Чрезвычайно-экологические ситуации на производстве Маяк (Челябинск) и его экологические последствия

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Оренбургский государственный университет

Реферат

Чрезвычайно-экологические ситуации на производстве Маяк (Челябинск) и его экологические последствия

Руководитель

Профессор кафедры ЭиП

В.Ф. Куксанов

Студент группы 18ТБ(ба)ИЗОС

И.И. Рафикова

Оренбург 2022 г

Введение

Защита окружающей среды - одна из глобальных проблем, связанная с возможностью существования человеческой расы на планете Земля. Технологические прорывы в науке и технике улучшают жизнь людей, но в это же самое время они вызывают многочисленные проблемы, связанные с экологией, которые были невообразимы в прошлых столетиях существования нашей планеты. За время своего существования и особенно в XX веке человечество ухитрилось уничтожить около 70 процентов всех естественных экологических (биологических) систем на планете, которые способны перерабатывать отходы человеческой жизнедеятельности, и продолжает их уничтожение. Объем допустимого воздействия на биосферу в целом превышен сейчас в несколько раз. Как утверждают специалисты, через 30 - 50 лет начнется необратимый процесс, который на рубеже XXI-XXII веков приведет к глобальной экологической катастрофе.

Даже повседневная деятельность человека на современном уровне развития промышленности ведет к постоянному загрязнению окружающей среды. Топливо-энергетический комплекс выбрасывает в атмосферу тысячи тонн окиси серы, азота, образующихся в процессе сгорания необогащенного угля, металлургическая промышленность дополняет картину химическими соединениями тяжелых и редких металлов, нефтехимическая отрасль углеводородными соединениями (метан и др.). Опасным загрязнителем воздуха является даже табачный дым, из которого в воздух попадает, кроме никотина, большое количество (около 200) таких отравляющих веществ, как угарный газ, бензоперин и другие. Помимо загрязнения атмосферы, происходит загрязнение стоковыми водами промышленных и коммунальных предприятий больших и малых год, озер, прибрежных морских вод. Нарастают проблемы с мелиорацией земель, бесконтрольным применением в сельском хозяйстве минеральных удобрений, избыточным использованием пестицидов, гербицидов.

В сотни раз увеличивается антропогенное влияние на биосферу при возникновении техногенных аварий. Особая опасность таких чрезвычайных ситуаций состоит в том, что в момент аварии урон, который наносится окружающей среде, за несколько часов приближает человечество к глобальной экологической катастрофе на несколько десятков лет.

1. История аварий на производстве «Маяк»

глобальный экологический среда

Производственное объединение «Маяк» выросло на базе Комбината №817 - первого в СССР предприятия по промышленному получению делящихся материалов - урана-235 и плутония-239 - для ядерной бомбы.

Комбинат был построен на Южном Урале, недалеко от старинных уральских городов Кыштыма и Касли. На южном берегу небольшого озера Иртяш было выбрано место для строительства жилого массива, а рядом, на южном берегу озера Кызыл-Таш соорудили первый промышленный объект Комбината - уран-графитовый реактор для наработки оружейного плутония. В настоящее время город, в котором живут работники ПО «Маяк» и члены их семей, носит название Озерск. В состав предприятия первоначально вошли:

- уран-графитовый реактор;

- радиохимический завод по выделению плутония из облученного в реакторе урана;

- химико-металлургический завод по производству металлического плутония.

Уран-графитовый реактор

22 июня 1948 года реактор после серии испытаний, начавшихся 7 июня, был выведен на проектную мощность. При конструировании реактора, разумеется, были разработаны системы контроля за безопасностью технологического процесса. Главным образом контролировались расход воды, охлаждавшей урановые блоки, и влажность в трубах, заполненных графитом. В случае выхода реактора из заданного режима из аварийного технологического канала автоматически удалялся аварийный поглощающий нейтроны стержень. Можно представить сложность организации контроля за безопасностью производства, если при наличии более 1000 технологических каналов все измерения температуры и влажности производились вручную. Впрочем, для срочного выхода из рабочего режима существовали и другие системы, позволявшие производить аварийное охлаждение реактора при отключении электроэнергии, либо нарушениях подачи воды в систему охлаждения. Предусматривалась и возможность автоматического «заглушения» цепной реакции в случае прекращения подачи воды в реактор.

