Приложение 15. Делящиеся и радиоактивные материалы, радиоактивные отходы и упаковочные комплекты

Приложение 15

к Руководству по таможенному

контролю ДРМ

Делящиеся и радиоактивные материалы, радиоактивные отходы и упаковочные комплекты

П-15.1. Регулирование перевозок делящихся и радиоактивных материалов

П-15.1.1. Правила перевозок. Действующие в настоящее время в Российской Федерации Правила перевозки ДРМ (ПБТРВ-73, ОПБЗ-83, ПВСР-92) основаны на Правилах МАГАТЭ, а в части безопасности практически полностью им соответствуют.

Для перевозок воздушным транспортом Россия приняла к использованию "Технические инструкции по безопасной перевозке опасных грузов по воздуху", выпускаемые Международной организацией гражданской авиации (ИКАО).

Для международных автомобильных перевозок применяется Европейское соглашение о международной дорожной перевозке опасных грузов (Правила ДОПОГ) Комитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии.

Для морских перевозок действуют правила морской перевозки опасных грузов страны владельца используемого для перевозки судна, практически во всех случаях соответствующие Международному морскому кодексу опасных грузов Международной морской организации (ИМО). Для российских судов действуют Правила морской перевозки опасных грузов (Правила МОПОГ).

Железнодорожные перевозки ДРМ в России осуществляются по Правилам ОСЖД и соответствующим правилам безопасности для различных видов ДРМ (ПБТРВ-73 и ОПБЗ-83).

П-15.1.2. Компетентные и надзорные органы. В России регулирование, надзор и контроль за перевозками ДРМ осуществляют несколько федеральных ведомств. Функции компетентного органа согласно перечню МАГАТЭ по состоянию на 1995 г. выполняет Минатом России, который осуществляет:

- выдачу сертификатов-разрешений на радиоактивное содержимое, на конструкции упаковок и перевозки;

- организацию и координацию мероприятий в случае аварий и других чрезвычайных ситуаций при транспортировке ДРМ и др.

Федеральные органы надзора в лице Госатомнадзора, Минздрава и Госстандарта России осуществляют надзор за обеспечением безопасности перевозок на всех стадиях работ, связанных с перевозками ДРМ, Госатомнадзор России уполномочен выдавать разрешения (лицензии) на право выполнения работ с ДРМ, в том числе транспортирования. Минздрав России выдает санитарный паспорт, а Госстандарт России - сертификаты соответствия системы ГОСТ-Р на продукцию с ДРМ и упаковки.

П-15.2. Основные делящиеся и радиоактивные материалы и их свойства

Радиоактивные материалы при радиоактивном распаде могут испускать различные виды излучений. Для обеспечения безопасности обращения с ДРМ, включая транспортировку, и для обнаружения их в различных объектах наиболее существенны четыре вида излучений:

- альфа-излучение,

- бета-излучение,

- гамма-излучение,

- нейтронное излучение.

По основному (представляющему наибольшую опасность) виду ионизирующего излучения РАМ можно условно разделить на следующие 5 классов:

- РАМ, излучающие альфа-частицы (альфа-излучатели);

- РАМ, излучающие бета-частицы (бета-излучатели);

- РАМ, излучающие гамма-кванты (гамма-излучатели);

- РАМ, излучающие нейтроны;

- РАМ, излучающие несколько видов излучений.

П-15.2.1. Альфа-излучатели. Интенсивными источниками альфа-излучения являются некоторые радионуклиды с большим атомным весом (самарий-146, гадолиний-148, -150, полоний-210, радий-226, актиний-227, протактиний-231, нептуний-237), большинство изотопов тория (Th-228, -229, -230, -232), урана (U-232, -233, -234, -235, - 236, -238), плутония (Pu-238, -239, -240, -241, -242), америция (Am-241, -243), кюрия (Cm-242, -243, -244, -245, -246), берклия (Bk-247) и калифорния (Cf-249, -250, -251, - 252).

