ОБЗОР / #5_2026
Безопасность как система
Текст: по материалам авторского коллектива: Ю. Д. Удалов, А. Е. Колышкин, А. О. Лебедев, Е. В. Голобородько, Н. К. Шандала, А. Г. Цовьянов, Т. В. Фомина, В. Е. Журавлева
Записала Надежда ФЕТИСОВА
Фото: ТАСС, газета «Страна Росатом», НИИАР
Записала Надежда ФЕТИСОВА
Фото: ТАСС, газета «Страна Росатом», НИИАР
На фото: Графитовая кладка реактора «Ф-1»
Становление атомного проекта неразрывно связано с совершенствованием методов радиационной гигиены труда. За несколько десятилетий был пройден большой путь: от первых расчетов предельных допустимых доз до выверенной системы, включающей трехзональную планировку и многоуровневые барьеры безопасности. Публикуем пересказ статьи коллектива авторов ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А. И. Бурназяна ФМБА России, описывающей эту эволюцию.
Формирование системы гигиенического обеспечения безопасности персонала атомной отрасли в СССР началось в 1946 году с создания медико-санитарной службы в структуре Первого главного управления при Совете министров СССР. Руководителем службы был назначен А. И. Бурназян, под руководством которого была заложена организационная и научная база медицинского обеспечения работников объектов атомной отрасли.
Параллельно решениями правительства были созданы радиационная лаборатория Академии медицинских наук СССР и сектор дозиметрии, приоритетными задачами которых были названы разработка нормативов по защите на производствах, а также средств индивидуальной и коллективной защиты. Научно-методическое сопровождение этих работ осуществлял Институт биофизики Минздрава СССР под руководством академика Г. М. Франка.
Параллельно решениями правительства были созданы радиационная лаборатория Академии медицинских наук СССР и сектор дозиметрии, приоритетными задачами которых были названы разработка нормативов по защите на производствах, а также средств индивидуальной и коллективной защиты. Научно-методическое сопровождение этих работ осуществлял Институт биофизики Минздрава СССР под руководством академика Г. М. Франка.
Три столпа безопасности
На начальном этапе реализации атомного проекта были сформулированы базовые принципы обеспечения радиационной безопасности персонала: защита временем, защита расстоянием и защита экранами. Они легли в основу «одномерной модели» оценки условий труда, ориентированной на связь «источник воздействия — параметры и условия воздействия — человек».
Практическая реализация этих принципов началась с разработки рекомендаций по допустимым уровням облучения. В 1946 году Г. М. Франк и А. А. Летавет предложили толерантные дозы различных видов радиации, установив допустимый уровень облучения персонала — 0,2 рентгена в сутки и не более 60 рентген в год.
Принцип защиты расстоянием был использован при эксплуатации реактора Ф-1. Из-за отсутствия специальной биологической защиты при выводе его на мощность 3,95 МВт персонал эвакуировался из здания; управление осуществлялось дистанционно — с пульта, размещенного на расстоянии 1 км, что обеспечивало соблюдение установленных уровней облучения.
Во время первых ядерных испытаний принципы защиты временем, расстоянием и экранами были реализованы в комплексе. На основании результатов радиационной разведки (ею руководил А.И. Бурназян) была проведена оценка условий защиты на различных расстояниях от эпицентра и регламентирована продолжительность выполнения работ.
Позже в Институте биофизики были разработаны прикладные физико-дозиметрические механизмы применения трех принципов в виде расчетных номограмм защиты персонала от β- и γ-излучения, включенных в первые санитарные правила при работе с источниками ионизирующего излучения.
Со временем гигиеническое содержание принципов было расширено. Защита временем стала трактоваться как сокращение времени манипуляций с источниками за счет механизации и автоматизации. Защита расстоянием — как увеличение дистанции между источником и работником. Защита экранами — как экранирование источников, использование стационарных и передвижных защитных барьеров, средств индивидуальной защиты.
В современных объектах использования атомной энергии эти принципы реализуются посредством систем дистанционного контроля и управления технологическими процессами, специальных ремонтных биозащитных кабин и герметизированных рабочих объемов.
На начальном этапе реализации атомного проекта были сформулированы базовые принципы обеспечения радиационной безопасности персонала: защита временем, защита расстоянием и защита экранами. Они легли в основу «одномерной модели» оценки условий труда, ориентированной на связь «источник воздействия — параметры и условия воздействия — человек».