Тем не менее, люди работали, рискуя здоровьем, а подчас и жизнью. Все работы по проектированию, испытанию и эксплуатации объектов Комбината велись в условиях жесткого лимита времени. Испытания, наладка и ввод в эксплуатацию агрегатов и систем производились, что называется, «на ходу». Например, система разгрузки урановых блоков - операции, от которой зависела работа всего реактора, была проверена на стенде лишь на единичном канале.

Первая крупная авария на реакторе произошла уже в первые сутки работы реактора при выведении его на проектную мощность. 19 июня 1948 года из-за приоткрытия одного из клапанов в технологическом канале в центре активной зоны возник дефицит охлаждающей воды. Реактор был остановлен, оставшиеся в графитовой кладке разрушенные урановые блоки были извлечены. Вскоре последовала еще одна авария. Однако в связи с тем, что на ликвидацию последствий первой аварии было потрачено 40 дней, руководители работ заместитель председателя Спецкомитета при Государственном Комитете обороны СССР Б.Л. Ванников (председателем Спецкомитета был Л.П. Берия) и академик И.В. Курчатов решили ликвидировать аварию при работающем реакторе.

Выполнение этого и последовавших аналогичных решений привело к переоблучению сменного персонала и бригады ремонтников. Ликвидация последствий аварийных ситуаций периодически приводила и к трагическому исходу.

Согласно «Общим санитарным нормам и правилам» охраны здоровья работающих на объектах Комбината №817 дневная норма при шестичасовой смене устанавливалась в 1 мЗв (т.е. за год не более 300 мЗв). В случае аварии допустимым считалось однократное облучение в дозе 250 мЗв за период не более 15 минут. После такого облучения проводилось медицинское обследование пострадавшего, а затем следовали либо отпуск, либо работа, не связанная с воздействием радиации. Позднее, в 1952 году был введен более строгий норматив, допускавший дозу облучения за рабочую смену 0,5 мЗв (150 мЗв в год), и только в 1970 году были установлены правила, согласно которым годовой уровень облучения не должен превышать 50 мЗв.

Радиохимический завод

Первая продукция с атомного реактора - облученный уран с содержащимся в нем плутонием - поступила на радиохимический завод 22 декабря 1948 года, однако первая партия концентрата плутония была получена только в феврале 1949 года. В начальный период работы завода экспериментальные данные о минимальных критических массах плутония в водных растворах отсутствовали. Поэтому практически было невозможно обосновать предельно допустимые количества плутония в отдельных видах оборудования, чтобы обеспечить ядерную безопасность. Необходимые данные были опубликованы лишь в 1955 году. Тем не менее, аварий, связанных с самопроизвольными цепными реакциями, на заводе не возникало до 1953 года. Это было вызвано тем, что, с одной стороны, в первые годы не удавалось получить высокую степень обогащения плутонием, а, кроме того, под руководством И.В. Курчатова в 1951 году были экспериментально определены значения минимальных критических масс в растворах плутония и урана-235 с 75%-ным обогащением.

И все же условия работы были опасны. Плутоний из массы сопровождавших примесей выскабливали вручную. Вследствие большой площади поверхности технологических аппаратов, трубопроводов и проч. плутоний оседал на стенках арматуры и «пропадал». Агрессивные растворы вызывали коррозию оборудования, нарушая его герметичность. Ремонтники, сотрудники аналитических и эксплуатационных служб практически постоянно работали в аварийном режиме, получая недопустимо высокие дозы облучения.

Химико-металлургический завод

Первая очередь завода закладывалась в переоборудованных складских помещениях, расположенных вблизи станции Татыш недалеко от города Кыштыма. Работы по переоборудованию помещений начались в 1947 году, а 26 февраля 1949 года на завод поступил первый конечный продукт с радиохимического завода, и в августе того же года были изготовлены первые детали из чистого плутония.

