вернуться назад
А.С. Бакуров
НАУЧНЫЙ И ПРАКТИЧЕСКИЙ ОПЫТ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ 1957 ГОДА1
1957 год, ещё идет восстановление народного хозяйства после тяжелейшей войны, а страна уже втянута в подготовку новой, невиданной в истории человечества, ядерной войны. Идёт «холодная» война на фоне развернувшейся гонки ядерных вооружений. Последние достижения науки, минуя опытные производства, экспериментальные площадки, поступают из кабинетов ученых непосредственно в производство. Ещё не разработана технология обращения с радиоактивными отходами, а на Урале на полную мощность работает комплекс по производству плутония – нет времени – идёт гонка вооружений. И вот в этих условиях происходит тяжелейшая авария.
29 сентября в 16 ч. 20 мин. по местному времени на промышленной площадке ПО «Маяк» произошел химический взрыв одной из двадцати ёмкостей-хранилищ радиоактивных отходов радиохимического производства.
Отходы представляли собой раствор солей, в основном нитрата и ацетата натрия, и содержали радионуклиды, преимущественно средне- и долгоживущие продукты деления.
Непосредственной причиной взрыва явилось нарушение системы охлаждения емкости, повышение температуры содержимого и выпаривание солей до «сухого остатка».
Оценки мощности взрыва, выполненные по анализу степени разрушения, указывают на широкий диапазон возможных значений в тринитротолуоловом эквиваленте от 8 до 170 т ТНТ.
Взрыв привел к выбросу 20 МКи (740 ПБк) β-излучающих радионуклидов, основная доля которых (90%) осела на территории промышленной промплощадки, а оставшаяся часть 2 МКи (74 ПБк) была поднята в атмосферу на высоту до 1000 м и рассеяна в направлении перемещения облака в северо-северо-восточном (ССВ) направлении, образовав Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) на территории Челябинской, Свердловской и Тюменской областей.
Такая радиационная авария с массированным выбросом радиоактивных веществ в атмосферу по современной международной классификации радиационных инцидентов и аварий имеет индекс 6 по 7-балльной шкале, относится к тяжелым, с последствиями, требующими применения мер радиационной защиты населения в локальном масштабе.
Первая радиационная съемка территории загрязнения была проведена в октябре 1957 г. силами Центральной заводской лаборатории ПО «Маяк» и экспедиции Института прикладной геофизики АН СССР. Съемка была осуществлена с помощью радиометров, установленных на автомобилях.
В первый год после аварийного выброса силами ЦЗЛ и ИПГ АН СССР было проведено семь радиационных съемок территории (четыре автомобильных и три самолетных).
Таблица: Начальный радионуклидный состав аварийного выброса 1957 г. и начальный запас радионуклидов на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа (за пределами площадки предприятия)В последующие периоды (1964, 1974, 1980, 1991 гг.) силами Опытной научно-исследовательской станции ПО «Маяк» были проведены еще четыре наземные съемки. Применялись приборные методы измерения поверхностной плотности загрязнения, мощности дозы гамма-излучения, радиохимические и радиометрические методы определения удельной активности радионуклидов в образцах почвы. В таблице представлен начальный радионуклидный состав аварийного выброса с учетом современных оценок [1].
Так как 90Sr в начальном составе радиоактивного загрязнения территории был наиболее долгоживущим и радиологически значимым, а также ощутимым по вкладу в суммарную активность, то он был принят за реперный радионуклид, по отношению к которому оценивались уровни загрязнения территории другими радионуклидами.
Общая картина пространственного макрораспределения начальных уровней радиоактивного загрязнения территории Восточно-Уральского радиоактивного следа приведена на рисунке 1. Это распределение характеризуется явно выраженной осью следа с максимальными уровнями загрязнения, плавно снижающимися по мере удаления от источника загрязнения, и достаточно быстрым снижением уровней загрязнения в обоих поперечных направлениях.
Максимальные начальные уровни радиоактивного загрязнения 90Sr вблизи границы промплощадки достигали 150 МБк/м2 (4000 Ки/км2) или 5,6 ГБк/м2 (150000 Ки/км2) по суммарной β-активности. По мере удаления от места взрыва по оси следа уровни загрязнения снижались до фоновых значений 3,7 кБк/м2 (0,1 Ки/км2) 90Sr или 150 кБк/м2 (4 Ки/км2) по суммарной β-активности.
