Приложение 2. Рекомендации по проведению анализа сценариев облучения населения от хранилища РАО и определению критических групп лиц из населения

Приложение 2

Рекомендации
по проведению анализа сценариев облучения населения от хранилища РАО и определению критических групп лиц из населения

Разработаны с учетом рекомендаций [2, 3]

2.1. Общие особенности количественной оценки доз вероятностного облучения лиц из населения, относящейся к будущему времени

Индивидуумов, которые будут жить в будущем, следует рассматривать как подвергающихся радиационному риску одновременно более чем от одного из возможных сценариев облучения.

В условиях нормальной эксплуатации радиационно опасных объектов, когда облучение происходит с высокой вероятностью Р (практически равной единице), в качестве показателя радиационной опасности (безопасности) населения может быть использовано оцененное значение эффективной дозы облучения критической группы лиц из населения, которое необходимо сравнить с установленным критерием безопасности - дозовым пределом.

Такой же, но обобщенный подход должен использоваться при оценке безопасности радиационно опасного объекта, облучение человека от которого может произойти только с некоторой существенно отличной от единицы вероятностью, или же если это облучение будет связано с реализацией нескольких альтернативных сценариев, характеризующихся различными значениями вероятности. Количественная оценка уровня радиационной опасности возможной реализации для одного и того же индивидуума нескольких сценариев* облучения проводится в соответствии с изложенным ниже.

Пусть {P_i(E_i)} - значения вероятностей реализации этих сценариев, {E_i} - связанные с ними значения возможных эффективных эквивалентных доз облучения индивидуума, i = 1, 2....М, M - число сценариев. Можно показать, что если все значения доз облучения {Е_i} не превышают порога возникновения детерминированных последствий Е_пор, то значение эффективной эквивалентной дозы облучения индивидуума, соответствующее значению полного радиационного риска, определяется как**:

      Е       = Сумма Р (E  ) E .                                   (2.1)

       полная     j    i  i    i

2.2. Некоторые особенности определения критических групп населения по отношению к облучению от хранилища РАО в будущем времени

2.2.1. При оценке безопасности хранилища РАО, относящейся к будущему времени, необходимо использовать понятия критических групп населения, подвергающегося радиационному риску в результате воздействия хранилища.

2.2.2. Следует учитывать, что в рассматриваемом случае разные однородные группы населения могут одновременно находиться под радиационным риском нескольких возможных сценариев облучения, т.е. какая-то из упомянутых групп, не являясь критической ни по одному из рассмотренных сценариев облучения, в итоге по сумме всех сценариев может оказаться наиболее облучаемой (подвергающейся максимальному радиационному риску) от данного хранилища РАО. Поэтому необходимо одновременно анализировать значения уровней облучения различных групп при реализации каждого из сценариев эволюции хранилища РАО.

2.2.3 Для решения этой задачи рекомендуется провести ее математическую формализацию.

Пусть упомянутые сценарии облучения характеризуются вероятностями их реализации P_ij(0 < Р_ij < 1) и значениями E_ij доз облучения различных однородных групп населения (не только критических) при реализации этих сценариев (очевидно, что каждому из сценариев соответствует только одна критическая группа лиц из населения). Здесь индексы j (j = 1, 2,...., N) и i (i = 1, 2....., M_j) относятся к данной группе лиц из населения и сценарию их облучения соответственно.

Тогда для одной и той же (j-й) однородной группы лиц из населения полная эффективная доза облучения Е_полная j, соответствующая полному риску ущерба здоровью за счет радиационного воздействия хранилища РАО, суммирующему все возможные сценарии облучения, определяется согласно выражению (2.1), в рассматриваемом случае принимающему вид

      Е        = Сумма Р   E  .                                     (2.2)

       полная j    j    ij  ij

В выражении (2.2) должны быть учтены все сценарии*** облучения данной группы лиц, т. е. должно выполняться нормировочное соотношение

            Сумма Р  = 1.                                           (2.3)

              i    ij

2.2.4. На основании сравнения полных эффективных доз облучения различных однородных групп лиц из населения, определенных в соответствии с выражением (2.2), следует находить критическую группу лиц по отношению к полному радиационному воздействию хранилища РАО.