На этом заводе завершался технологический цикл изготовления «сердцевины» ядерной бомбы. В книге «Создание первой советской ядерной бомбы» под редакцией В.Н. Михайлова (Энергоиздат, 1995 г.), она описывается так: «Активным материалом ядерной бомбы является элемент плутоний д-фазы с удельной массой 15,8. Он изготовлен в виде полого шара, состоящего из двух половинок, которые, как и внешний шарик инициатора, спрессовываются в атмосфере никель-карбонил. Внешний диаметр шара 80-90 мм. Масса активного материала вместе с инициатором 763-1060 г. Между полушариями имеется прокладка из рифленого золота толщиной 0,1 мм.

Ядерное производство Комбината с самого начала представляло собой крайне опасный объект для работающих на нем. Еще в 1949 году были зарегистрированы первые случаи лучевой болезни. Смертельной опасности подвергались и люди, просто жившие вблизи комбината, ничего не знавшие об опасности и долгое время ничем не защищенные от нее. И состояние природной среды, которая определяет здоровье и благополучие людей, остается тревожным и по сей день.

2. Экологические последствия производства «Маяк»

Социально-экологические последствия аварии оказались очень серьёзными. Тысячи людей были вынуждены покинуть места своего проживания, многие другие остались жить на загрязненной радионуклидами территории в условиях долговременного ограничения хозяйственной деятельности. Положение значительно осложнялось тем, что в результате аварии радиоактивному загрязнению подверглись водоёмы, пастбища, леса и пашни.

Радиоактивное облако под действием ветра прошло над территорией Челябинской, Свердловской и Тюменской областей. При этом вследствие осаждения радионуклидов из облака произошло выпадение радиоактивных осадков и загрязнение местности. Образовавшийся след получил название Восточноуральского радиоактивного следа. Территория его с плотностью загрязнения стронцием-90 более 0,1 Ки/км2 составила 23 тыс. км2, оказались загрязненными 217 населенных пунктов с общей численностью населения 272 тыс. человек. Территория с плотностью загрязнения стронцием-90 более 100 Ки/см2 составила 117 км2. Общая протяжённость ВУРСа составляла примерно 300 км в длину при ширине 5-10 километров. На этой площади почти в 20 тысяч кмІ проживало около 270 тысяч человек, из них около 10 тысяч человек оказались на территории с плотностью радиоактивного загрязнения свыше 2 кюри на квадратный километр по стронцию-90 (период полураспада 28.8 года) и 2100 человек - с плотностью свыше 100 кюри на квадратный километр.

Облучение населения, проживающего на территории Восточноуральского следа, было как внешним, так и внутренним: 2280 человек за 250 дней проживания получили дозу около 17 сЗв, а 7300 человек за 330-770 дней проживания - около 6 сЗв.

На территории с загрязнением свыше 2 кюри на квадратный километр по стронцию-90 находилось примерно 23 населённых пункта, в основном небольших деревень. Они были выселены, имущество, скот и дома были уничтожены. Урожай на больших территориях был уничтожен. Большие площади перепаханы и изъяты из сельхозоборота.

В целях предупреждения опасного влияния загрязнённой территории на окружающее население в 1959 году правительство СССР приняло решение об образовании на этой части ВУРСа санитарно-защитной зоны с особым режимом. В неё вошла территория, ограниченная изолинией 2-4 кюри на квадратный километр по стронцию-90, площадью около 700 кв. км. Земли этой зоны признаны временно непригодными для ведения сельского хозяйства. Здесь запрещается использовать земельные и лесные угодья, водоёмы, пахать и сеять, рубить лес, косить сено и пасти скот, охотиться, ловить рыбу, собирать грибы и ягоды. Без специального разрешения сюда никто не допускается. В 1968 году на этой территории создан Восточно-Уральский заповедник. В результате радиоактивного распада выпадений, произошедших вследствие аварии 1957 года, площадь радиоактивного загрязнения территории заповедника сокращается. В настоящее время посещать заповедник нельзя, так как уровень радиоактивности в нём - по существующим нормам для человека - всё ещё очень высок.