Общая площадь загрязненной территории в границах 3,7 кБк/м2 (0,1 Ки/км2) по 90Sr (достоверно детектируемый уровень, равный значению удвоенного фона глобального загрязнения на момент аварии) составила 20 тыс. км2, а в границах 74 кБк/м2 (2 Ки/км2) по 90Sr (плотность загрязнения территории, на которую был распространен официальный статус радиоактивно загрязненной, принятая в качестве критерия необходимости применения мер радиационной защиты населения) составила около 1000 км2. Эта территория представляет собой узкую полосу шириной 4-6 км и протяженностью около 100 км.
Масштабы аварии и отсутствие практического опыта ликвидации ее последствий потребовали мобилизации всех уровней управления от местных и ведомственных до государственных (рис. 2).
Рисунок 2. Схема управления послеаварийными действиямиТак, послеаварийными действиями на ПО «Маяк» руководило непосредственно Министерство среднего машиностроения, его 4 Главное управление и дирекция предприятия. Проблемы радиационной защиты населения г. Озёрска находились под контролем органов местной власти и медико-санитарного отдела № 71 3 Главного управления Минздрава СССР. Общее руководство ликвидацией последствий аварии на территории ВУРСа осуществлял Совет Министров СССР и исполнительные комитеты Челябинской и Свердловской областей.
Весь комплекс реабилитационных мер по преодолению последствий аварии был направлен на решение трех основных задач:
В начальный период (несколько первых дней и недель) были осуществлены неотложные экстренные меры по нормализации производства ПО «Маяк», ограничению облучения населения и персонала, дезактивации территории предприятия и г. Озёрска, эвакуации (отселения) жителей ближайших деревень, расположенных на расстоянии 12 – 22 км от места взрыва (4 деревни с общей численностью населения 1383 человека).
На протяжении промежуточного периода (первый, второй год) продолжались работы по дезактивации территории предприятия и города – засыпка наиболее загрязненных участков чистым грунтом, удаление и захоронение верхнего слоя грунтовых дорог и обочин (≈300 тыс. м3) и т.д.
На территории ВУРСа в этот период основной задачей в обеспечении радиационной защиты населения являлось снижение риска внутреннего облучения за счет потребления в пищу загрязненных продуктов. Были установлены предельно допустимые уровни загрязнения продовольствия и фуража, а также допустимое годовое поступление с пищевым рационом (52 кБк). Был организован радиологический контроль качества продукции и её выбраковка в 50 населенных пунктах.
Учитывая недостаточную эффективность этих мероприятий в снижении текущих и прогнозируемых доз облучения населения было осуществлено плановое отселение еще ряда населенных пунктов. Всего на протяжении начального и промежуточного периода было отселено 24 населенных пункта общей численностью 12763 человека.
После отселения жителей к концу 1959 г. с загрязненной территории при начальной плотности загрязнения в границах 74-150 кБк/м2 (2-4 Ки/км2) по 90Sr была образована зона отчуждения, где была запрещена любая хозяйственная деятельность официальными решениями исполкомов Челябинской и Свердловской областей. Из использования была выведена территория около 106 тыс. га, из них 59 тыс. га в Челябинской области и 47 тыс. га в Свердловской области.
Статус санитарной зоны вводился после осуществления отселения жителей. Границы и территория санитарной зоны были взяты под охрану ведомственной милицией, контроль за соблюдением требований санитарно-радиационного режима зоны возлагался на местные санитарно-эпидемиологические службы. Общая площадь территории, на которой был установлен режим санитарной зоны, составляла около 700 км2.
В этот же период, в течение 1958-1959 гг., была осуществлена дезактивация части загрязненной территории, изъятой из хозяйственного использования. Дезактивация преследовала три цели:
Дезактивации были подвергнуты пахотные угодья; она включала обычную вспашку угодий с применением сельскохозяйственных плугов. Вспашку осуществляли специально созданные механизированные отряды; за все время было перепахано около 20 тыс. га [3]. На территории бывших населенных пунктов с помощью землеройной техники разрушали строения и захоранивали их в траншеях. В некоторых местах расположения этих деревень, после выравнивания поверхности, производили посадки сосны.
НТС Минсредмаша СССР еще в марте 1958 г. рассмотрел предложения В.М. Клечковского о развертывании изучения влияния радиоактивного загрязнения территории на сельскохозяйственное производство и необходимости поиска путей существенного ослабления этого влияния, как с социально-экономической, так и с радиационно-защитной точек зрения.
