Природные радиоактивные материалы (NORM) и технологически усовершенствованные природные радиоактивные материалы (TENORM) состоят из материалов, обычно промышленных отходов или побочных продуктов, обогащенных радиоактивными элементами, встречающимися в окружающей среде, такими как уран , торий и калий , а также любыми продуктами их распада, такими как радий и радон . [1] Сбросы и разливы пластовой воды являются хорошим примером попадания NORM в окружающую среду. [2]
Естественные радиоактивные элементы присутствуют в земной коре в очень низких концентрациях и выносятся на поверхность в результате деятельности человека, например, разведки или добычи нефти и газа , а также в результате естественных процессов, таких как утечка радонового газа в атмосферу или растворение в грунтовых водах. Другим примером TENORM является угольная зола, образующаяся при сжигании угля на электростанциях . Если радиоактивность намного превышает фоновый уровень, обращение с TENORM может вызвать проблемы во многих отраслях промышленности и на транспорте. [3]
Нефть и газ TENORM и/или NORM создаются в процессе добычи, когда добываемые жидкости из резервуаров переносят сульфаты на поверхность земной коры. Некоторые штаты, такие как Северная Дакота , используют термин «диффузный NORM». Сульфаты бария, кальция и стронция являются более крупными соединениями, а более мелкие атомы, такие как радий-226 и радий-228 , могут помещаться в пустые пространства соединения и переноситься через добываемые жидкости. По мере того, как жидкости приближаются к поверхности, изменения температуры и давления приводят к тому, что сульфаты бария, кальция, стронция и радия выпадают в осадок из раствора и образуют накипь внутри или иногда снаружи труб и/или обсадной колонны. Использование труб в процессе добычи, загрязненных NORM, не представляет опасности для здоровья, если накипь находится внутри труб, а трубы остаются в скважине. Повышенные концентрации радия 226 и 228 и дочерних продуктов, таких как свинец-210, могут также встречаться в шламе, который накапливается в нефтяных карьерах, резервуарах и лагунах. Газ радон в потоках природного газа концентрируется как NORM в процессах переработки газа. Радон распадается на свинец-210, затем на висмут-210 , полоний-210 и стабилизируется свинцом-206 . Элементы распада радона встречаются в виде блестящей пленки на внутренней поверхности впускных линий, очистных установок, насосов и клапанов, связанных с системами переработки пропилена, этана и пропана.
Характеристики NORM различаются в зависимости от природы отходов. NORM может быть создан в кристаллической форме, которая является хрупкой и тонкой, и может вызывать расслоение в трубках. NORM, образованный в карбонатной матрице, может иметь плотность 3,5 грамма/кубический сантиметр и должен быть отмечен при упаковке для транспортировки. Чешуйки NORM могут быть белыми или коричневыми твердыми веществами, или густым шламом или твердыми, сухими хлопьевидными веществами. NORM также может быть обнаружен в нефтяных и газовых пластовых водах. [4]
Резка и расширение нефтепромысловых труб, удаление твердых частиц из резервуаров и ям, а также восстановление газоперерабатывающего оборудования могут подвергать сотрудников воздействию частиц, содержащих повышенные уровни альфа-излучающих радионуклидов, которые могут представлять опасность для здоровья при вдыхании или проглатывании.
НОРМ встречается во многих отраслях, включая [5]
Опасности, связанные с NORM, включают в себя ингаляционные и проглатывающие пути проникновения, а также внешнее воздействие, где наблюдается значительное накопление чешуек. Респираторы могут быть необходимы в сухих процессах, где чешуйки и пыль NORM переносятся по воздуху и имеют значительную вероятность попадания в организм.
Опасными элементами, обнаруженными в NORM, являются радий 226, 228 и радон 222, а также дочерние продукты этих радионуклидов. Эти элементы называются « искателями костей », которые, попадая в организм, мигрируют в костную ткань и концентрируются. Это воздействие может вызвать рак костей и другие аномалии костей. Концентрация радия и других дочерних продуктов со временем увеличивается, при нескольких годах чрезмерного воздействия. Поэтому с точки зрения ответственности у сотрудника, который не пользовался респираторной защитой в течение нескольких лет, может развиться рак костей или другие виды рака из-за воздействия NORM, и он решит потребовать компенсацию, например, медицинские расходы и потерю заработной платы, от нефтяной компании, которая создала TENORM, и работодателя. [6]
Радионуклиды радия испускают альфа- и бета-частицы, а также гамма-лучи. Излучение, испускаемое атомом радия-226, на 96% состоит из альфа-частиц и на 4% из гамма-лучей. Альфа-частица — не самая опасная частица, связанная с NORM, как внешняя опасность. Альфа-частицы идентичны ядрам гелия-4. Альфа-частицы перемещаются в воздухе на короткие расстояния, всего 2–3 см, и не могут проникнуть через мертвый слой кожи на теле человека. Однако некоторые излучатели альфа-частиц радия являются «искателями костей» из-за того, что радий обладает высоким сродством к ионам хлора. В случае, если атомы радия не выводятся из организма, они концентрируются в областях, где преобладают ионы хлора, таких как костная ткань. Период полураспада радия-226 составляет приблизительно 1620 лет, и он останется в организме на всю жизнь человека — значительный промежуток времени, чтобы вызвать повреждение.