Отдельно необходимо упомянуть такой вид последствий аварий на ПО «Маяк» как загрязнение гидроресурсов региона. Дело в том, что этот вид загрязнения несет в себе повышенную опасность. На территории, подвергшейся воздействию комбината, сейчас находится практически «ядерная бомба» замедленного действия, активные вещества которой сконцентрированы в поверхностных и подземных водоемах региона.

Все загрязненные жидкими радиоактивными отходами естественные и искусственные водоемы, расположенные в зоне влияния комбината «Маяк», можно разделить на четыре основные группы:

Реки, в которые на первых этапах существования плутониевого производства сбрасывали высокоактивные жидкие отходы, что привело к накоплению большого количества долгоживущих радионуклидов в донных отложениях. В первую очередь это р. Теча, принявшая основное количество сбрасываемых в речную систему радионуклидов.

Водоемы, служившие на всех этапах существования комбината «Маяк» для сброса жидких отходов с различными уровнями радиоактивности. Речь идет о водоемах 2, 3, 4, 6, 9, 10, 11 и 17-м, образовавшихся после того, как загрязненные в первые годы существования комбината «Маяк» верховья р. Течи были перекрыты плотинами. Эти водоемы были созданы специально для того, чтобы предотвратить дальнейшее распространение радиоактивности вниз по течению.

Водоемы, загрязненные в результате взрыва на хранилище высокоактивных ЖРО в 1957 г. и находящиеся на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС). Крупнейшими из них являются озера Бердениш и Урускуль, расположенные в непосредственной близости к санитарно-защитной зоне комбината «Маяк». Следует отметить, что уровень содержащейся в них радиоактивности несравненно ниже, чем в водоемах, служивших для сброса ЖРО с самого производства.

Подземные радиоактивные водоемы, образовавшиеся в результате просачивания жидких радиоактивных отходов, хранящихся в естественных водоемах без специальной гидроизоляции дна.

Искусственные и естественные водоемы, которые во время существования комбината «Маяк» были превращены в хранилища жидких радиоактивных отходов, создавались и выбирались в значительной мере случайно, без детальных гидрологических и геологических исследований. Необходимые изыскания начались уже после того, когда выяснилось, что под выбранными в качестве хранилищ водоемами нет надежных гидроизолирующих слоев. Создавать же гидроизоляцию искусственно не было ни времени, ни технических и финансовых возможностей. Кроме того, под некоторыми из этих водоемов оказались полости и каналы карстового происхождения. Все это привело к просачиванию жидких радиоактивных отходов вглубь и к загрязнению глубинных водоносных слоев.

Наиболее высокий уровень радиоактивного загрязнения подземных горизонтов обнаружен под озером Карачай, вмещающим значительное количество высокоактивных и среднеактивных ЖРО комбината «Маяк». Согласно оценкам, относящимся к периоду до 1990 г., объем просочившихся в подземные горизонты радиоактивных отходов превышал 4 млн. м3, а площадь ареала их распространения составляла примерно 10 км2. В более поздних публикациях приводится несколько меньшая цифра - 3,5 млн. м3. Суммарная радиоактивность просочившихся ЖРО оценивается в 900 тыс. Ки. Мощность подземного водоносного комплекса изменяется от 50-80 до 130-190 м в разных местах. Непосредственная связь озера Карачай с подземными водами подтверждается как зависимостью уровня зеркала водоема от уровня подземных вод, так и самим фактом распространения загрязнения в подземные горизонты.

Загрязненные подземные воды от озера Карачай являются сложными по компонентному составу растворами. По степени минерализации они имеют ряд градаций, представляя собой рассолы со степенью минерализации от 82,2 г/л в центральной части ареала до практически пресных вод во фронтальной (наиболее подвижной) части ареала. Основными загрязняющими веществами являются нитрат- и нитрит- ионы, радионуклиды (Sr-90, тритий, уран) и др.