Практическая реализация этих принципов началась с разработки рекомендаций по допустимым уровням облучения. В 1946 году Г. М. Франк и А. А. Летавет предложили толерантные дозы различных видов радиации, установив допустимый уровень облучения персонала — 0,2 рентгена в сутки и не более 60 рентген в год.
Принцип защиты расстоянием был использован при эксплуатации реактора Ф-1. Из-за отсутствия специальной биологической защиты при выводе его на мощность 3,95 МВт персонал эвакуировался из здания; управление осуществлялось дистанционно — с пульта, размещенного на расстоянии 1 км, что обеспечивало соблюдение установленных уровней облучения.
Во время первых ядерных испытаний принципы защиты временем, расстоянием и экранами были реализованы в комплексе. На основании результатов радиационной разведки (ею руководил А.И. Бурназян) была проведена оценка условий защиты на различных расстояниях от эпицентра и регламентирована продолжительность выполнения работ.
Позже в Институте биофизики были разработаны прикладные физико-дозиметрические механизмы применения трех принципов в виде расчетных номограмм защиты персонала от β- и γ-излучения, включенных в первые санитарные правила при работе с источниками ионизирующего излучения.
Со временем гигиеническое содержание принципов было расширено. Защита временем стала трактоваться как сокращение времени манипуляций с источниками за счет механизации и автоматизации. Защита расстоянием — как увеличение дистанции между источником и работником. Защита экранами — как экранирование источников, использование стационарных и передвижных защитных барьеров, средств индивидуальной защиты.
В современных объектах использования атомной энергии эти принципы реализуются посредством систем дистанционного контроля и управления технологическими процессами, специальных ремонтных биозащитных кабин и герметизированных рабочих объемов.
От «одномерной» модели среды — к «многомерной»
По мере ввода в эксплуатацию объектов атомной отрасли «одномерная» модель оценки условий труда утрачивала актуальность. Рабочая среда характеризовалась многокомпонентным воздействием факторов физической и химической природы. Это потребовало перехода к «многомерной» модели производственной среды и комплексному гигиеническому обеспечению безопасности.
Ключевым полигоном для развития нового подхода стал комбинат № 817 (ПО «Маяк»). При эксплуатации реактора А-1 был выявлен ряд проблем: коррозия, радиационное распухание графита и урановых блоков, нарушения в системе водоснабжения технологических каналов, выход продуктов деления в теплоноситель. Замена каналов на действующем реакторе и ликвидация аварий сопровождались высокими дозами облучения: в 1949 году более 30% персонала получили годовые дозы 1,0−4,0 Зв.
На радиохимических заводах «Б» и «В» гигиеническая обстановка также была неблагоприятной. На заводе «Б» радиоактивные растворы попадали в вентиляционные системы, что приводило к распространению продуктов деления в помещениях. На заводе «В» работы с азотнокислым плутонием выполнялись вручную, камеры не были оснащены перчаточными вводами, аргон в атмосфере способствовал распространению радиоактивных аэрозолей.
По мере ввода в эксплуатацию объектов атомной отрасли «одномерная» модель оценки условий труда утрачивала актуальность. Рабочая среда характеризовалась многокомпонентным воздействием факторов физической и химической природы. Это потребовало перехода к «многомерной» модели производственной среды и комплексному гигиеническому обеспечению безопасности.
Ключевым полигоном для развития нового подхода стал комбинат № 817 (ПО «Маяк»). При эксплуатации реактора А-1 был выявлен ряд проблем: коррозия, радиационное распухание графита и урановых блоков, нарушения в системе водоснабжения технологических каналов, выход продуктов деления в теплоноситель. Замена каналов на действующем реакторе и ликвидация аварий сопровождались высокими дозами облучения: в 1949 году более 30% персонала получили годовые дозы 1,0−4,0 Зв.
На радиохимических заводах «Б» и «В» гигиеническая обстановка также была неблагоприятной. На заводе «Б» радиоактивные растворы попадали в вентиляционные системы, что приводило к распространению продуктов деления в помещениях. На заводе «В» работы с азотнокислым плутонием выполнялись вручную, камеры не были оснащены перчаточными вводами, аргон в атмосфере способствовал распространению радиоактивных аэрозолей.
Институт им. А.А. Бочвара
Концентрации α-активных аэрозолей в ряде случаев превышали допустимые значения в сотни и тысячи раз. Операции с радиоактивными отходами проводились вручную, вентиляционный воздух не очищался, ремонтники работали в условиях повышенного радиационного воздействия с годовыми дозами до 1,0 Зв.