При этом часть этих радионуклидов (самарий-146, гадолиний-148, -150, полоний-210, протактиний-231, плутоний-239, -240, нептуний-237) являются практически чистыми альфа-излучателями. Некоторые радионуклиды, кроме того, являются достаточно интенсивными источниками гамма-излучения сами или за счет дочерних нуклидов соответствующих рядов (радий-226, торий-232, уран-238). Большинство трансурановых радионуклидов являются к тому же и источниками нейтронов за счет спонтанного деления.

Вследствие очень малой проникающей способности альфа-излучение не представляет никакой опасности при внешнем облучении, т.к. не может проникнуть даже через поверхностный слой кожи. Но при попадании внутрь организма через органы дыхания или пищеварения оно может вызвать сильное повреждение живых клеток, т.к. в связи с высокой ионизирующей способностью при равной дозе облучения оказывает в 20 раз большее, чем гамма-излучение, вредное воздействие на живые клетки. Поэтому при выявлении факта незаконной перевозки груза, содержащего ДРМ, следует тщательно измерить поверхностное загрязнение упаковки альфа-излучающими радионуклидами, прежде чем принимать решение о ее изъятии или перемещении для идентификации содержащегося в ней ДРМ.

П-15.2.2. Бета-излучатели. Очень многие радионуклиды являются бета-излучателями (водород-3, бериллий-10, углерод-14, натрий-24, фосфор-32, сера-35, хлор-36, калий-40, кальций-45, железо-59, никель-63, медь-64, цинк-65, галлий-72, мышьяк-74, -76, -77, рутений-86, стронций-89, -90, иттрий-90, -91, цирконий-95, ниобий-..., молибден-99, технеций-99, рутений-103, -106, родий-106, палладий-109, серебро-...m, -111, кадмий-115, -115m, индий-114, сурьма-124, -125, йод-129, -131, цезий-134, -137, барий-140, лантан-140, церий-141, -144, празеодим-143, неодим-147, прометий-147, самарий-151, тербий-160, тантал-182, вольфрам-185, осмий-191, иридий-192, ртуть-203, таллий-204 и т.д.).

Некоторые из них практически чистые бета-излучатели (тритий, бериллий-10, углерод-14, фосфор-32, сера-35, хлор-36, кальций-45, никель-63, стронций-89, -90, иттрий-90, рутений-106, йод-129, прометий-147, самарий-151, тербий-160, тантал-182, вольфрам-185, осмий-191, ртуть-203, таллий-204 и др.). Остальные являются еще и гамма-излучателями.

Вследствие слабой проникающей способности внешнее бета-излучение может поражать, как правило, только кожные покровы и глаза человека. Особую опасность представляют бета-излучающие радионуклиды при попадании внутрь организма человека через органы дыхания и пищеварения. Поэтому при работе с ними следует использовать специальные защитные средства.

П-15.2.3. Гамма-излучатели. Гамма-излучение представляет собой жесткое электромагнитное излучение. Оно является сильно проникающим и представляет опасность как при внешнем, так и при внутреннем облучении.

Гамма-излучающими является абсолютное большинство радионуклидов. Из наиболее часто применяемых в промышленности следует отметить кобальт-60, церий-144, цезий-134, -137, иридий-192, селен-75, сурьму-124, европий-152, -154, тулий-170, радий-226. В приложении 4 приведены перечень наиболее часто перевозимых радионуклидов и характеристики испускаемого ими гамма-излучения.

П-15.2.4. Излучатели нейтронов. Нейтроны излучаются трансурановыми радионуклидами при спонтанном (самопроизвольном) делении. К наиболее интенсивным источникам нейтронов относятся: плутоний-238, -240, -242, -244, кюрий-242, -244, -246, -248, калифорний-250, -252, -254. Источником нейтронов является и отработавшее ядерное топливо, в котором накапливаются трансурановые элементы. Испускать нейтроны могут и радиоактивные материалы, содержащие в своем составе смесь интенсивных альфа-излучателей с легкими элементами, на которых может идти (альфа, n) -реакция, а также (гамма, n)-реакция. Наибольшие сечения этой реакции имеют берилий, дейтерий и бор. Нейтронное излучение может оказывать сильное воздействие на организм человека как из-за своей значительной проникающей способности, так и вследствие того, что при равной дозе облучения нейтроны оказывают в 6 - 10 раз большее биологическое воздействие на организм человека, чем гамма-кванты.