В северном и северо-восточном направлениях ареал загрязнения распространяется в сторону Теченского каскада водоемов примерно на 4 км. В южном направлении - примерно на 3,2 км в сторону от водоема 9-го.

Второй серьезный источник загрязнения подземной гидросферы - Теченский каскад водоемов, созданных для предотвращения проникновения жидких радиоактивных отходов в речную систему региона. В настоящий момент во всех этих водоемах накоплено около 80 тыс. Кu радиоактивности по Sr-90 и 230 тыс. Кu - по Cs-137 (всего около 310 тыс. Ки долгоживущих активных радионуклидов).

Ниже последней плотины расположены Асановские болота, аккумулировавшие примерно 6 млн. Кu радиоактивности в период сброса высокоактивных жидких отходов в р. Течу.

Исследования показали, что распространение радиоактивности происходит за счет просачивания ЖРО вглубь - сквозь дно водоемов и их фильтрацию через тело последней, нижней, плотины. Объем фильтрующейся сквозь тело плотины воды плавно увеличивался вплоть до 1990 г. С 1990 по 1993 г. плотина укреплялась, и в эти годы просачивание несколько сократилось. В этот же период уменьшилось содержание Sr-90 в фильтрационных водах. Начиная с 1993 г. фильтрация воды и вынос с ней Sr-90 вновь возросли. В последние годы сквозь тело плотины и в ее обход ежегодно фильтруется примерно 5-6 млн. м3. Раньше эта величина превышала 10 млн. м3. Помимо того, что происходит просачивание зараженных вод сквозь тело плотины, 11 водоем сегодня уже на грани «перелива»: до критической отметки осталось 12 сантиметров.

Сброс низкоактивных отходов с атомных объектов в реки, после их разбавления до допустимой концентрации, применяется не только в России, но и в других странах, имеющих сходные производственные объекты. При необходимости эти отходы предварительно очищаются с помощью химических и ионообменных методов. Таким образом предотвращается накопление в одном месте большого количества низкоактивных жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Выбор подобной стратегии объясняется просто: ежедневно на любом атомном производстве образуется до нескольких десятков тысяч тонн низкоактивных жидких отходов. К ним относится вода, служащая для охлаждения реакторов, вода из резервуаров, в которых отстаиваются извлеченные из реакторов тепловыделяющие элементы, вода из лабораторий, вода из прачечных, в которых стирается загрязненная радиоактивностью одежда персонала, и т.д. Если такие отходы сливать в бессточные водоемы, это приведет к их переполнению и накоплению долгоживущих радионуклидов в донных отложениях, что и произошло на комбинате «Маяк».

Озеро Карачай было окончательно загублено. Чтобы испарения и паводки не разнесли радиоактивную заразу по всей округе, зеркало озера по большей части забетонировали. Уже само по себе это страшно - забетонированное озеро. К тому же под ним образовалась «водная линза», ядовитое содержание которой может по подземным протокам попасть в чистые водные артерии. Специалисты утверждают, что в ближайшие 80 лет беспокоиться не о чем - эта мрачная «черепаха» медлительна, быстро не доползет, а к тому времени, глядишь, придумается какое-то противоядие, какая-то защита. Не доползет, если, конечно, не случится никаких природных катаклизмов, изломов земной коры, упаси Бог, землетрясений

По сути, весь каскад плотин - сжиженный ядерный заряд, «взрыв» которого разнесется на весь мир и на сотни лет.

Трудно даже вообразить, что миллионы тонн зараженной воды, увлекая за собой донные отложения радиоактивного ила, хлынут в открытую акваторию, в экосистему планеты. «Мертвая вода» дойдет до Иртыша, Тобола, Исети, оставляя радиоактивный след. Потом она «врежется» в Северный Ледовитый океан. Океанские же потоки разнесут отходы российской ядерной промышленности по всему миру.

