В последнее время всё чаще стали писать, говорить о тритии, точнее о тритийсодержащей воде, которая поступает в мировой океан. Источником этой загрязненной воды являются атомные станции, на которых образуется вода с тритием, во время их штатной эксплуатации. В чём суть данной проблемы, можно ли решить эту проблему атомной индустрии, или хотя бы минимизировать для окружающей среды.
Введение
По сообщениям СМИ, 24 августа 2023 года японская компания Tokyo Electric Power начала сброс очищенной от радиоактивных веществ воды с АЭС «Фукусима» в океан. Решение было одобрено МАГАТЭ, однако это все равно вызвало протесты в Японии, в том числе в рыболовецкой отрасли. Протесты происходили не только среди жителей в Японии, протесты выражали целые страны, например Китай, Россия. Чтобы разобраться в данной ситуации, необходимо понять, что такое тритий, как он образуется на АЭС, чем он опасен.
Кто такой тритон
Тритий, это радиоактивный изотоп водорода. Обозначается T или 3H. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, его называют тритоном [1]. Теперь вы знаете, что или кто такой тритон. Откуда он берётся, где обитает? В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы в результате взаимодействия космического излучения с ядрами кислорода и азота в количестве порядка 7,4·104 ТБк/год [2].
Как тритий образуется на атомных станций? При работе АЭС тритий образуется в реакторах при делении 235U и в результате (n, γ) — , (n, α) — ,(n, p) — и (n, T) — реакций на ядрах элементов конструкционных и других материалов активной зоны, а также в стержнях регулирования [3]. Большая часть трития, наработанного на АЭС (в среднем, до 85%), покидает АЭС с жидкими стоками. Поскольку жидкие стоки на большинстве АЭС сбрасываются в пруд-охладитель, куда и поступает тритий, попавший с различными протечками в стоки, а именно — в техническую воду, используемую для охлаждения турбин и прочего оборудования, дебалансовой воды и т. д. [4]. К тому же, следует отметить, что источниками тритийсодержащих отходов являются также бассейны выдержки на АЭС и установки детритизации [2].
Тритон и организмы
Что происходит, когда тритий поступает в организм человека?
После поступления в организм человека с воздухом, водой или продуктами питания тритий равномерно распределяется в водной фазе организма. Он активно включается в состав биологической ткани, вызывая мутагенные нарушения, как за счёт бета-излучения средней энергии 5,7 кэВ, так и за счёт нарушения молекулярных связей, вызванных заменой изотопа водорода нейтральными гелием, образовавшимся в результате распада трития. При этом за счёт периода полураспада 12,3 года тритий способен накапливаться в объектах окружающей среды, органах и тканях живых организмов и таким образом являться глобальным загрязнителем природных компонентов [5]. Замечено, что наибольшую опасность представляет тритий, входящий в состав воды, так как за счёт водородных связей он может обмениваться с водородом воды и клеточных соединений организма, может быть усвоен молекулами ДНК и за счёт внутреннего облучения повредить генетический аппарат клеток, провоцируя онкологические и некоторые другие заболевания [1]. Вследствие своей генетической значимости, тритий отнесён к основным дозообразующим радионуклидам, его вклад в суммарную эффективную дозу облучения населения оценивается на уровне нескольких процентов [1].
Неуловимый тритон
Можно ли тритий удалить из сточной воды АЭС, профильтровав сточные воды станции? Уловить тритий современными дешёвыми и эффективными технологиями не представляется возможным. Это обуславливает существенное увеличение вклада техногенного трития в радиационную нагрузку населения [5].
Например, в водоёмах-охладителях атомной станции (Калининской АЭС): озеро Песьво (устье сбросного канала системы охлаждения станции) и оз. Удомля (входной канал охлаждения реакторов) активность трития была обнаружена, что показывает влияние сбросов АЭС на содержание трития в близлежащих водоёмах [5]. Посмотрим следующий пример из другой статьи на эту тему. Системы защиты на АЭС позволяют максимально уловить образующиеся радионуклиды. Исключение составляют радиоизотоп водорода тритий [6]. И ещё один пример, существующие методы очистки технологических сред АЭС от трития трудоёмки, дорогостоящи и малоэффективны, что обуславливает практически беспрепятственное его поступление с АЭС в окружающую среду [6]. Под час, эта же озерная вода используется ближайшими населенными пунктами для питья и хозяйственных нужд, пример, озеро Имандра в Мурманской области, является истоником воды для нескольких населенных пунктов с численностию жителей более 100 000 человек. В этоже время является озером охладителем для Кольской АЭС, эксплуатирующейся с 70-х годов прошлого века (более 50 лет).
Это говорит о том, что если у вас недалеко находится атомная станция, с большой долей верояности она использует воду из озера или реки для охлаждения своих реакторов, по прямоточной сисеме охлаждения. И, значит в течение всего периода её эксплуатации, тритий поступает в водоём охладитель и с большой долей вероятности прониает в биоту водоёма.
В результате работы АЭС вода первого контура или контура многократной принудительной циркуляции, как правило, неоднократно полностью обновляется, и, следовательно, весь наработанный и попавший в эти контуры тритий поступит в пруд-охладитель (естественно, за исключением доли трития, который был выброшен в атмосферу, но это сравнительно не большая его доля — не более 15-20%). Загрязнение тритием подземных, как правило, грунтовых, вод имеет место при нормальной эксплуатации практически большинства АЭС стран СНГ, в т.ч. и в РФ, однако степень этого загрязнения может быть весьма различной [4].