П-15.2.5. Источники нескольких видов излучений. Абсолютное большинство радионуклидов испускает несколько видов излучений (см. приложение 13). Основной вклад во внутреннее облучение вносят альфа- и бета-излучения, а во внешнее - нейтронное и гамма-излучения. Все сказанное выше об альфа-, бета- и гамма-излучателях относится и к этому виду РАМ.

П-15.3. Транспортные упаковочные комплекты

П-15.3.1. Назначение и основные свойства транспортных упаковочных комплектов. При перевозке ДРМ необходимо обеспечить защиту населения, работников транспорта, таможни, сопровождающего персонала, имущества и окружающей среды от воздействия излучения ДРМ. Для обеспечения такой защиты требуется:

- надежная герметизация ДРМ в какой-либо емкости;

- отвод от ДРМ тепла, являющегося результатом радиационного тепловыделения;

- снижение уровня излучения снаружи упаковки до допустимых значений;

- обеспечение требуемой Правилами ПБТРВ-73 и ОПБЗ-83 перевозки ДРМ чистоты наружной поверхности по радиоактивному загрязнению;

- гарантированное предотвращение возможности возникновения самоподдерживающейся цепной реакции деления.

Для выполнения этих требований ДРМ при перевозках следует помещать в специальные упаковки - УКТ, в той или иной мере обеспечивающие сохранность и ограничение выхода ДРМ в окружающую среду и защиту от их излучений.

Требования к УКТ основаны на необходимости обеспечении условия соизмеримости уровня надежности УКТ с потенциальной опасностью перевозимого ДРМ, которая в свою очередь определяется:

- видом и энергией излучений;

- количеством (активностью);

- физическим и химическим состоянием ДРМ;

- наличием, свойствами и количеством делящегося материала.

П-15.3.2. Основные типы транспортных упаковочных комплектов. Транспортные упаковочные комплекты с радиоактивным содержимым, обозначаемые в транспортных документах как упаковки или радиационные упаковки, подразделяются на 5 основных типов:

- упаковки, не подпадающие под действие правил;

- промышленные упаковки;

- упаковки типа А;

- упаковки типа В;

- упаковки для делящихся РАМ.

Упаковки для делящихся РАМ одновременно также относятся к одному из вышеперечисленных типов по международной классификации.

Перечень и краткое описание упаковочных комплектов с соответствующими ДРМ, сертифицированных, то есть разрешенных российским компетентным органом по перевозкам ДРМ (Минатомом России) для осуществления трансграничных перевозок, рассылаются в таможенные органы ежеквартально по согласованному между Минатомом и ГТК России порядку. Однако следует учитывать, что все упаковки, поставляемые в Россию, имеющие или не имеющие зарубежный сертификат-разрешение, должны также иметь и сертификат-разрешение российского компетентного органа.

Каждый сертификат-разрешение, выданный компетентным органом, должен иметь опознавательный знак. Этот знак должен иметь следующий обобщенный вид:

VRI /номер/ код типа,

где VRI - международный опознавательный код регистрации транспортных средств страны, выдавшей сертификат.

Номер присваивается компетентным органом, и каждая конструкция или перевозка должна иметь свой особый индивидуальный номер; опознавательный знак утверждения перевозки должен быть четко увязан с опознавательным знаком утверждения конструкции.

Для указания типа выданных сертификатов-разрешений применяются следующие коды типов:

AF - конструкция упаковки типа А для делящегося вещества;

B (U) - конструкция упаковки типа B(U) [B(U)F, если для делящегося вещества];

B (М) - конструкция упаковки типа В(М) [B(M)F, если для делящегося вещества];

IF - конструкция промышленной упаковки для делящегося вещества;

S - радиоактивное вещество особого вида;

Т - перевозка;

Х - специальные условия.

В сертификатах-разрешениях на конструкцию упаковки, за исключением упаковочных комплектов, изготовленных согласно конструкции, утвержденной компетентным органом в соответствии с положениями Правил МАГАТЭ (1967, 1973, 1973 (исправленное)), к коду типа конструкции добавляются цифры "-85".