Заключение

Многолетняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению огромного количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей. В результате сброса отходов радиохимического производства непосредственно в открытую речную систему Обского бассейна через р. Теча (1949-1951 гг.), а также вследствие аварий 1957 и 1967 гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн. Ки активности. Радиоактивное загрязнение охватило территорию в 25 тыс. км2 с населением более 500 тыс. человек. Официальные данные о десятках поселков и деревень, подвергшихся загрязнению в результате сбросов радиоактивных отходов в р. Теча, появились только в 1993 г.

В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный выброс радионуклидов (церий-144, цирконий-95, стронций-90, цезий-137 и др.) с суммарной активностью 2 млн. Ки. Возник «Восточно-Уральский радиоактивный след» длиной до 110 км (в результате последующей миграции даже до 400 км) и шириной до 35-50 км. Общая площадь загрязненной территории, ограниченной изолинией 0,1 Ки/км2 по стронцию-90, составила 23 тыс. км2. Около 10 тыс. человек из 19 населенных пунктов в зоне наиболее сильного загрязнения с большой задержкой были эвакуированы и переселены.

Зона радиационного загрязнения на Южном Урале расширилась вследствие ветрового разноса радиоактивных аэрозолей с пересохшей части технологического водоема №9 ПО «Маяк» (оз. Карачай) в 1967 г. В настоящее время в этом резервуаре находится около 120 млн. Ки активности, преимущественно за счет стронция-90 и цезия-137. Под озером сформировалась линза загрязненных подземных вод объемом около 4 млн. м3 и площадью 10 км2. Существует опасность проникновения загрязненных вод в другие водоносные горизонты и выноса радионуклидов в речную сеть.

По данным радиационного мониторинга, выпадения цезия-137 из атмосферы в районах, расположенных в зоне влияния ПО «Маяк», в течение 1994 г. были в 50-100 раз больше, чем в среднем по стране. Высоким остается и уровень загрязнения местности цезием-137 в пойме р. Теча. Концентрации стронция-90 в речной воде и в донных отложениях в 100-1000 раз превышают фоновые значения. В каскаде промышленных водоемов в верховьях Течи содержится 350 млн. м3 загрязненной воды, являющейся по сути низкоактивными отходами. Суммарная активность твердых и жидких РАО, накопленных в ходе деятельности ПО «Маяк», достигает 1 млрд. Ки. Сосредоточение огромного количества РАО, загрязнение поверхностных водоемов, возможность проникновения загрязненных подземных вод в открытую гидрографическую систему Обского бассейна создают исключительно высокую степень радиационного риска на Южном Урале.

Список использованной литературы

глобальный экологический среда

1.Экология: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / В.Н. Большаков, В.В. Качак, В.Г. Коберниченко и др.; Под ред. Т.В. Тягунова, Ю.Г. Ярошенко. - М.: Логос, 2005.

2.«Определены места, где это должно случиться»: Проблема радиоактивных водоёмов комбината «Маяк» // Зелёный мир. - 2000. - №17-18.

3.Сайт «Уральский Чернобыль - трагедия татар» [Электронный ресурс] URL: http://nuclear.tatar.mtss.ru/

4.Сайт «Wikipedia» [Электронный ресурс] URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/

5.Сайт «Экомир» [Электронный ресурс] URL: http://www.komtek-eco.ru/ust_razvitie.html

6.Сайт Муниципального казенного учреждения культуры Озерского городского округа «Централизованная библиотечная система» [Электронный ресурс] URL: http://www.libozersk.ru

7.Основные направления деятельности ФГУП «ПО «Маяк» по решению экологических проблем, связанных с прошлой и текущей деятельностью ФГУП «ПО «МАЯК» /Ю.В. Глаголенко, Е.Г. Дрожко, С.И. Ровный // Вопросы радиац. безопасности. - 2006. - №1.

8.Ядерная катастрофа на Южном Урале: 50 лет со дня события / И.С. Егурная // Календарь знаменат. и памят. дат. Челяб. область, 2007. - 2006.

9.Теченская бомба грозит мировой экологической катастрофой. «Часовой механизм» уже запущен / Писанов В. // Труд. - 2002. - 6 сентября.

Размещено на Allbest