2.3. Рекомендуемая формализация анализа сценариев облучения человека от хранилища РАО

2.3.1. Пусть полный набор сценариев эволюции хранилища РАО определен для каждого выбранного при оценке промежутка времени и определен соответствующий набор вероятностей реализации указанных сценариев {Р_i} (i = 1, 2,.. M). Примем, что данный набор сценариев уже учитывает все возможные антропогенные воздействия на хранилище РАО, могущие в принципе повлиять на его эволюцию.

Во избежание серьезных ошибок при оценке безопасности хранилища РАО рекомендуется убедиться в том, что полный набор дискретных вероятностей Р_i для всех возможных сценариев эволюции хранилища РАО подчиняется нормировочному соотношению типа (2.3) - на каждом выбранном для расчетной оценки промежутке времени и с учетом того, что по мере удаления в будущее значения времени, к которому относится оценка, сценарии эволюции хранилища будут с неизбежностью "расщепляться" или "ветвиться":

            Сумма Р  = 1 (для всех i = 1, 2,..., М).                (2.4)

              i    i

2.3.2. Как следует из изложенного в предыдущих подразделах, для каждого i-го сценария следует определить в общем случае несколько различных однородных групп лиц из популяции человека, подвергающихся как максимальному (по отношению только к данному сценарию эволюции хранилища РАО), так и повышенному (по сравнению со сценарием нормальной эволюции) облучению. Пусть для i-го сценария определено N_i таких групп и индекс j относится к одной из групп (j = 1, 2, .. N_i).

Если какие-то из таких групп, в свою очередь, могут подвергнуться (при данном сценарии эволюции хранилища РАО) повышенному облучению только с некоторой, меньшей единицы вероятностью, то для этих групп населения следует определить и полный набор значений условных вероятностей всех возможных (при данном сценарии эволюции) сценариев их облучения {омега_kji} (k = 1, 2,.. К_ij). Этот набор значений также должен удовлетворять нормировочному соотношению Сумма омега_kji = 1 (суммирование проводится по k), поскольку он определен при условии реализации i-го сценария эволюции хранилища РАО. Следовательно, нельзя исключать, что некоторые сценарии эволюции хранилища РАО даже для одной и той же группы лиц могут "расщепляться" на несколько сценариев облучения.

Каждому из значений условных вероятностей омега_kji должно быть "приписано" значение соответствующей эффективной индивидуальной дозы облучения, т.е. должен быть определен полный набор значений доз {E_kji}.

Во избежание чрезмерного усложнения схемы оценки в этом случае всегда возможно свести указанный набор нескольких сценариев облучения одной группы лиц в рамках одного сценария эволюции хранилища РАО к одному "обобщенному" сценарию облучения. Для этого нужно "приписать" такому сценарию значение эффективной дозы облучения рассматриваемой группы лиц из населения, определенное согласно выражению (2.1).

Значение вероятности реализации данного "обобщенного" сценария облучения будет равно значению вероятности реализации соответствующего сценария эволюции хранилища РАО.

2.3.3. На заключительном этапе формализованной процедуры анализа сценариев облучения человека следует объединить (в математическом смысле "объединения множеств") по всем сценариям эволюции хранилища РАО все группы лиц из населения (не только критические группы лиц по отношению к данному сценарию эволюции хранилища РАО), которые могут подвергнуться повышенному облучению хотя бы при одном из сценариев. Затем необходимо для каждой группы из объединенного множества групп определить значения доз облучения при реализации всех тех сценариев эволюции хранилища РАО, в которых повышенное облучение группы первоначально не было предположено. Если проверка покажет, что при данном конкретном сценарии эволюции хранилища РАО для данной однородной группы лиц повышенного облучения не было, то значение дозы ее облучения при данном сценарии может быть принято равным нулю, за исключением сценария нормальной эволюции хранилища РАО: в этом сценарии доза нормального облучения населения должна из консервативных соображений быть принята равной дозе облучения соответствующей критической группы лиц, которая в данном случае определяется однозначно и вне зависимости от других маловероятных сценариев эволюции хранилища.

