завода показали, что его содержание весьма значимо и составляло по различным производственным участкам от 5 до 45% (рисунок 6).

Из графиков, изображенных на рисунке 6, видно, что начиная с 1974 г. примесь плутония в ТП снижалась с 200 мкг до 10 мкг на кг UO2(NO3)2. При этом до 1977-1978 гг. происходило снижение удельного содержания плутония в воздухе рабочей зоны. Однако после указанного периода, несмотря на дальнейшее снижение примеси плутония в ТП, концентрация его в воздухе рабочей зоны продолжала увеличиваться.

Производство окислов урана

Производство гексафторида урана

Рисунок 6. Динамика изменения загрязнения воздуха рабочей зоны

производств сублиматного завода в зависимости от примеси плутония-239

в перерабатываемом UO2(NO3)2

,В данном случае источником загрязнения воздуха рабочей зоны являлся уже не перерабатываемый продукт, а внутренние поверхности оборудования, которые сорбировали на себя альфа-частицы и загрязненность поверхностей плутонием-239 достигла такого уровня, когда радионуклид стал поступать в воздух. Мы назвали это явление «памятью оборудования» к прошлым уровням примеси плутония-239 в ТП. Данное явление появляется на 6-7-й год работы оборудования, которое представлено аппаратами, установкам и транспортными коммуникациями для передачи ТП и не является герметичным по условиям его обслуживания.

Таким образом, в условиях переработки UO2(NO3)2 с примесями плутония-239, основным фактором профессионального воздействия на персонал сублиматного завода следует считать загрязнение воздушной среды производственных помещений альфа-активными аэрозолями и, в том числе, плутонием-239. Наличие значимых примесей плутония-239 в ТП приводит впоследствии к значительному загрязнению оборудования, которое в дальнейшем является вторичным источником загрязнения воздуха рабочей зоны. Это подтверждает необходимость гигиенического нормирования примеси плутония -239 в ТП при поступлении его на сублиматные заводы.

На разделительных заводах, в отличие от сублиматного производства, гексафторид урана в газообразном состоянии проходит по герметичным трубопроводам питания. Радиоактивное загрязнение воздуха рабочей зоны может происходить лишь в отделении конденсационно-испарительных установок (КИУ) при присоединении и отсоединении емкостей с гексафторидом урана, когда происходит «разгерметизация» трубопроводов питания. По этой причине в исследованиях основное внимание было уделено оценке радиационной обстановки в отделении КИУ.

Рисунок 7. Динамика изменения загрязнения

воздуха рабочей зоны в помещении КИУ


загрузка...