Для решения всех этих проблем коллектив Института биофизики разработал механизмы системной гигиенической оценки технологических процессов. На основе анализа технологических операций, надежности оборудования, путей образования и распространения загрязнений были построены модели первичного и вторичного распределения α-активных нуклидов по производственным помещениям.
Результаты этих исследований позволили обосновать принципы трехзональной планировки производственных зданий и «горячих лабораторий», а также систему статических и динамических гигиенических барьеров безопасности.
Первая «горячая лаборатория» с трехзональной планировкой была введена в эксплуатацию в СССР в 1952 году. За рубежом аналогичные решения были внедрены спустя несколько лет.
Трехзональная планировка — это разделение помещений на три функциональные зоны:
С такой планировкой связана система статических и динамических гигиенических барьеров безопасности.
Ключевую роль в обеспечении выполнения этих требований на комбинате № 817 сыграли специалисты Филиала Института биофизики № 1.
Результат оказался впечатляющим. За 1950−1960 годы среднесменные дозы γ-облучения аппаратчиков химического и металлургического отделений снизились с 4,8 и 3,7 мЗв до 0,7 и 0,8 мЗв соответственно, а инженерно-технического персонала — с 1,0 до 0,01 мЗв.
Для решения всех этих проблем коллектив Института биофизики разработал механизмы системной гигиенической оценки технологических процессов. На основе анализа технологических операций, надежности оборудования, путей образования и распространения загрязнений были построены модели первичного и вторичного распределения α-активных нуклидов по производственным помещениям.
Результаты этих исследований позволили обосновать принципы трехзональной планировки производственных зданий и «горячих лабораторий», а также систему статических и динамических гигиенических барьеров безопасности.
Первая «горячая лаборатория» с трехзональной планировкой была введена в эксплуатацию в СССР в 1952 году. За рубежом аналогичные решения были внедрены спустя несколько лет.
Трехзональная планировка — это разделение помещений на три функциональные зоны:
- в первой зоне размещается оборудование камер и боксов для работы с открытыми радионуклидными источниками;
- вторая зона — это периодически обслуживаемые ремонтно-транспортные помещения для операций, связанных со вскрытием оборудования, загрузкой и выгрузкой радиоактивных материалов, хранением отходов;
- третья зона — помещения для постоянного пребывания персонала (операторские, пульты управления).
С такой планировкой связана система статических и динамических гигиенических барьеров безопасности.
- Защитные боксы и камеры с перчаточными вводами, дистанционными захватами и манипуляторами, с толщиной стенок до 150−200 мм при работе с γ-излучателями, а также боксы для работы с α- и β-активными веществами.
- Стационарные и передвижные защитные экраны, транспортные тележки и емкости для радиоактивных материалов.
- Вентиляционные системы с 30-кратным воздухообменом, разрежением в боксах и камерах, направленным потоком воздуха от третьей зоны к первой, очисткой воздуха фильтрами и исключением «вяжущих» материалов в трубопроводах.
- Система санитарных шлюзов и пропускников по схеме трехзональной планировки, оснащенных гардеробами, душевыми, средствами дозиметрического контроля, местами хранения СИЗ и средствами обработки кожи.
- Специальные материалы для отделки стен и полов; технологии дезактивации оборудования и спецодежды.
- Средства индивидуальной защиты (респираторы, пневмошлемы, пневмокостюмы, защитные фартуки и одежда из полимерных материалов).
- Система индивидуального (карманного) дозиметрического контроля и радиационного контроля производственных зон.
- Система предварительных и периодических медицинских осмотров; перечень медицинских противопоказаний к работе с радиоактивными веществами.
Ключевую роль в обеспечении выполнения этих требований на комбинате № 817 сыграли специалисты Филиала Института биофизики № 1.
Результат оказался впечатляющим. За 1950−1960 годы среднесменные дозы γ-облучения аппаратчиков химического и металлургического отделений снизились с 4,8 и 3,7 мЗв до 0,7 и 0,8 мЗв соответственно, а инженерно-технического персонала — с 1,0 до 0,01 мЗв.
Нормативное регулирование
Развитие гигиенических принципов сопровождалось формированием системы санитарных норм и правил. «Предельно допустимые уровни ионизирующего излучения» (ПДУ-1960), выпущены в 1960 году) были основаны на данных гигиенических исследований с первых предприятий отрасли (с учетом рекомендаций МКРЗ).
Важным элементом ПДУ-1960 стала формула расчета суммарной профессиональной дозы облучения: D=5(N-18), где N — возраст начала профессионального облучения, а суммарная доза через 30 лет не должна превышать 60 бэр. Эта формула использовалась, в числе прочего, для ретроспективного анализа индивидуальных доз персонала комбината № 817.