Подавляющее большинство трития, образовавшегося в 1-м контуре, по системам сбросных коммуникаций различного назначения в конечном итоге всё равно поступает за пределы АЭС. [4].
Вот ещё один наглядный пример, который показывает неуловимость трития при очитске сбросной воды. В период проведения ремонтных компаний содержание радионуклидов в подземных (грунтовых) водах в целом значительно снижалось, но после пуска блока в эксплуатацию в отдельных скважинах быстро увеличивалось (и прежде всего содержание трития), что только ставило дополнительные вопросы к службе эксплуатации и надзора за коммуникациями [4].
Накопление тритона
Необходимо также учитывать механизм накопления трития в окружающей стреде при эксплуатации АЭС. Постоянный рост объёма накопленного трития приводит к постепенному увеличению количества выбросов и сбросов трития, что влечёт за собой увеличение воздействия ионизирующего излучения на персонал и население посредством перрорального и ингаляционного поступления в организм тритиевой воды. Для снижения техногенного воздействия трития на окружающую среду допустимые нормы его поступления изменялись по мере развития науки и техники с учётом международных рекомендаций [2].
Каков предел этого наколпения у нас? Для сбросных тритийсодержащих вод установленный в России уровень вмешательства в настоящее время составляет 7600 Бк/л [2]. Каковы требования к содержанию трития в воде? Наиболее жёсткие требования к уровню содержания трития предъявляются именно к тритийсодержащей воде (НТО или DTO) как в жидком состоянии, так и в виде пара [2].
Для тритийсодержащих удаляемых ЖРО, отнесённых к 5 классу, устанавливается принадлежность к среднеактивным РАО при активности от 104 до 108 кБк/кг и к низкоактивным — до 104 кБк/кг. Тритийсодержащие отвержденные ЖРО в зависимости от их активности относят к высокоактивным 1 или 2 классов (более 1011 кБк/кг), к среднеактивным 2 и 3 классов (108 — 1011 кБк/кг), к низкоактивным 3 и 4 классов (107 — 108 кБк/кг) [2].
Заключение и выводы
Как видим из многих истчоников данных по проблеме трития, всё не так безопасно как себе представляют многие люди, которые знакомы с атомными станциями по рекламным статьям и сообщениям организаций, которые строят и эксплуатируют эти объекты. В этих сообщениях обычно не пишут про тритий, и другие вещества выбросы и сбросы, которых происходят на АЭС, в штатном режиме эксплуатации. Тем самым лишая общество от полной картины технологического цикла атомной энергетики. Умалчивание проблем с отходами РАО и ОЯТ, также не дают объективной, целостной картины происходящего во время выработки электроэенргии на атомной станции. В результате, мы, граждане, не имеем полную информацию об АЭС и не можем адекватно судить о её влияние на нас и окружающую среду.
В конце статьи, хочется отметить, что применявшейся до недавнего времени способ разбавления очень низкоактивных тритийсодержащих водных отходов и потоков до сбросных норм с последующим сбросом в окружающую среду в настоящие время запрещён в большинстве стран мира, в том числе и в России [2]. При этом в Госдуме поступают предложение отменить статью 60 в Водном кодексе РФ, для возобновления и использования при строительстве объектов энергетики, старой, опасной технологии прямоточного охлаждения. Что серьезно повлияет на качество воды в наших реках и озерах, морях и океанах, а значит и на нас, и наше здоровье.
Список источников литературы:
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Тритий
2. Тритиевые проблемы при экслплуатации ядерных энергетических установок. Магомедбеков Э.П., Растунова И.Л... Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, г. Москва, Россия, С. 224-249.
3. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=9455
4. Ульянов В.Ю., Елохин А.П... Мониторинг трития как возможного индикатора утечек из спецтрубопроводов и других водонесущих коммуникаций на площадке АЭС «Бушер-1»/Глобальная ядерная безопасность. 2016 №4 (21), С. 7-13.
5. Барчуков В.Г., Кочетков О.А., Клочков В.Н., Еремина Н.А., Максимов А.А. / Распространение трития и его соединений в окружающей среде при нормальных условиях эксплуатации Калининской АЭС // Медицина труда и промышленная экология — 2021; 61 (9) — С. 594-600.
6. Барчуков В.Г., Кочетков О.А., Фомин Г.В., Кабанов Д.И. (ФГБУ ГНЦ РФ ФМБЦ им А.И. Бурназяна ФМБА России, г. Москва), Иванов Е.А. (АО «ВНИИАЭС», г. Москва) /Распространение трития и его соединений воздушных путём при нормальных условиях эксплуатации Балаковской АЭС // Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ) — научные статьи / 2016 №1. — С. 49-54.
Рис.1. Изотопы водорода. Источник (https://raznisa.ru/wp-content/uploads/2020/01/Izotopy-vodoroda.jpg)
Фото.2. Япония, АЭС, Фукусима. Источник (https://711515.selcdn.ru/recycleCDN/content/1/128ad852e7538d0ed3815e963f3dc636.jpg)
Фото.3. Озеро Имандра, автор фотографии Вадим Лихачев.
Фото.4. Озеро Имандра, автор фотографии Вадим Лихачев.
Фото.5. Озеро Имандра, автор фотографии Вадим Лихачев.
