РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 4, с. 415-422
РАДИОЭКОЛОГИЯ
УДК 34.49.23:533.9.082.7
ПЕРСПЕКТИВЫ СИСТЕМНОЙ РАДИОЭКОЛОГИИ В РЕШЕНИИ ИННОВАЦИОННЫХ ЗАДАЧ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ © 2014 г. С. И. Спиридонов*
Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН,
Обнинск
Обоснована необходимость системных радиоэкологических исследований в рамках разработки стратегии развития атомной промышленности России в XXI веке. Сформулированы первоочередные задачи в сфере радиоэкологии ядерной энергетики естественной безопасности, связанные с развитием концепции радиационно-миграционной эквивалентности, сравнительным обоснованием инновационных ядерных технологий и обеспечением прогнозирования последствий различного рода непредвиденных ситуаций. Представлен алгоритм комплексного решения этих задач, включающий разработку методологических подходов, методов и программных средств, позволяющих выполнять оценки дозовых нагрузок на население и биоту. Показана целесообразность использования радиоэкологических рисков для анализа неопределенностей последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды на различных этапах существующих и инновационных ядерных топливных циклов.
Радиоэкология, ядерная энергетика, радиоактивные отходы, ядерные топливные циклы, дозовые нагрузки, радиоэкологические риски.
БО1: 10.7868/80869803114040122
Возможности ядерной энергетики по обеспечению крупномасштабного производства энергии в обозримый период времени существования человечества вряд ли можно подвергнуть сомнению. Совершенствование ядерных установок и соответствующих топливных циклов (ЯТЦ) с целью повышения их экономической эффективности и экологической безопасности является закономерным этапом развития атомной промышленности.
Обоснованный выбор вариантов ядерных технологий на основе сравнительных оценок комплексного характера с учетом ряда аспектов (технологического, экономического, экологического, социального и т.д.) представляет собой основную проблему стратегического планирования в рассматриваемой сфере. Выполнение широкого спектра междисциплинарных исследований требует объединения усилий специалистов разного профиля.
Одно из наиболее важных направлений такого рода исследований — оценка последствий радиоактивного загрязнения окружающей среды (радиоэкологических последствий) различными предприятиями, входящими в состав как суще-
* Адресат для корреспонденции: 249032 Обнинск, Калужская обл., ВНИИСХРАЭ; тел.: (48439) 9-69-67; факс: (48439) 6-80-66; e-mail: spiridonov.si@gmaii.com.
ствующих, так и планируемых (инновационных) ЯТЦ. Следует отметить, что после Чернобыльской катастрофы и аварии на АЭС "Фукусима" общественность уделяет повышенное внимание именно воздействию радиационного фактора (специфичного для ядерных технологий) на человека и живые организмы.
Таким образом, для полновесного обоснования вариантов развития атомной промышленности представляется целесообразным привлечение специалистов-радиоэкологов, имеющих опыт прогнозирования последствий функционирования предприятий атомной энергетики для окружающей среды. Методы радиоэкологических оценок, апробированные при проведении экспертиз объектов ЯТЦ, могут представлять интерес и при анализе последствий применения новых ядерных технологий [1, 2]. Результаты такого рода оценок могут сыграть положительную роль при планировании ядерной энергетики России и способствовать снятию социальной напряженности в вопросах радиоэкологии ЯТЦ.
ОСНОВНЫЕ ВЫЗОВЫ СОВРЕМЕННОЙ РАДИОЭКОЛОГИИ
За более чем столетний период развития радиационной экологии в рамках этой дисциплины накоплен большой объем экспериментальной и
теоретической информации. Как отмечено в работе [3], в системе экологических наук в настоящее время создалась такая ситуация, когда радиоэкология оказалась одной из наиболее продвинутых отраслей этой области человеческого знания. Поступательное движение этой дисциплины (как и других наук) определяется присущей ей логикой естественного развития, неравномерность которого во временном ракурсе во многом зависит от социальных вызовов и интереса общественности к ней.
К настоящему времени ведущими европейскими радиоэкологическими центрами разработана программа стратегических исследований в области радиационной экологии (Strategic Research Agenda) [4]. В этой программе задачи радиоэкологии сгруппированы в рамках трех вызовов (challenges), смысловое содержание которых заключается в следующем:
— прогнозирование облучения человека и био-ты на основе количественной оценки ключевых процессов, влияющих на перенос радионуклидов и формирование дозовых нагрузок;
— определение экологических последствий воздействия радиационного фактора (на различных уровнях биологической организации);
— совершенствование радиационной защиты человека и окружающей среды с использованием интеграционных (холистических) подходов.