Эти предложения явились основой для организации в 1958 г. Опытной научно-исследовательской станции ПО «Маяк».
На базе организованной Опытной научно-исследовательской станции с привлечением к работам ученых Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Почвенного института им. В.В. Докучаева, Агрофизического института ВАСХНИЛ, института биофизики АМН СССР и его филиалов – ФИБ-1 и ФИБ-4, образованного после объединения Челябинского филиала Ленинградского НИИ радиационной гигиены и комплексной радиологической лаборатории Минсельхоза СССР, и целого ряда других научных организаций страны (рис. 3), был начат обширный комплекс исследований под общим научным руководством В.М. Клечковского по следующим основным направлениям:
Рисунок 3. Радиоэкологические исследования на базе ОНИС
Методическое и практическое руководства в области мониторинга, дозиметрии, радиохимии и измерений осуществляли специалисты центральной заводской лаборатории (ЦЗЛ) И.А. Терновский, Ю.Д. Корсаков, Р.В. Семова, В.В. Грызина. Начальником Опытной станции был назначен по совместительству начальник ЦЗЛ Глеб Аркадьевич Середа.
Общее научное руководство в решении проблем аварии 1957 года, а затем проблем радиоэкологии в течение многих десятилетий осуществлял научно-технический совет Минсредмаша (Минатома), секция № 8, которой руководили академик ВАСХНИЛ В.М. Клечковский, а затем академик АМН (РАМН) Л.А. Ильин.
Научное руководство исследованиями осуществляли также академики А.П. Александров, А.П. Виноградов, Н.П. Дубинин, И.К. Кикоин, М.С. Гиляров, Е.В. Соколов, В.Н. Сукачев.
Необходимо отметить исследователей, внесших наибольший вклад в решении поставленных задач:
Успехи станции определялись и тем, что научное ядро ее составили сотрудники с высоким уровнем знаний и квалификации, а также энтузиазма и какой-то долей фанатизма, позволившими работать им в небольшой, изолированной от мира научной организации, и достигать при этом результатов, на поверку оказывающихся на уровне мировых для того времени.
В этой связи нужно отметить научную работу наиболее активных сотрудников, трудившихся в ОНИС в разные периоды ее существования:
Опытная станция явилась своего рода альма-матер советской радиоэкологии. До Чернобыльской аварии территория размещения станции представляла единственную в мире экспериментальную площадь, где в натурных условиях можно было проводить любые радиоэкологические эксперименты и наблюдения. И именно сотрудниками станции и научных организаций страны, работавших совместно или на базе ОНИС, были сформулированы положения, которые легли в основу общей и прикладной радиоэкологии как отрасли науки.
Сотрудниками станции за все годы ее существования было защищено 4 докторских и около 30 кандидатских диссертаций. Число диссертаций, защищенных сотрудниками других организаций на основе выполненных здесь работ, перевалило за два десятка.
По результатам работ за 45-летний период подготовлен и издан ряд монографий, справочных руководств, рекомендаций, нормативных документов, не говоря уже о громадном количестве отчетной документации. Значительная доля работ внедрена в практику.
С начала 90-х годов и по настоящее время радиоэкологические исследования продолжались в рамках реализации Программы реабилитации Уральского региона и были востребованы для решения практических задач реабилитации площадки размещения ПО «Маяк».
Радиоэкологи, «воспитанные» на Уральской земле, составляют сегодня руководящее ядро в радиоэкологии России и Украины.
Уже в 1958 г. Минсредмаш, Минздрав и Минсельхоз СССР инициировали исследования, направленные на поиск возможностей восстановления сельскохозяйственного производства на отчужденной территории в целях снижения нанесенного экономического ущерба при условии получения сельскохозяйственной продукции с уровнями содержания 90Sr в ней, не превышающими установленные к тому времени допустимые уровни.
Для реализации этих целей в 1958 г. под руководством академика ВАСХНИЛ В.М. Клечковского были подготовлены первые рекомендации о снижении последствий аварии 1957 г. для сельского хозяйства с учетом необходимости производства пригодной по уровням загрязнения продукции и радиационной защиты населения.