Например, опознавательный знак А/132/В(М)F-85 означает: конструкция упаковки типа В(М), требующая многостороннего утверждения, для которого компетентный орган Австрии присвоил номер конструкции 132 (проставляется как на упаковке, так и на сертификате-разрешении конструкции упаковки).

П-15.3.3. Категории транспортных упаковочных комплектов. Упаковки типа А, промышленные упаковки и упаковки типа В при транспортировании классифицируются по степени радиационной опасности на 3 категории, а ядерной опасности на 3 класса с соответствующим обозначением в виде этикеток со знаком радиационной опасности, наклеиваемых на внешней поверхности упаковки.

По степени радиационной опасности:

- категория I - белая для упаковок, максимальный уровень излучения на поверхности которых не более 0,5 мбэр/ч (0,005 мЗв/ч), транспортный индекс 0 (рис. 15.1, а);

- категория II - желтая для упаковок, уровень излучения на поверхности которых больше 0,5 мбэр/ч (0,005 мЗв/ч), но не больше 50 мбэр/ч (0,5 мЗв/ч), транспортный индекс не более 1 (рис. 15.1, б);

- категория III - желтая для упаковок, уровень излучения на поверхности которых больше 50 мбэр/ч (0,5 мЗв/ч), но не больше 200 мбэр/ч (2 мЗв/ч), транспортный индекс больше 1, но не больше 10 (рис. 15.1, в);

- категория III - желтая, а также в условиях исключительного использования для упаковок, уровень излучения на поверхности которых больше 200 мбэр/ч (2 мЗв/ч), но не больше 1000 мбэр/ч (10 мЗв/ч), транспортный индекс более 10 (рис. 15.1, в).

По степени ядерной опасности:

- упаковки I класса - являются ядерно-безопасными в любом количестве при любом размещении в нормальных условиях перевозки и при аварийных ситуациях, испытанных на нормальные условия перевозки;

- упаковки II класса - являются ядерно-безопасными при ограниченном числе упаковок, при любом размещении в нормальных условиях перевозки и в случае аварийных ситуаций, испытанных на нормальные условия перевозки;

- упаковки III класса - являются ядерно-безопасными в случае принятия особых мер предосторожности или специальных административных мер контроля при перевозке.

П-15.4. Примеры использования типичных транспортных упаковочных комплектов

В международной практике принято перевозимые ДРМ разделять на шесть категорий, в порядке возрастания потенциальной опасности (некоторые категории по степени опасности могут в целом совпадать) и возрастания требований к конструкции УКТ для их перевозки. Эти шесть категорий включают:

I - материалы, не подпадающие под действие Правил;

II - урановые руды и концентраты, свежее реакторное топливо и гексафторид урана;

III - низкоактивные отходы;

IV - препараты радиоактивные и генераторы радионуклидов;

V - источники радионуклидные;

VI - отработавшее ядерное топливо.

К VI категории по степени потенциальной опасности можно также приравнять плутоний и высокоактивные отходы.

В настоящем разделе приведено краткое описание некоторых из ДРМ различных категорий, а также типичных транспортных упаковочных комплектов, используемых для их перевозки.

П-15.4.1. Материалы, не подпадающие под действие Правил. Использование этой категории позволяет перевозить небольшие количества радиоактивного материала со сравнительно низкими затратами, но с обеспечением не менее высокого уровня безопасности чем при перевозках упаковок типа А (рис. 15.2).

К таким материалами относятся радиофармацевтические препараты, наборы для радиоиммунного анализа, герметично упакованные небольшие контрольные источники, активированные образцы из исследовательских реакторов. При этом должны соблюдаться следующие ограничения:

- уровень излучения на расстоянии 10 см от любой точки поверхности неупакованного устройства не должен превышать 10 мбэр/ч (0,1 мЗв/ч);

- уровень излучения на поверхности упаковки не должен превышать 0,5 мбэр/ч (5 мкЗв/ч).

Если любой из этих уровней превышен, следует транспортировать ДРМ в упаковочном комплекте типа А.