Бета-частицы — это электроны или позитроны , которые могут перемещаться в воздухе дальше, чем альфа-частицы. Они находятся в середине шкалы с точки зрения ионизирующего потенциала и проникающей способности, останавливаясь несколькими миллиметрами пластика. Это излучение составляет небольшую часть от общего количества, испускаемого при распаде радия 226. Радий 228 испускает бета-частицы, а также представляет опасность для здоровья человека при вдыхании и проглатывании.
Гамма -лучи, испускаемые радием 226, составляющие 4% излучения, вредны для человека при достаточном воздействии. Гамма-лучи обладают высокой проникающей способностью, и некоторые из них могут проходить через металлы, поэтому для измерения воздействия гамма-излучения при мониторинге NORM используются счетчики Гейгера или сцинтилляционный зонд .
Альфа- и бета-частицы вредны, попав внутрь организма. Вдыхание загрязняющих веществ NORM из пыли следует предотвращать, надевая респираторы с фильтрами для улавливания частиц. В случае должным образом обученных профессиональных работников NORM может потребоваться мониторинг и анализ воздуха. Эти измерения, ALI и DAC, являются расчетными значениями, основанными на дозе, которой может подвергнуться среднестатистический сотрудник, работающий 2000 часов в год. Текущий допустимый предел воздействия в Соединенных Штатах составляет 1 ALI или 5 бэр. Бэр, или эквивалент рентгена , представляет собой измерение поглощения радиации частями тела в течение длительного периода времени. DAC представляет собой концентрацию альфа- и бета-частиц, которой подвергается среднестатистический работающий сотрудник в течение 2000 часов легкой работы. Если сотрудник подвергается воздействию более 10% ALI, 500 мБэр, то доза сотрудника должна быть задокументирована в соответствии с инструкциями федеральных и государственных норм.
NORM не регулируется на федеральном уровне в Соединенных Штатах. Комиссия по ядерному регулированию (NRC) имеет юрисдикцию над относительно узким спектром радиации, а Агентство по охране окружающей среды (EPA) имеет юрисдикцию над NORM. Поскольку ни один федеральный орган не внедрил правила NORM, NORM по-разному регулируется штатами.
В Великобритании регулирование осуществляется посредством Положения о выдаче экологических разрешений (Англия и Уэльс) 2010 года.
Это определяет два типа активности НОРМ:
(a) производство и использование тория или соединений тория, а также производство продуктов, в которые преднамеренно добавлен торий; или
(б) производство и использование урана или урановых соединений, а также производство продуктов, в которые преднамеренно добавлен уран
(а) добыча, производство и использование редкоземельных элементов и сплавов редкоземельных элементов;
(б) добыча и переработка руд, отличных от урановой руды;
(c) добыча нефти и газа;
(d) удаление и утилизация радиоактивных осадков и осадков с оборудования, связанного с промышленной деятельностью;
(e) любая промышленная деятельность с использованием фосфатной руды;
(е) производство пигментов диоксида титана;
(ж) добыча и очистка циркона и производство соединений циркония;
(з) производство олова, меди, алюминия, цинка, свинца, железа и стали;
(i) любая деятельность, связанная с установками по осушению угольных шахт;
(j) добыча каолина;
(л) очистка воды, связанная с обеспечением питьевой водой;
или (l) Устранение загрязнения в результате любой промышленной деятельности, связанной с РМПР типа 1, или любой из видов деятельности, перечисленных выше.
Деятельность, которая включает в себя переработку радионуклидов естественного земного или космического происхождения для получения их радиоактивных, делящихся или воспроизводящих свойств, не является промышленной деятельностью типа 1 NORM или промышленной деятельностью типа 2 NORM. [7]