К началу 1960-х годов отечественная система нормативного регулирования была ориентирована на конкретные предприятия атомной промышленности и по ряду позиций опережала международные подходы. В ней были предусмотрены предельно допустимые уровни излучения для нейтронов, протонов и многозарядных ионов, введен коэффициент запаса, равный двум, обоснованы расчетные методы оценки доз при комбинированном внешнем и внутреннем облучении.
Развитие гигиенических принципов сопровождалось формированием системы санитарных норм и правил. «Предельно допустимые уровни ионизирующего излучения» (ПДУ-1960), выпущены в 1960 году) были основаны на данных гигиенических исследований с первых предприятий отрасли (с учетом рекомендаций МКРЗ).
Важным элементом ПДУ-1960 стала формула расчета суммарной профессиональной дозы облучения: D=5(N-18), где N — возраст начала профессионального облучения, а суммарная доза через 30 лет не должна превышать 60 бэр. Эта формула использовалась, в числе прочего, для ретроспективного анализа индивидуальных доз персонала комбината № 817.
К началу 1960-х годов отечественная система нормативного регулирования была ориентирована на конкретные предприятия атомной промышленности и по ряду позиций опережала международные подходы. В ней были предусмотрены предельно допустимые уровни излучения для нейтронов, протонов и многозарядных ионов, введен коэффициент запаса, равный двум, обоснованы расчетные методы оценки доз при комбинированном внешнем и внутреннем облучении.
Работа дозиметриста в НИИАР
«Нормы радиационной безопасности» от 1969 года (НРБ-69) ввели понятие «контролируемая зона». В нее включались помещения и территории, где возможно получение более 0,3 дозы, допустимой для персонала категории А. Персонал указанной категории делился на две группы: работающих в контролируемой зоне, потенциально получающих более 0,3 годовой предельно допустимой дозы (ПДД), и работников, превышение 0,3 ПДД которыми исключено.
Подходы к ограничению доз, заложенные в НРБ-69, были последовательно развиты в последующих документах. «Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций» (1988 г.) установили ограничение доз облучения для отдельных представителей населения на уровне не более 5% дозового предела по НРБ-76/87.
В начале 1970-х годов была обоснована и внедрена концепция рабочих контрольных уровней. В соответствии с НРБ-76 контрольные уровни определялись как значения годового поступления радионуклидов, мощности дозы, плотности потока, концентрации в воздухе и загрязнения поверхностей, устанавливаемые для ограничения облучения персонала и населения.
Практическая реализация концепции контрольных уровней базировалась на анализе формирования радиационной обстановки на рабочем месте, а также на исследовании технологических процессов как источников многофакторного воздействия.
Ключевое значение имело уточнение в НРБ-76 понятия «рабочее место». Оно рассматривалось как место, где персонал, выполняющий определенные производственные обязанности, находится не менее 50% рабочего времени или двух часов непрерывно; при перемещении работника по нескольким зонам всё помещение считалось его рабочим местом.
В середине 1980-х годов оформляется концепция гигиенической оценки проектных решений и технологических операций. В центре ее — многофакторная система «проектные решения — технологический процесс — условия труда — человек».
Система представляет собой набор уровней: первый — регуляция проектных решений; последующие — координация технологических операций, режимов работы, организации труда.
На практике это выливается в механизмы оценки напряженности функционального состояния оперативного персонала: «гигиеническую организацию» трудового процесса, где учитываются не только дозы, но и темп работы, режимы смен, расположение рабочих мест, структура операций.
Постепенное внедрение этих принципов сопровождалось возможностью дальнейшего снижения дозовых пределов для персонала, что отражено в эволюции нормативов (от десятков рентген в год к 5 бэр/год при аварийном лимите 25 бэр).
Подходы к ограничению доз, заложенные в НРБ-69, были последовательно развиты в последующих документах. «Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций» (1988 г.) установили ограничение доз облучения для отдельных представителей населения на уровне не более 5% дозового предела по НРБ-76/87.
В начале 1970-х годов была обоснована и внедрена концепция рабочих контрольных уровней. В соответствии с НРБ-76 контрольные уровни определялись как значения годового поступления радионуклидов, мощности дозы, плотности потока, концентрации в воздухе и загрязнения поверхностей, устанавливаемые для ограничения облучения персонала и населения.
Практическая реализация концепции контрольных уровней базировалась на анализе формирования радиационной обстановки на рабочем месте, а также на исследовании технологических процессов как источников многофакторного воздействия.
