Николай Валуев, Юрий Мойш, Николай Никоненков
Лаборатория радиационного мониторинга ГНЦ "ЦНИИчермет им.И.П.Бардина"

    Функционирование ядерно-энергетического и оборонного комплексов, широкое применение радиоактивных веществ в промышленности, науке, медицине, добыча и переработка руд, содержащих природные радионуклиды, привели к накоплению и неконтролируемому распространению огромного количества (нескольких миллиардов кюри) радиоактивных веществ. Для сравнения: во время потрясшей всех Чернобыльской катастрофы было выброшено около 50 млн. кюри радионуклидов.
    Металлургия является одной из крупнейших перерабатывающих и энергопотребляющих отраслей. Ежегодно на предприятия металлургического комплекса поступают из разных регионов сотни миллионов тонн сырья, материалов, металлолома и оборудования, в том числе с загрязненных радионуклидами территорий и от предприятий таких отраслей промышленности, как атомная, оборонная, судостроительная и др. Ряд шихтовых материалов содержит природные радионуклиды. На металлургических предприятиях эксплуатируются десятки тысяч радиоизотопных устройств. К настоящему времени зафиксировано немало случаев возникновения достаточно крупных радиационных аварий при попадании высокоактивных радиоизотопных источников в процессы выплавки металла. Как показала многолетняя практика, на металлургических предприятиях имеется реальная опасность радиационного воздействия на работников и население прилегающих территорий, что предопределяет необходимость обеспечения радиационной безопасности на предприятиях отрасли.
    На горно-обогатительных комбинатах основную радиационную опасность представляют сотни радиоизотопных устройств с мощными g-излучателями, а также природные радионуклиды в добываемых и перерабатываемых рудах. Содержание радионуклидов колеблется от 50 до 1000 беккерелей на кг (Бк/кг). Основной составляющей облучения при добыче железосодержащих руд является радон, поступающий ингаляционным путем в организм работников. Средняя суммарная индивидуальная доза облучения работников разных ГОКов изменяется от 1 до 90 милизивертов (мЗв)/год; максимальная доза может достигать 200 мЗв/год, что более чем в 40 раз превышает установленные нормами радиационной безопасности (НРБ-96) пределы облучения работников, не занятых непосредственно на работах с радиоактивными веществами (5 мЗв/год).
    Практически все производства редкометаллической промышленности, где ведутся работы по добыче , обогащению и химико-металлургической переработке сырья, являются радиационно-опасными за счет природных радионуклидов ряда тория и урана, содержащихся в рудных минералах. Содержание нуклидов в сырье по производству циркониевых, оловянно-вольфрамовых и висмутовых концентратов изменяется от 1 до 6 килобеккерелей (кБк)/кг. Сырье для производства тантало-ниобиевой и редкоземельной продукции содержит до 50 кБк/кг. Многие из технологических участков производств редких металлов соответствуют третьему классу работ с радионуклидами и должны регламентироваться Основными правилами работ с радиоактивными веществами (ОСП-87/72) и Нормами радиационной безопасности НРБ-96.
    Основные мероприятия по обеспечению радиационной безопасности при проведении горных работ сводятся к следующему. Следует отдать предпочтение открытым способам разработки месторождений. Добычу руды следует проводить с использованием комплекса средств, направленных на пылеподавление и пылеулавливание у мест образования пыли. При проектировании и осуществлении подземных горных работ необходимо ограничивать число одновременно действующих забоев до минимально возможного уровня. Количество и время проведения погрузочно-разгрузочных операций с рудой должны быть сокращены до минимума. Необходимо снижать концентрацию продуктов распада торона и радона в воздухе (применение радоноизолирующих материалов, проветривание, минимальное время хранения руды в боксах и др.). Отработанные подземные выработки следует изолировать от эксплуатируемых герметичными перемычками. Все подземные выработки должны быть обеспечены принудительной вентиляцией. На всех рабочих местах, кроме расположенных в воздухоподающих выработках, персонал должен использовать индивидуальные средства защиты органов дыхания от радиоактивных аэрозолей.