Рекомендовалось внедрение специализации сельскохозяйственного производства на загрязненной территории в направлении развития семеноводства зерновых культур и многолетних трав как продукции, не подлежащей потреблению населением и сельскохозяйственными животными, а также перепашка угодий обычными плугами с предплужниками для снижения уровней внешнего облучения и ветрового подъема.
Под руководством заместителя Министра здравоохранения СССР А.И. Бурназяна, И.К. Дибобеса (Челябинский филиал ЛенНИИРГ) и А.П. Поваляева (комплексная радиологическая лаборатория Минсельхоза СССР) при участии специалистов сельского хозяйства Минсельхоза СССР, радиационной гигиены и радиационной защиты Минздрава СССР и Минздрава РСФСР, был начат комплекс исследований по обоснованию радиационно-санитарных требований и организации сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения, установлению допустимых уровней содержания радионуклидов в продукции, разработке, внедрению и оценке эффективности специальных регламентов ведения сельского хозяйства и организации жизнедеятельности населения в условиях радиоактивного загрязнения.
Уже к 1960-1961 гг. экспериментальная возможность подобного восстановления сельскохозяйственного производства была доказана.
Прежде всего, было доказано, что на территории, загрязненной 90Sr, наименьшим уровнем содержания этого радионуклида характеризуется продукция животноводства. Это объясняется существованием дискриминации 90Sr по отношению к стабильному кальцию при совместном перемещении этой пары элементов в звене пищевой цепочки корм – животные. В первые годы после образования ВУРСа подобную дискриминацию в звене почва (почвенный раствор) – растительность в полевых условиях выявить было невозможно из-за преобладающего аэрального поступления стронция-90 в растения.
Осуществленные в начале 60-х годов оценки [4] показали, что безопасным уровнем загрязнения территории при длительном проживании населения, соответствующим установленному значению предела годового поступления 90Sr, является плотность загрязнения 150 кБк/м2 (4 Ки/км2) по 90Sr.
Обеспечение длительного безопасного проживания населения в Дальнейшем достигалось за счет осуществления комплекса мер, направленных как на предотвращение повышенного, так и на снижение существующего радиоактивного загрязнения получаемой местной продукции при осуществлении постоянного радиационно-санитарного контроля.
Поиски путей снижения уровней загрязнения продукции осуществлялись в направлениях:
Обоснование возможностей практического восстановления сельского хозяйства было сформулировано в виде следующих принципов:
Наиболее оптимальным вариантом использования загрязненных 90Sr угодий является производство мяса свиней и крупного рогатого скота как наименее загрязненной продукции.
Из всей продукции растениеводства, включая корма, наименьшей удельной активностью 90Sr характеризуется зерно злаковых, картофель, наибольшей – естественные травы. Использование последних является наиболее неблагоприятным вариантом.
Сельскохозяйственные животные должны содержаться на кормовых рационах, обогащенных картофелем, корнеплодами и зерном при максимальном исключении продукции с естественных угодий.
Эти принципы, доказанные экспериментально, позволяли использовать угодья, загрязненные до уровня 370 кБк/м2 (10 Ки/км2) при производстве говядины и до 3700 кБк/м2 (100 Ки/км2) при производстве свинины.
Практическое восстановление сельскохозяйственного производства было начато в 1961 г., когда были созданы первые 5 специализированных совхозов в Челябинской области и 2 – в Свердловской. Динамика вовлечения отчужденных земель в сельскохозяйственное использование приведена на рис. 4.
Рисунок 4. Динамика вовлечения отчужденных земель в сельскохозяйственное использованиеК 1982 г. в хозяйственное использование были вовлечены 87 тыс. га общей площади в границах 74-150 кБк/м2 (2-4 Ки/км2) (или 82%), из них 41 тыс. га сельскохозяйственных земель (72%). Остальная часть земель (19 тыс. га), расположенная на наиболее загрязненной, головной части ВУРСа, отведена под Восточно-Уральский государственный заповедник [5-7].
Оптимизация землепользования и максимальное исключение использования специальными совхозами естественных угодий в составе санитарной зоны обеспечили практически во всех хозяйствах получение более чистой продукции по сравнению с продукцией личных хозяйств, размещенных в населенных пунктах, относящихся к этим специализированным хозяйствам.