П-15.4.2. Урановые руды и концентраты, гексафторид урана и свежее реакторное топливо. Руды, содержащие природные радионуклиды (например, уран и торий), и концентраты этих руд (например, "желтый кек", диуранат аммония, закись-окись природного урана) имеют очень низкие уровни активности, и в Правилах МАГАТЭ они определены как материалы с низкой удельной активностью LSA (НУА). Руды и концентраты относятся к группе наименьшего риска LSA-I (приложение 2).

При соблюдении условий, указанных в Правилах МАГАТЭ, руды и концентраты можно перевозить неупакованными или в обычных наиболее широко распространенных промышленных упаковочных комплектах, которые должны соответствовать только общим требованиям для всех упаковочных комплектов и упаковок. Специальные нормы эксплуатации при этом не предписываются.

Важным промежуточным продуктом в производстве свежего реакторного топлива является гексафторид урана, который составляет значительную часть в сфере международной торговли и транспортирования. Уран превращается в гексафторид урана (UF6) для возможности последующего обогащения. Помимо радиоактивности и способности к делению гексафторид урана является очень коррозионным и ядовитым веществом, поэтому он требует особой осторожности.

Более того, UF6 загружается в жидком виде под давлением 0,4 МПа (4 ат) и при температуре около 100 °С. Следовательно, упаковки должны отвечать требованиям Правил, распространяющимся на оборудование, работающее под давлением, и должны выдерживать рабочее давление 1,4 МПа (14 ат). Эти правила в сочетании друг с другом накладывают повышенные требования.

После обогащения UF6 используется для изготовления свежего реакторного топлива. Опасность радиоактивного облучения от свежего топлива маловероятна, поэтому топливо можно перевозить в упаковочных комплектах типа А (на практике используются в основном УКТ типа В). Упаковочные комплекты для транспортирования топлива, содержащего обогащенный уран, должны также соответствовать требованиям к конструкции упаковочных комплектов для перевозки делящихся веществ (рис. 15.3 - 15.5).

П-15.4.3. Низкоактивные отходы. Низкоактивные отходы содержат небольшие количества бета-, гамма-излучающих радионуклидов и представляют собой, главным образом, радиоактивно загрязненные предметы из лабораторий и госпиталей, такие как резиновые перчатки и другие предметы защитной одежды, ткани, пластмассовые мешки и покрытия, негодные или вышедшие из строя приборы. Уровень активности в большей части таких отходов настолько низок, что Правилами МАГАТЭ не предусматривается использование определенного типа упаковочного комплекта. Эти отходы могут перевозиться навалом. Однако для удобства и в качестве дополнительной меры безопасности большая часть их транспортируется в емкостях из фиброкартона, герметично упакованных в металлические бочки (рис. 15.6).

П-15.4.4. Препараты радиоактивные и генераторы радионуклидов. Радиоактивные препараты и генераторы радионуклидов широко используются в науке и медицине. Перевозки их (особенно генераторов технеция) являются достаточно интенсивными. При этом диапазон активностей транспортируемых ДРМ варьируется от нескольких кБк для использования в медицинской диагностике до десятков ГБк и выше.

Многие изотопы перевозятся в упаковочных комплектах типа А. Этот тип упаковок позволяет перевозить радиоактивные материалы в промежуточных количествах (по сравнению с небольшими количествами при перевозке в упаковках, не подпадающих под действие Правил, и большими количествами, перевозимыми в упаковках типа В) при сравнительно небольших затратах, но с обеспечением высокой степени безопасности. Это обстоятельство было учтено при разработке Правил МАГАТЭ, в которых введено ограничение на количество радиоактивного содержимого таких упаковок.

П-15.4.5. Источники радионуклидные. Радионуклидные источники применяются в измерительной технике, облучательных установках, при каротаже скважин, контроле подачи сырья и уровня заполнения емкостей, для калибрования контрольно-измерительных приборов, в устройствах малой энергетики и других высоких технологиях. Кроме того, радионуклидные источники достаточно широко применяются в радиографии, главным образом, для неразрушающего контроля сварных соединений и дефектов литья. Такие источники высокоактивны. В большинстве случаев для этой цели используется иридий-192, цезий-137 или кобальт-60, активность которых может достигать 400 ГБк. На рис. 15.7 приведен типичный гамма-источник радиографической установки.