    При обогащении и переработке сырья операции с сухими промпродуктами и концентратами должны быть механизированы и максимально герметизированы. Оборудование размельчения сырья, транспортеры, места пересыпки и загрузки, агрегаты для сушки, сепараторы следует оснастить укрытиями с механической вытяжкой. В местах пересыпок сырья и над транспортерами следует устанавливать разбрызгиватели. Ручная шихтовка допускается для небольших (до 100 кг) количеств сырья с применением средств индивидуальной защиты. Необходимо проводить выведение долгоживущих радионуклидов урана, тория, радия, полония и свинца из основных масс перерабатываемого сырья в начале процесса. Высокотемпературные пирометаллургические процессы следует организовывать в отдельных помещениях или участках цехов. Слив расплавов веществ в емкости должен производиться в укрытиях, оборудованных местной вентиляцией. Транспортировка концентратов, пульп и растворов должна осуществляться по трубопроводам или в закрытой таре. Операции с сухими материалами следует проводить с помощью устройств, исключающих пыление. Операции, при которых возможно выделение пыли и газов, содержащих радиоактивные вещества, должны проводиться в герметизированных установках. Вскрытие упаковок с концентратами и промпродуктами должно быть максимально механизировано. Необходимо использовать средства, предотвращающие неконтролируемые потери (разнос) продуктов. По ходу производства необходимо проводить контроль за содержанием радионуклидов в сырье с подведением баланса радиоактивности. Следует стремиться к организации вентиляции с помощью минимального числа вентиляционных установок. Отработанные фильтры удаляются на пункты захоронения радиоактивных отходов. Необходимы учет радиоактивных веществ, их распределение по продуктам производства и отходам на рудниках, обогатительных фабриках, металлургическом производстве.
    Значительную опасность для металлургических предприятий представляет металлолом, содержащий источники многочисленных радиоизотопных устройств, эксплуатируемых в различных отраслях народного хозяйства. В настоящее время в мире функционирует более 500 тыс. таких устройств. Ежегодно от 10 до 15% источников выводится из эксплуатации. Часть из них разными путями попадает в металлолом и далее в технологические процессы выплавки металла. За последние 10 лет зафиксировано более 1400 случаев попадания радионуклидов в металлолом. Чаще всего обнаруживаются цезий-137, радий-226, кобальт-60, америций-241, стронций-90, иридий-192.

    Воздействие на организм человека радионуклидов различно. При вдыхании загрязненного воздуха, содержащего кобальт-60, 50% от общего количества нуклидов, поступающих в организм, выводится из организма практически сразу. Примерно 5% локализуется в печени с биологическим периодом полураспада 60 дней (период, в течение которого активность радионуклида в организме уменьшается в два раза). Оставшаяся часть нуклида распределяется равномерно по другим органам в теле человека с биологическим периодом полураспада 800 дней. Цезий-137 быстро и полностью адсорбируется легкими и кишечным трактом с биологическим периодом полураспада 100 дней и имеет тенденцию локализоваться в тканях тела, особенно мышечных. В отличие от кобальта и цезия другие радиоактивные элементы (америций, радий, стронций) осаждаются в костях человека и остаются в них несколько десятилетий, постоянно облучая ткани. И наконец, полоний-210 в теле человека распределяется по всем тканям с биологическим периодом полураспада 50 дней.
    Одним из каналов поступления радионуклидов на металлургические предприятия являются металлоотходы ядерной энергетики. При демонтаже АЭС образуются десятки тысяч тонн стального лома, загрязненного радионуклидами. К настоящему времени накоплены сотни тысяч тонн радиоактивных металлоотходов, часть из которых поступает на металлургические предприятия.
    Переплавка радиоактивного сырья приводит к ряду последствий , тяжесть которых определяется типом радионуклида и общей активностью попавших в плавку радиоактивных веществ. Так, расплавление кобальтовой терапевтической установки в Мексике, активность источника которой составляла 400 кюри, привела к переоблучению работающего персонала. Хромосомный анализ крови работников показал: отдельные лица получили дозы от 1 до 5,5 зиверта (смертельная доза 4-7 Зв). Выплавлено более 7000 т стали, уровень загрязнения которой в сотни раз превышал допустимые нормы. Плавка в 1984 г. лома с радионуклидом кобальт-60 на одном из предприятий Тайваня привела к выпуску загрязненного армированного прутка, использованного при строительстве 30 зданий. Мощность дозы излучения в ряде помещений достигла 0,5 мЗв/ч, что более чем в 1000 раз превышает действующие нормы.

