Смотреть в будущее

Интегрированная система кодов РОЗА помогает оценить радиологические риски

В Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2050 года, утвержденной распоряжением правительства Российской Федерации от 12 апреля 2025 года № 908р, к приоритетным направлениям относится «внедрение лучших экологических практик по снижению потенциальной биологической опасности отходов атомной энергетики». Действительно, актуальность этой проблемы определяется известными фактическими данными: если к 2015 году в мире было накоплено 280 тыс. тонн ОЯТ, то к 2040 году ожидается накопление 570 тыс. тонн ОЯТ.

Виктор Иванов

Главный радиоэколог ПН «Прорыв», член-корреспондент РАН

Методики оценки радиологического риска

Международные стандарты в области ядерной и радиационной безопасности определяются тремя авторитетными организациями:

— Научным комитетом ООН по действию атомной радиации (НКДАР ООН), который дает научные заключения;

— Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ), которая дает практические рекомендации;

— Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ), которое принимает окончательные стандарты безопасности.

После атомной бомбардировки в 1945 году японских городов Хиросима и Нагасаки правительства Японии и США в 1954 году создали регистр хибакуся, то есть лиц, переживших атомные бомбардировки (86,5 тыс. человек). Основной целью создания регистра была оценка частоты онкологических заболеваний у облученных контингентов. Регистр хибакуся существует до настоящего времени и является основой для получения зависимости «доза — эффект» на международном уровне.

В результате долгосрочных и крупномасштабных эпидемиологических исследований в Японии было установлено, что 7% выявленных смертей от солидных раков обусловлены радиационным воздействием и 51% выявленных смертей от лейкозов также радиационно обусловлены. Было также показано, что зависимость «доза — эффект» («эффект» в данном случае — это повышенная частота онкосмертности и онкозаболеваемости) лучше всего описывается линейной безпороговой моделью. Вместе с тем, в дозовом интервале 0–100 мЗв имеет место очень высокая степень неопределенности в полученных рисковых коэффициентах.

Одним из основных выводов этих исследований следует считать эпидемиологическое заключение о том, что кроме дозы облучения (которая составляла в среднем 220 мЗв) радиологический риск строго зависит от индивидуальных характеристик, прежде всего таких, как пол и возраст. Так, радиологический риск заболеваемости лейкозами при дозе 1 Гр может отличаться у 20-летних и тех, кому больше 30 лет, в три-четыре раза.

Используя данные японского регистра, НКДАР ООН в 1975 году ввел метрику радиологического канцерогенного риска — эффективная доза (зиверт, Зв). В 2007 году, когда время функционирования японского регистра хибакуся уже превысило 50 лет, МКРЗ выпустила рекомендации (Публикация 103) и ввела новое понятие — LAR (пожизненный радиационно обусловленный канцерогенный риск). Величина LAR впервые учитывает пол и возраст в зависимости «доза — эффект».

Технология определения величины LAR включает переход от ожидаемой эффективной дозы к эквивалентным дозам в органах и тканях и вычисление на этой основе потенциальных канцерогенных рисков. При этом показано, что для ряда радионуклидов имеет место уточнение зависимости «доза — эффект» примерно в 8–10 раз.

В Основополагающих принципах безопасности МАГАТЭ подчеркивается: «Нынешнее и будущее население и окружающая среда должны быть защищены от радиационных рисков». А в Объединенной конвенции о безопасности обращения с отработавшим топливом и о безопасности обращения с радиоактивными отходами (ратифицирована Федеральным законом РФ от 4 ноября 2005 г. № 139-ФЗ) отмечается, что необходимо «стремиться избегать действий, имеющих обоснованно предсказуемые последствия для будущих поколений, более серьезные, чем те, которые допускаются в отношении нынешнего поколения».

Оценка уровня радиологической защиты при создании ОДЭК

Учитывая вышеупомянутое, в рамках ПН «Прорыв» разработана интегрированная система кодов (ИСК) РОЗА (Радиологическое Обеспечение ЗАщиты), включающая программные модули (ПМ) РОЗА-Н (защита нынешнего поколения), РОЗА-РАО (защита будущих поколений) и РИСК-ЭКО (защита от факторов онкориска нерадиационной природы).

ИСК РОЗА была использована для оценки уровня радиологической защиты населения и персонала при создании опытно-демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК) на площадке Сибирского химического комбината (на фото). В рамках действующих в стране Норм радиационной безопасности (НРБ-99/2009) уровень пренебрежимо малого риска составляет 10^-6.

Пожизненные риски (LAR) онкосмертности были оценены для модуля фабрикации/рефабрикации (МФР), модуля переработки (МП), реакторной установки (РУ БРЕСТ-ОД-300), а также в целом ОДЭК. Полученная величина канцерогенного радиационно обусловленного риска составляет 4,63 × 10^-7 при нормальной эксплуатации ОДЭК и относится к пренебрежимо малому уровню. Вместе с тем для сценария запроектной аварии ОДЭК возможно превышение пренебрежимо малого риска 10^-6. Установлено также, что за счет факторов риска нерадиационной природы (загрязнение воздушного пространства) возможно также превышение рискового порога 10^-6.

Как было отмечено выше, ИСК РОЗА ориентирована на оценку уровня радиологической защиты как нынешнего, так и будущих поколений при интенсивном развитии в РФ двухкомпонентной ядерной энергетики.

Показано, что при замыкании ядерного топливного цикла на базе реакторов на быстрых нейтронах уже через 100 лет выдержки достигается эффект радиологической эквивалентности, когда за счет трансмутации минорных актинидов в РБН выравниваются канцерогенные радиационные риски РАО и природного уранового сырья. Рассмотрены различные сценарии развития двухкомпонентной ядерной энергетики, когда меняется доля тепловых и быстрых реакторов в выработке электроэнергии. Получено соотношение радиационно обусловленных потенциальных канцерогенных рисков ОЯТ реактора ВВЭР-1000 и РАО реактора БР-1200 при одинаковой выработке 1 ГВт⋅год электроэнергии. Установлено, что на временном интервале 10 тыс. лет после захоронения канцерогенные риски ОЯТ реактора ВВЭР-1000 в 130 раз выше канцерогенных рисков РАО реактора БР-1200. Поэтому достижение эффекта радиологической эквивалентности в приемлемые сроки для реактора ВВЭР-1000 невозможно.

Преимущества ЗЯТЦ на базе РБН

В указанной выше Энергетической стратегии подчеркивается также необходимость «внедрения технологий замкнутого ядерного топливного цикла». Практическое использование ИСК РОЗА дает следующие основные выводы по данной проблеме:

— достижение эффекта радиологической эквивалентности РАО и природного уранового сырья при ЗЯТЦ на базе РБН обеспечивает радиационную безопасность будущих поколений за счет минимизации потенциальных канцерогенных рисков населения;

— установлено, что значение радиационно обусловленного канцерогенного риска населения при эксплуатации ОДЭК ниже пренебрежимо малого уровня (10^-6), включенного в действующие в РФ Нормы радиационной безопасности;

— показано, что величина канцерогенного риска от факторов нерадиационной природы (концентрация загрязняющих веществ в атмосфере воздуха г. Северска) более чем в 10 раз превосходит аналогичный показатель по радиационному фактору.