Облучение при добыче и использовании фосфатных руд.

Фосфатные руды широко используются как источник фосфора для удобрений. Они содержат повышенные концентрации естественных радионуклидов. В осадочных месторождениях фосфатных руд типичная концентрация ²³⁸U составляет 1500 Бк/кг, что в ~ 50 раз выше типичной для большинства осадочных горных пород. Концентрации ²³²Th и ⁴⁰К в фосфатных породах сопоставимы с обычным содержанием этих нуклидов в почве.

Вынос фосфатных руд на поверхность земли, внесение приготовленных из них фосфорных удобрений в пахотный слой с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур, использование в строительной промышленности побочных продуктов приводит к дополнительному облучению населения.

Вынос фосфатных руд на поверхность земли и их переработка приводит к примерно 20 кратному увеличению локальной концентрации в воздухе ²³⁸U, ²²⁶Ra и ²³⁰Th, однако коллективная доза от этого загрязнения не превышает 4 ·10^-5 чел-3в/т руды. Из одной тонны руды удается получить 0,54 т фосфатных удобрений, содержащих 3 · 10⁵ Бк ²³⁸U и 2·10⁵ Бк ²²⁶Rа и каждого из продуктов его распада, вносимых в почву с толщиной пахотного слоя 30 см. Внесение в почву фосфатных удобрений в предположении, что доля времени, проводимого населением на удобряемых полях или около них, составляет 1 %, приводит к увеличению коллективной дозы на 6,5 ·10^-5 чел-3в/т руды

Отходами в производстве фосфорной кислоты являются большие количества фосфогипса, который может использоваться в строительной промышленности. Радиоактивность фосфогипса по сравнению с природным гипсом значительно выше в связи с тем, что большая часть ²²⁶Rа из руды переходит в фосфогипс. Его концентрация оценивается в 900 Бк/кг. Использование фосфогипса приводит к увеличению доз облучения людей, проживающих в зданиях, построенных с его использованием.

К дополнительному облучению приводит использование шлаков с содержанием ²²⁶Ra - 1500 Бк/кг, ²³⁰Тh - 740 Бк/кг, ²³⁸U -1000 Бк/кг при строительстве дорог, изготовлении фундаментов зданий и т.д.

Принимая мировое производство товарной руды 1,3 · 10⁸ кг/год и что 70 %  ее используется для изготовления фосфатных удобрений, а 10 % получаемого в качестве побочного продукта гипса используется в строительстве, величина коллективной эффективной дозы за счет производства фосфатной руды составила 3 · 10⁵ чел-Зв. При этом основной вклад дает использование побочного продукта в строительстве. Сумма других вкладов составляет всего 6000 чел-Зв.

Облучение при сжигании угля на ТЭС.

Одним из источников повышенного уровня облучения за счет естественных радионуклидов является сжигание угля, продукты сгорания которого в газообразном виде и в виде аэрозольных частиц выбрасываются в атмосферу, а зола используется в строительстве. Для тепловых станций, работающих на угле, концентрация активности в топливе колеблется в довольно широких пределах. Обычно она принимается равной в Бк/кг угля:  50 - ⁴⁰К, 20 - ²³⁸U ²³²Тh, и все продукты распада ²³⁸U и ²³²Тh находятся с ними в радиоактивном равновесии. Исследования, проведенные на ТЭС, работающих на угле, позволяют принять в среднем характерные значения концентраций радионуклидов в летучей золе Бк/кг: 240 - ²²⁶Rа;  140 - ²²⁸Rа; 110 - ²²⁸Тh; 70 - ²³²Тh; 200 - ²³⁸U; 930 - ²¹⁰Рb; 1700 - ²¹⁰Ро; 265 - ⁴⁰К, что приводит к представительным значениям годового выброса активности для станции мощностью 1 ГВт: 5 ГБк - ²³⁸U,²³²Тh и продуктов их распада и 4 ГБк - ⁴⁰К. Эти значения соответствуют электростанции, работающей на угле с содержанием золы 10 %, оборудованной фильтрующей системой, позволяющей задерживать 97,5% золы. Выбросы газообразных ²²²Rn и ²²⁰Rn, не улавливаемых действующими системами очистки, составляют 60 ГБк/ГВт (эл)·год.

В табл.6.6 приведены ожидаемые коллективные эффективные дозы, обусловленные указанными выбросами.

Таблица 6.6

Ожидаемые коллективные эффективные дозы при работе ТЭС, чел-Зв/ГВт(эл.)год, х10^-2

Согласно современным оценкам производство 1 ГВт (эл.)· год на ТЭС обходится человечеству в 2 чел-Зв ожидаемой коллективной эффективной дозы облучения, т.е., принимая производство электроэнергии на ТЭС мира 10³ ГВт (эл) год, можно оценить ожидаемую коллективную годовую эффективную дозу от всех работающих на угле электростанций во всем мире в 2000 чел.-Зв.

В табл.6.7 сравниваются выбросы радионуклидов угольной ТЭС с выбросами АЭС той же мощности и создаваемые ими коллективные эффективные дозы для населения.

Видно, что при одинаковой мощности станции коллективная эффективная доза для населения от радиоактивных выбросов угольной ТЭС превышает дозу от выбросов АЭС той же мощности, поскольку на ТЭС не принимается практически никаких мер по удержанию выбрасываемой радиоактивности.

Таблица 6.7.

Газо-аэрозольные выбросы радиоактивных веществ и коллективные дозы населения при работе угольной ТЭС и АЭС, на 1ГВт (эл) год

На приготовление пищи и отопление жилых домов расходуется меньше угля, но зато больше зольной пыли попадает в воздух на единицу сжигаемого топлива. Кроме того, в отличие от угольных ТЭС, городские котельные имеют относительно невысокие трубы и расположены в центре населенных пунктов, что приводит к большим концентрациям радионуклидов в местах проживания населения. По оценкам из-за сжигания угля в домашних условиях для обогрева жилищ и приготовления пищи в предположении, что 5% производимого угля используется в домашних условиях, ожидаемая коллективная эффективная доза облучения населения Земли возросла на 10⁵ чел-3в.

Следует отметить, что дополнительные дозы облучения могут формироваться в результате образования зольных отходов. Большая их часть в виде жидкого шлака перекачивается в пруды-отстойники, ~ 50 % находит различное применение в производстве цемента и бетона, в дорожном строительстве и т.д. Однако оценок увеличения доз облучения населения по этой причине крайне мало.

Облучение, обусловленное использованием различных строительных материалов.

Данные исследований в ФРГ, России, Швеции и Великобритании концентраций естественных радионуклидов в различных строительных материалах и создаваемые ими поглощенные дозы приведены в табл.6.8.

Из приведенных данных видно, что применение некоторых строительных материалов может привести к повышению уровней облучения населения внутри помещений.

Таблица 6.8

Концентрации естественных радионуклидов в различных строительных материалах, Бк/г и мощность поглощенной дозы в воздухе, нГр/ч х10