    Авария на Подольском заводе цветных металлов в 1989 году, связанная с попаданием в плавку в составе лома и отходов алюминия радионуклида цезий-137, привела к радиационному загрязнению большей части территории завода, производственных помещений и оборудования. Были загрязнены отражательные печи, газоходы печей, шестидесятиметровая дымовая труба, установка "Реметалл", помещения рафинировочного и плавильных отделений, склад флюсов, участки территории завода, на которых хранились и перерабатывались шлаки и выгребы с отражательных печей, строительная площадка нового цеха отражательных печей. Общая площадь загрязненных участков, где мощность дозы превышала в 10 раз уровень естественного фона, составила 32% территории завода.
    Программа ликвидации последствий радиационного загрязнения завода предусматривает строительство временного хранилища радиоактивных отходов на территории завода объемом 20000 м³, сооружение установок глубокой сортировки сыпучих радиоактивных отходов, демонтажные, дезактивационные и восстановительные работы, сортировку и захоронение отходов, дезактивацию территории, металлолома, оборудования и др. Затраты на проведение этих работ достигают нескольких десятков миллиардов рублей.
    Столь высокий уровень затрат, связанный с ликвидацией последствий случайного расплавления радиоактивных материалов, заставляет руководство предприятий принимать необходимые меры по организации входного радиационного контроля поступаемого на предприятие металлолома. Радиационный контроль основывается на применении высокочувствительных систем детектирования излучения радионуклидов. Чувствительность контроля определяется необходимостью обнаружения в ломе, находящемся в движущемся транспортном средстве, либо закрытого радиоактивного источника цезия-137 активностью 200 миликюри, расположенного в защитном контейнере, либо открытого источника цезия-137 активностью 100 микрокюри. Согласно стандарту ISRI (США), мощность дозы на поверхности указанного защитного контейнера не должна превышать 10 мкЗв/ч, а расстояние между центром источника и стенкой транспортного средства – не более 1,2 м. При этом насыпная плотность лома, окружающего источник, не превышает 1,3 г/см3. На внешней поверхности транспортного средства, содержащего лом с указанными выше радиоактивными источниками, мощность экспозиционной дозы излучения этих источников составляет приблизительно 10 нанозивертов (нЗв)/ч. Таким образом, специализированные устройства входного радиационного контроля должны регистрировать изменение радиационного фона окружающей среды на 10 нЗв/ч и менее. Такая чувствительность недоступна для приборов дозиметрического контроля.
    С конца 80-х годов начался интенсивный процесс установки устройств входного радиационного контроля на сталеплавильных предприятиях США и других стран. К концу 1992 года примерно 50 % предприятий были оснащены указанными устройствами. Причем половина из установленных устройств имела чувствительность, соответствующую стандарту ISRI. В результате резко возросло число случаев, связанных с обнаружением радиоактивных материалов в металлоломе. По состоянию на октябрь 1995 года число таких событий составило 1409. В настоящее время сотни металлургических предприятий располагают системами радиационного контроля. На ряде предприятий посты радиационного контроля размещают на промежуточных стадиях технологического процесса.

    Предприятия Российской Федерации оснащены средствами входного радиационного контроля явно недостаточно. Проводится выборочный контроль, чувствительность используемых средств невысока. Поэтому постоянно существует опасность возникновения крупных радиационных аварий на металлургических предприятиях, ликвидация последствий которых в связи с акционированием большинства заводов ляжет тяжелым бременем на сами предприятия.
    Анализ воздействия радиационных факторов на работников металлургических предприятий показывает, что дозовые нагрузки складываются из многих составляющих. Естественный гамма-фон почвы местности расположения предприятия изменяется от 0,7 до 0,15 микрозиверта/ч. Загрязнение ряда предприятий изотопами 134Cs,137Cs, связанное с радиационными авариями, характеризуется существенной неравномерностью (0,2–5 кюри/км2). Дополнительное облучение работников предприятий в результате этих загрязнений составляет 0,05–1 мЗв в год. Загрязнение территории предприятия естественными радионуклидами, которые содержатся в строительных материалах, получаемых в том числе из отвального шлака, не превышает 0,4 мЗв/год. Мощность дозы гамма-излучения от большей части стен и перекрытий производственных и бытовых зданий не превышает 0,2 мкЗв/ч. С учетом ограниченной продолжительности пребывания работников в помещениях дополнительное облучение составляет не более 0,3 мЗв/год. Загрязнение сырья естественными радионуклидами, содержащими альфа-излучающие изотопы Ra, Th, приводит в основном к облучению работников ингаляционным путем. Доза внутреннего облучения при проведении горных работ может достигать 100 мЗв/год. Дополнительное облучение от отвального шлака с учетом незначительной продолжительности пребывания работников в зоне отвалов не превышает 0,1 мЗв/год. Широкое использование на предприятиях радиоизотопных приборов приводит к радиационному воздействию на работников в зоне действия приборов, где мощность дозы излучения может достигать сотни мкЗв/ч. Дополнительная дозовая нагрузка на отдельных работников в результате эксплуатации радиоизотопной техники составляет 0,5-5,0 мЗв/год.
    Таким образом, радиационная обстановка на металлургическом предприятии характеризуется дополнительным облучением отдельных работников в дозах 0,4-100 мЗв/год; при этом радиационное воздействие на основной контингент работающих не превышает 5 мЗв/год.
    Приведенные данные указывают на необходимость постоянного радиоэкологического контроля. Целесообразны организация и осуществление силами служб предприятий всесторонних радиационных обследований мест эксплуатации радиоизотопных приборов, шихтовых дворов, сталеплавильных участков, шлаковых отвалов. Необходимо наладить оперативный контроль за сбором, удалением и обезвреживанием радиоактивных отходов, оснастить предприятия системами оперативного контроля сырья и металлолома, а также аппаратурой экспресс-анализа радиационной чистоты металлопродукции. Необходима разработка комплекса мероприятий по ликвидации аварийных ситуаций, связанных с попаданием высокоактивных радионуклидов в процессы металлургического передела.