Следует отметить, что сформулированные в программе [4] задачи являются весьма разноплановыми с точки зрения рассматриваемых процессов и объектов, методов исследования, а также целевой направленности (от изучения закономерностей до разработки систем поддержки принятия решений).
Поскольку в качестве сверхзадачи при разработке этой программы рассматривалось "продвижение" радиоэкологии как науки (significantly advancing radioecology), с наиболее общих позиций можно выделить две ее составляющие — практическая (прикладная) и фундаментальная (теоретическая) радиоэкология. Такое деление можно рассматривать как условное, тем не менее целевые установки этих составляющих имеют свою специфику.
Практическая радиоэкология нацелена на решение двух классов задач — оценка и прогноз последствий конкретных радиоэкологических ситуаций, а также разработка и оптимизация системы мероприятий, направленных на устранение этих последствий. Важными предпосылками решения задач практической радиоэкологии являются:
— Систематизация и классификация радиоэкологических ситуаций (реальных и гипотетических, реализация которых возможна с определенной вероятностью).
— Наличие универсальной методологии оценки последствий радиоэкологических ситуаций для человека и биоты. В рамках методологии должны быть сконцентрированы методы оценки и прогнозирования радиоэкологических рисков, применение каждого из которых определяется спецификой ситуации.
— Наличие расчетных "инструментов" (моделей, компьютерных программ, систем поддержки принятия решений), применимых для прогнозирования последствий поступления радионуклидов в окружающую среду и разработки сценариев защитных мероприятий.
В рамках фундаментальной радиоэкологии могут выполняться самые различные исследования, направленные на получение новых знаний о поведении радионуклидов в окружающей среде и действии ионизирующего излучения на биоту на различных уровнях биологической организации. Информация, полученная в ходе исследовательских работ, является основой формирования прогностических методов, разработки расчетных "инструментов" и параметризации моделей.
В то же время необходимость получения новых радиоэкологических знаний обусловлена не только практическими запросами. Стремление к пониманию фундаментальных закономерностей является неотъемлемой сущностью любой науки. Установление таких закономерностей может служить источником развития не только радиоэкологии, но и совокупности смежных научных дисциплин. Так, радиоэкологические исследования "миграционной направленности" могут внести вклад в изучение круговорота химических элементов. Информация, полученная при изучении действия радиационного фактора на природные системы, также может быть полезной с общеэкологических позиций (в рамках концепции гомео-стаза).
Возвращаясь к практической стороне вопроса, следует отметить, что в центре внимания современной радиоэкологии (радиоэкологии XXI века) стоят проблемы обеспечения радиационной безопасности человека и окружающей среды в связи с быстро развивающейся ядерной энергетикой. К основным проблемам радиоэкологического характера следует отнести предотвращение радиационных аварий и ликвидацию их последствий, обращение с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом, вывод из эксплуатации объектов ядерной энергетики [5].
ПЕРВООЧЕРЕДНЫЕ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ В СФЕРЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ЕСТЕСТВЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Разработка концепции замкнутого ЯТЦ с использованием трансмутационных технологий [6] представляет перспективное направление планирования крупномасштабной ядерной энергетики России. В монографии [7] рассматривается несколько вариантов развития этой отрасли промышленности в режиме самообеспечения делящимися материалами при двухкомпонентном составе основных энергетических реакторов — быстрых и тепловых.
В рамках стратегии развития ядерной энергетики в XXI веке [8] сформулированы основные требования к инновационым реакторным технологиям и ЯТЦ:
— исключение аварий, требующих эвакуации, а тем более отселения населения, а также выводящих из хозяйственного использования значительные территории;
— полное использование энергетического потенциала добываемого сырья;
— радиационно-эквивалентное обращение ядерных материалов в топливном цикле с сохранением природного радиационного баланса;
— технологическое усиление режима нераспространения ядерного оружия за счет наработки и выделения в топливном цикле чистых 235и и Ри оружейного качества, а также постепенного отказа от использования в ядерной энергетике технологий разделения (обогащения) изотопов урана;
— обеспечение конкурентоспособности ядерной энергетики в сравнении с другими видами электрогенерации.
Перечисленные требования затрагивают самые различные аспекты, связанные с экономическими, технологическими, социально-политическими (проблема нераспространения) и экологическими вопросами. Следует отметить, что в документе [8] не обсуждаются задачи радиоэкологического плана, решение которых может способствовать выполнению стратегических установок инновационной ядерной энергетики. По этой причине представляется необходимым сформулировать, в первом приближении, ряд таки
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.