П-15.4.6. Отработавшее ядерное топливо. Этот вид ДРМ привлекает наибольшее внимание средств массовой информации и всех заинтересованных групп населения. Ввиду высокой активности отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) в соответствии с Правилами перевозки ДРМ должно транспортироваться в больших стальных или свинцово-стальных УКТ типа B(U) или В(М). Для обеспечения требуемой Правилами перевозки ДРМ радиационной защиты масса УКТ может достигать 100 т. Такие упаковки очень прочны и могут выдерживать серьезные аварии.

ОЯТ обычно выделяет значительное количество энергии в виде тепла, которое должно отводиться и рассеиваться в окружающую среду во избежание недопустимого повышения температуры. Таким образом, УКТ для перевозки ОЯТ должен иметь систему отвода тепла от корпуса контейнера и далее в атмосферу. Теплоотвод часто интенсифицируется с помощью ребер, расположенных снаружи на корпусе контейнера, а также с помощью циркулирующего теплоносителя, в качестве которого обычно используются жидкость или газ. Соответственно контейнеры называются мокрыми или сухими. В мокрых контейнерах теплоносителем обычно служит вода.

Тепловыделяющие сборки (ТВС), содержащие ОЯТ, размещаются в контейнере в чехле или пенале. Чехол, иногда называемый скипом, обычно представляет собой решетчатую конструкцию, которая вставляется в контейнер и извлекается из него. В пенале сборки полностью герметизированы, что позволяет загружать в него дефектные сборки, из которых может выходить радиоактивный материал. Пенал удерживает потенциальное радиоактивное загрязнение в замкнутом объеме (рис. 15.8).

П-15.4.7. Высокоактивные отходы. Высокоактивные отходы чаще всего образуются при химической переработке ОЯТ и содержат в основном продукты деления и актиниды. В состав таких отходов могут входить различные радионуклиды, например, такие как цезий-134, цезий-137, кобальт-60 и многие другие, если они не были выделены при переработке ОЯТ в качестве самостоятельного продукта. Значение активности таких отходов и радиационного тепловыделения для них практически такие же, как и для ОЯТ.

Вследствие этого для перевозок высокоактивных отходов используют те же самые или модифицированные УКТ, что и для перевозок ОЯТ (рис. 15.9). Для транспортирования и дальнейшего захоронения отходы помещаются в матрицы из битума, цемента, стекла.

П-15.4.8. Плутоний. Используемый в промышленности и перевозимый плутоний является высокоактивным делящимся РАМ и обладает альфа-, гамма и нейтронным излучениями. Этот материал имеет относительно небольшую критическую массу. Даже небольшие количества плутония (граммы) при выходе из защитных контейнеров могут привести к тяжелым последствиям в результате загрязнения окружающей среды и попадания внутрь организма человека. Поэтому даже для перевозки незначительных количеств плутония используют упаковки типа В, способные выдержать как нормальные, так и аварийные условия перевозки. Пример контейнера, используемого в России для перевозок плутония представлен на рис. 15.10.

По степени опасности с перевозками плутония могут быть также сравнимы перевозки других трансурановых элементов, обладающих такой же степенью токсичности, например, радиоактивные изотопы америция, калифорния, кюрия, а также нептуния. Кроме этого, некоторые из этих материалов, например, калифорний-251, -249, кюрий-245, имеют критическую массу от 10 до нескольких десятков грамм и могут использоваться для создания сверхминиатюрных ядерных боеприпасов. Это требует особого контроля за их производством и перевозками. И хотя на практике эти материалы перевозятся в незначительных объемах, однако в силу чрезвычайно высокой стоимости могут являться предметом контрабанды с целью незаконной продажи.

Согласовано:

Заместитель Председателя Федерального надзора России по ядерной и радиационной безопасности

А.М. Жокин

Заместитель Председателя Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации

А.А. Монисов

Заместитель Министра Российской Федерации по атомной энергии

Н.Н. Егоров