Затем следует для каждой группы из полученного объединенного множества найти критическую группу по отношению к сумме всех сценариев эволюции хранилища РАО, характеризующихся ускоренным поступлением радионуклидов из хранилища в биосферу, путем определения полных эффективных доз облучения каждой группы в соответствии с выражением (2.1) (суммирование по всем сценариям эволюции хранилища) с последующим сравнением полученных значений доз. При таком формальном подходе обеспечена правильность нормирования парциальных вероятностей облучения групп в каждом сценарии эволюции.

2.4. Методический пример анализа сценариев облучения человека от хранилища РАО

Приведем упрощенный методический пример анализа сценариев облучения человека от хранилища РАО, который иллюстрирует изложенное в пп. 2.1 - 2.3 и в котором используются некоторые рекомендации МАГАТЭ.

Рассмотрим основные возможные для всех периодов времени сценарии эволюции хранилища РАО:

1. Сценарий, связанный с непреднамеренным проникновением человека в хранилище РАО.

2. Сценарий реализации маловероятных событий максимальной возможной интенсивности.

3. Сценарий нормальной эволюции хранилища РАО.

Соответственно Р_1, Р_2, P_3 - вероятности реализации этих сценариев.

Вероятности P_1, Р_2, Р_3 относятся к возможной эволюции самого хранилища РАО. Для простоты будем считать, что эти сценарии различны и представляют полный набор возможных сценариев. Очевидно, что они не могут реализоваться одновременно. Поэтому сумма вероятностей их реализации Р_1, Р_2, Р_3 должна быть равна единице.

В сценарии "проникновения" в данном примере рассмотрим группу N 1 - команду бурильщиков, которые вероятно подвергнутся значительному облучению в процессе непреднамеренного вскрытия хранилища. Полный набор сценариев облучения этой группы в данном сценарии эволюции в соответствии с принятым предположением состоит из двух сценариев.

1. Проникновение совершила именно эта команда (из всех команд бурильщиков, работающих в районе расположения хранилища РАО) - условная вероятность омега_111, доза облучения Е_111.

2. Проникновение совершила не эта команда - условная вероятность омега_112 = 1 - омега_111, доза облучения Е_112 = 0.

В соответствии с приведенными выше рекомендациями определим дозу облучения бурильщиков в "обобщенном" сценарии их облучения в случае, если проникновение будет иметь место:

       E   = омега   Е    + омега   Е    = омега   Е   .

        11        111 111        112 112        111 111

Предположим, что команда бурильщиков состоит не из фермеров, проживающих в данной местности, следовательно, для сценариев эволюции хранилища 2 и 3 дозы облучения бурильщиков равны нулю.

Рассмотрим другую группу N 2 - фермеров, постоянно проживающих в данной местности и потребляющих часть продуктов собственного производства.

Примем несколько возможных вариантов повышенного облучения фермеров при определенном выше наборе сценариев эволюции хранилища.

Разрушение целостности системы захоронения РАО в результате проникновения человека в дальнейшем приведет к изменению режима выхода радионуклидов из хранилища, а следовательно, к изменению уровня облучения фермеров. Примем, что по своим последствиям для фермеров сценарий 1 качественно подобен сценарию 2 и что значение получаемой фермерами дозы равно Е_12.

Примем также, что в случае реализации сценария эволюции хранилища 2 для фермеров возможно "расщепление" сценариев облучения:

- некоторая часть омега_221 (0 < омега_221 < 1) природных разрушительных событий из сценария эволюции хранилища 2 не вызовет, кроме снижения уровня безопасности хранилища, дополнительно других неблагоприятных последствий, вынуждающих фермеров покинуть данную местность (или отказаться от ведения на ней хозяйственной деятельности), поэтому они получат повышенную дозу облучения Е_221;

- некоторая часть (омега_222 = 1 - омега_221) событий из сценария эволюции хранилища 2 вызовет, кроме снижения уровня безопасности хранилища, дополнительно другие неблагоприятные последствия, вынуждающие фермеров покинуть данную местность (или отказаться от ведения на ней хозяйственной деятельности), поэтому доза их облучения Е_222 будет равна нулю.