Возможность населения заготовлять корма для своих животных на территории санитарной зоны оказалась отрицательным фактором, обусловившим повышенное загрязнение, прежде всего, молока и мяса. В расчете на единицу плотности загрязнения территории удельная активность 90Sr в молоке, говядине и свинине из личных хозяйств примерно в 4 раза выше, чем в такой же продукции специализированных хозяйств [8]. Это свидетельствует о достаточной эффективности упорядочения землепользования, прежде всего упорядочения использования естественных угодий в составе санитарной зоны.
Практика восстановления сельскохозяйственного производства на территории, загрязненной 90Sr и поэтому отчужденной из использования, при отягощении отчуждения территории вынужденным отселением местных жителей, является уникальным опытом.
Описанному восстановлению хозяйствования способствовали несколько факторов.
1. Небольшая ширина загрязненной территории с достаточно хорошо выраженными градиентами загрязнения, что позволило дифференцировать территорию и получаемую продукцию по уровням загрязнения и проводить на этой основе оптимизацию землепользования с получением требуемых видов продукции с заданными уровнями удельной активности 90Sr.
2. Достаточно быстрое и достоверное экспериментальное определение основных закономерностей поведения и перехода 90Sr в цепи почва → растения → животные → продукция животноводства с оценкой позитивной роли дискриминации 90Sr относительно Ca в организм животных и выбором продукции животноводства как наименее загрязненной продукции.
3. Организация специализированных государственных, хорошо управляемых сельскохозяйственных предприятий взамен многих мелких коллективных, а также личных хозяйств, а также внедрение перепрофилирования созданных хозяйств преимущественно на производство мяса.
4. Разработка и внедрение в практику специальных, научно-обоснованных рекомендаций и нормативов по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории, применявшихся постоянно к каждому отдельному специализированному хозяйству.
Описанный опыт является также показательным еще и в том плане, что он может быть использован в других вероятных ситуациях радиоактивного загрязнения территории.
В 80-х гг., когда были разработаны основы радиоэкологии и большая часть загрязненной территории вовлечена в хозяйственное использование, накопленный научный и практический опыт нашел применение при ликвидации последствий аварии на ЧАЭС.
1. Алексахин Р.М., Булдаков Л.А., Губанов В.А. и др. Крупные радиационные аварии. Последствия и защитные меры / Под ред. Л.А. Ильина, В.А. Губанова. – М.: ИздАТ, 2001. – 751 с.
2. Терновский И.А., Теверовский Е.Н. Изучение радиоэкологических, радиационно-гигиенических и социально-хозяйственных последствий массированного радиоактивного загрязнения больших площадей (1958-1984 гг.). Том III. Радиационная обстановка и динамика поведения радионуклидов в окружающей среде: Отчет / ПО «Маяк». – Озёрск, 1984.
3. Романов Г.Н. Радиационная авария на ПО «Маяк»: практика контрмер, их эффективность и извлеченные уроки // Вопросы радиационной безопасности. – 1997. – № 3. – С.3-17.
4. Итоги изучения и опыт ликвидации последствий аварийного загрязнения территории продуктами деления урана / Под ред. А.И. Бурназяна. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
5. Тепляков И.Г., Романов Г.Н., Спирин Д.А. Возвращение земель ВУРСа в сельскохозяйственное использование // Вопросы радиационной безопасности. – 1997. – № 3. – С. 33-37.
6. Терновский И.А., Теверовский Е.Н. Изучение радиоэкологических, радиационно-гигиенических и социально-хозяйственных последствий массированного радиоактивного загрязнения больших площадей (1958 – 1984 гг.). – Том IV. Сельскохозяйственное использование загрязненной территории: Отчет / ПО «Маяк». – Озёрск, 1984.
7. Романов Г.Н. Ликвидация последствий радиационных аварий. – М.: ИздАТ, 1993.
8. Романов Г.Н., Бакуров А.С., Шейн Г.П., Аксёнов Г.М. Проверка достоверности кишечного поступления 90Sr из загрязненных продуктов питания: Заключ. отчет по проекту «Проверка достоверности параметров биокинетики 90Sr в организме людей»: Отчет / ПО «Маяк». – Озёрск, 2001.
1 Вопросы радиационной безопасности. – 2002. – Специальный выпуск. – С.63-74.
Источник: Бакуров, А.С. Научный и практический опыт ликвидации последствий аварии 1957 г. / А.С. Бакуров // Библиотека журнала «Вопросы радиационной безопасности». – 2005. – № 4. – С. 8-21. – (Из архивов ПО «Маяк»).