Ключевое значение имело уточнение в НРБ-76 понятия «рабочее место». Оно рассматривалось как место, где персонал, выполняющий определенные производственные обязанности, находится не менее 50% рабочего времени или двух часов непрерывно; при перемещении работника по нескольким зонам всё помещение считалось его рабочим местом.
В середине 1980-х годов оформляется концепция гигиенической оценки проектных решений и технологических операций. В центре ее — многофакторная система «проектные решения — технологический процесс — условия труда — человек».
Система представляет собой набор уровней: первый — регуляция проектных решений; последующие — координация технологических операций, режимов работы, организации труда.
На практике это выливается в механизмы оценки напряженности функционального состояния оперативного персонала: «гигиеническую организацию» трудового процесса, где учитываются не только дозы, но и темп работы, режимы смен, расположение рабочих мест, структура операций.
Постепенное внедрение этих принципов сопровождалось возможностью дальнейшего снижения дозовых пределов для персонала, что отражено в эволюции нормативов (от десятков рентген в год к 5 бэр/год при аварийном лимите 25 бэр).
Процесс измерения радиационного фона
Настоящее и будущее
Современные подходы к безопасности объектов использования атомной энергии строятся на концепции глубокоэшелонированной защиты. В ее основе — система физических барьеров (топливная матрица, оболочка тепловыделяющих элементов, контур теплоносителя, герметичные ограждения, биологическая защита), а также комплекс организационных и технических мер, направленных на поддержание их целостности.
Гигиенические принципы и механизмы: трехзональная планировка, статические и динамические гигиенические барьеры, контролируемая зона, контрольные уровни, гигиеническая оценка технологических процессов и проектных решений — функциональное продолжение технических барьеров. Они ориентированы на оценку условий труда и параметров воздействия вредных и опасных факторов за пределами физически конструктивных барьеров безопасности.
Гигиенический критерий состояния технических барьеров — контрольные уровни контролируемых параметров. Оценка проектных решений строится на анализе возможных аварий, оценке их последствий для персонала и населения и эффективности защиты «временем, расстоянием, экранами» в аварийных ситуациях.
В качестве приоритетных задач гигиены труда на объектах использования атомной энергии, в том числе перспективных реакторных технологий, предполагается построение системной модели, которая:
Решать эту задачу предлагается с помощью методов имитационного и когнитивного анализа, а также моделирования. Когнитивный анализ позволяет рассматривать область гигиенического регулирования как сложную динамическую систему, изучать ее структуру и взаимосвязи, прогнозировать изменения под воздействием внутренних и внешних факторов и выявлять закономерности развития.
Современные подходы к безопасности объектов использования атомной энергии строятся на концепции глубокоэшелонированной защиты. В ее основе — система физических барьеров (топливная матрица, оболочка тепловыделяющих элементов, контур теплоносителя, герметичные ограждения, биологическая защита), а также комплекс организационных и технических мер, направленных на поддержание их целостности.
Гигиенические принципы и механизмы: трехзональная планировка, статические и динамические гигиенические барьеры, контролируемая зона, контрольные уровни, гигиеническая оценка технологических процессов и проектных решений — функциональное продолжение технических барьеров. Они ориентированы на оценку условий труда и параметров воздействия вредных и опасных факторов за пределами физически конструктивных барьеров безопасности.
Гигиенический критерий состояния технических барьеров — контрольные уровни контролируемых параметров. Оценка проектных решений строится на анализе возможных аварий, оценке их последствий для персонала и населения и эффективности защиты «временем, расстоянием, экранами» в аварийных ситуациях.
В качестве приоритетных задач гигиены труда на объектах использования атомной энергии, в том числе перспективных реакторных технологий, предполагается построение системной модели, которая:
- учитывает весь спектр проектных и конструктивных решений, технические параметры установки и факторы производственного процесса;
- описывает влияние проектных решений, параметров обслуживания оборудования и состояния технических барьеров на формирование источников воздействия вдоль профессионального маршрута оперативного и ремонтного персонала;
- позволяет выбирать направления минимизации или нейтрализации опасных и вредных факторов ради достижения целевой функции — безопасных условий труда.
Решать эту задачу предлагается с помощью методов имитационного и когнитивного анализа, а также моделирования. Когнитивный анализ позволяет рассматривать область гигиенического регулирования как сложную динамическую систему, изучать ее структуру и взаимосвязи, прогнозировать изменения под воздействием внутренних и внешних факторов и выявлять закономерности развития.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