Так же, как и для бурильщиков в сценарии эволюции хранилища 1, определим дозу облучения фермеров в "обобщенном" сценарии облучения в сценарии эволюции хранилища 2:

       E   = омега   Е    + омега   Е    = омега   Е   .

        22        221 221        222 222        221 221

Находим полные эффективные дозы облучения каждой из рассмотренных групп лиц из населения:

для бурильщиков - Е_1 = P_1 омега_111 Е_111;

для фермеров - Е_2 = P_1 Е_12 + Р_2 омега_221 Е_221.

В зависимости от численных значений принятых параметров возможна ситуация, при которой фермеры, получая в каждом из двух рассмотренных сценариев дозы облучения, меньшие, чем бурильщики, по сумме двух сценариев могут оказаться критической группой лиц из населения.

Возможно также (в зависимости от численных значений принятых параметров), что даже в случае, если критической группой по сумме сценариев реализации событий максимальной возможной интенсивности в хранилище будут бурильщики, радиационный риск для фермеров может оказаться большим, чем для бурильщиков. Это связано с тем, что фермеры подвергаются облучению еще и при основном сценарии нормальной эволюции хранилища РАО (поскольку проживают в непосредственной близости от хранилища РАО) с дозой, равной Е_3, т.е. их полный радиационный риск соответствует значению дозы Е_3 = P_1 E_12 + P_2 омега_221 Е_221 + (1 - Р_1 - Р_2) Е_3.

_____________________________

* Термин "сценарий" применительно к моделированию возможного будущего впервые был введен в работе Кана (Kahn, H., et al. The Year 2000, a Framework for Speculation. US, New York, Macmillan, 1967).

В рекомендациях МАГАТЭ отмечается, что одним из наиболее существенных аспектов использования различных сценариев при оценке безопасности хранилища РАО является то, что "индивидуумов, которые будут жить в будущем, следует рассматривать, как подвергающихся радиационному риску одновременно более чем в результате реализации одного из возможных сценариев облучения. Сумма вероятностей реализации этих сценариев должна равняться единице, в предположении, что все существенные сценарии учтены и что они взаимоисключающи#, и что риски, связанные с различными сценариями, должны суммироваться только в том случае, если этим рискам одновременно подвергается одна и та же группа индивидуумов".

** Ввиду того, что в настоящем Руководстве все формулы, таблицы и рисунки включены в приложения, принят следующий порядок их нумерации: первый номер соответствует номеру приложения, второй - текущему номеру формулы в приложении. Например, формула (2.1) означает первую формулу в приложении 2.

*** Следует иметь в виду некоторую неоднозначность использования в научной литературе термина "сценарий", который в разных работах упоминается то как "сценарий эволюции хранилища РАО", то как "сценарий облучения человека". При этом иногда подразумевается полная тождественность этих двух понятий, а иногда - некоторое различие между ними.

Принятие этих двух понятий тождественными условно можно считать правильным, но только в том смысле, что для одной и той же однородной группы лиц из населения в конечном счете каждому из сценариев эволюции хранилища РАО может быть поставлен в соответствие только один (в ряде случаев "обобщенный") сценарий облучения этой группы лиц.

Тем не менее рекомендуется различать понятия "сценарий эволюции хранилища РАО" и "сценарий облучения человека", поскольку:

- для каждого из сценариев эволюции хранилища РАО необходимо рассмотреть несколько однородных групп лиц из населения, подвергающихся повышенному облучению (каждая в соответствии со своим сценарием облучения), соответственно принять несколько различных сценариев облучения;

- в ряде случаев для одной и той же группы лиц из населения в рамках одного сценария эволюции хранилища может быть обоснованно выделено несколько возможных сценариев облучения (вероятность облучения данной группы лиц в соответствии с данным сценарием облучения должна быть меньше единицы, а сумма этих вероятностей равна единице).