Радиоактивные материалы природного происхождения (НОРМ) и технологически усовершенствованные радиоактивные материалы природного происхождения (ТЕНОРМ) состоят из материалов, обычно промышленных отходов или побочных продуктов, обогащенных радиоактивными элементами, обнаруженными в окружающей среде, такими как уран , торий и калий , а также любыми продуктами их распада. , такие как радий и радон . [1] Сбросы и разливы пластовых вод являются хорошим примером внесения НОРМ в окружающую среду. [2]
Природные радиоактивные элементы присутствуют в очень низких концентрациях в земной коре и выносятся на поверхность в результате деятельности человека, такой как разведка или добыча нефти и газа , а также в результате естественных процессов, таких как утечка радона в атмосферу или растворение в грунтовых водах. Другим примером TENORM является угольная зола , образующаяся при сжигании угля на электростанциях . Если радиоактивность значительно превышает фоновый уровень, обращение с ТЕНОРМом может вызвать проблемы во многих отраслях промышленности и на транспорте. [3]
Нефтегазовые ТЕНОРМ и/или НОРМ создаются в процессе добычи, когда добываемые жидкости из пластов выносят сульфаты на поверхность земной коры. В некоторых штатах, таких как Северная Дакота , используется термин «диффузная НОРМА». Сульфаты бария, кальция и стронция представляют собой более крупные соединения, а более мелкие атомы, такие как радий-226 и радий-228 , могут помещаться в пустые пространства соединения и переноситься через образующиеся жидкости. Когда жидкости приближаются к поверхности, изменения температуры и давления приводят к осаждению сульфатов бария, кальция, стронция и радия из раствора и образованию накипи внутри, а иногда и снаружи труб и/или обсадных труб. Использование в производственном процессе труб, загрязненных НОРМом, не представляет опасности для здоровья, если окалина находится внутри труб, а трубы остаются в скважине. Повышенные концентрации радия 226 и 228 и дочерних продуктов, таких как свинец-210, также могут возникать в осадках, которые накапливаются в нефтепромысловых ямах, резервуарах и отстойниках. Газ радон в потоках природного газа концентрируется в виде НОРМЫ при переработке газа. Радон распадается до свинца-210, затем до висмута-210 , полония-210 и стабилизируется свинцом-206 . Элементы распада радона встречаются в виде блестящей пленки на внутренней поверхности подводящих линий, установок очистки, насосов и клапанов, связанных с системами переработки пропилена, этана и пропана.
Характеристики НОРМ варьируются в зависимости от характера отходов. NORM может быть создан в кристаллической форме, которая является хрупкой и тонкой и может вызвать отслаивание трубчатых изделий. НОРМ, образующаяся в карбонатной матрице, может иметь плотность 3,5 грамм/куб.см и ее необходимо учитывать при упаковке для транспортировки. Чешуйки НОРМ могут представлять собой белое или коричневое твердое вещество, от густого осадка до твердых, сухих хлопьевидных веществ. НОРМ также можно обнаружить в попутных водах при добыче нефти и газа. [4]
Резка и расширение нефтепромысловых труб, удаление твердых частиц из резервуаров и ям, а также ремонт газоперерабатывающего оборудования могут подвергнуть сотрудников воздействию частиц, содержащих повышенные уровни альфа-излучающих радионуклидов, которые могут представлять опасность для здоровья при вдыхании или проглатывании.
НОРМ применяется во многих отраслях, включая [5]
Опасностями, связанными с NORM, являются пути проникновения через дыхательные пути и проглатывание, а также внешнее воздействие при значительном скоплении накипи. Респираторы могут потребоваться при сухих процессах, когда окалина и пыль NORM переносятся по воздуху и имеют значительную вероятность попадания в организм.
Опасными элементами, обнаруженными в НОРМ, являются радий 226, 228 и радон 222, а также дочерние продукты этих радионуклидов. Эти элементы называются «искателями костей», которые, находясь внутри тела, мигрируют в костную ткань и концентрируются. Это воздействие может вызвать рак костей и другие аномалии костей. Концентрация радия и других дочерних продуктов увеличивается с течением времени, в течение нескольких лет чрезмерного воздействия. Таким образом, с точки зрения ответственности у сотрудника, который не пользовался средствами защиты органов дыхания в течение нескольких лет, в результате воздействия NORM может развиться рак костей или другой рак, и он может принять решение потребовать компенсацию, например, медицинские расходы и потерю заработной платы, от нефтяной компании, создавшей TENORM, и работодателя. [6]
Радионуклиды радия испускают альфа- и бета-частицы, а также гамма-лучи. Излучение, испускаемое атомом радия 226, состоит на 96% из альфа-частиц и на 4% из гамма-лучей. Альфа -частица – не самая опасная частица, связанная с НОРМой, как внешняя опасность. Альфа-частицы идентичны ядрам гелия-4. Альфа-частицы преодолевают в воздухе небольшие расстояния, всего 2–3 см, и не могут проникнуть через отмерший слой кожи на теле человека. Однако некоторые излучатели альфа-частиц радия являются «искателями костей» из-за того, что радий обладает высоким сродством к ионам хлорида. В том случае, если атомы радия не выводятся из организма, они концентрируются в областях, где преобладают ионы хлорида, например в костной ткани. Период полураспада радия-226 составляет примерно 1620 лет, и он будет оставаться в организме на протяжении всей жизни человека — значительный период времени, чтобы нанести ущерб.
Бета-частицы представляют собой электроны или позитроны и могут путешествовать в воздухе дальше, чем альфа-частицы. По ионизирующему потенциалу и проникающей способности они находятся в середине шкалы, их останавливают несколько миллиметров 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% радиации, вредны для человека при достаточном воздействии. Гамма-лучи обладают высокой проникающей способностью, и некоторые из них могут проходить сквозь металлы, поэтому для измерения воздействия гамма-лучей при мониторинге NORM используются счетчики Гейгера или сцинтилляционный зонд .
Альфа- и бета-частицы вредны, попав в организм. Вдыхание загрязнений NORM пылью следует предотвращать, надев респираторы с сажевыми фильтрами. В случае правильно обученных профессиональных работников NORM может потребоваться мониторинг и анализ воздуха. Эти измерения, ALI и DAC, представляют собой расчетные значения, основанные на дозе, которой может подвергнуться средний сотрудник, работающий 2000 часов в год. Текущий законный предел риска в Соединенных Штатах составляет 1 али, или 5 рем. Бэр, или рентгеновский эквивалент человека , — это мера поглощения радиации частями тела в течение длительного периода времени. DAC — это концентрация альфа- и бета-частиц, воздействию которых подвергается средний работающий сотрудник в течение 2000 часов легкой работы. Если сотрудник подвергается воздействию более 10% ALI, 500 мРЭМ, то доза сотрудника должна быть задокументирована в соответствии с инструкциями федерального законодательства и правил штата.
NORM не регулируется на федеральном уровне в Соединенных Штатах. Комиссия по ядерному регулированию (NRC) обладает юрисдикцией в отношении относительно узкого спектра радиации, а Агентство по охране окружающей среды (EPA) имеет юрисдикцию в отношении NORM. Поскольку ни один федеральный орган не ввел в действие правила NORM, NORM по-разному регулируется штатами.
В Великобритании регулирование осуществляется посредством Положений об экологических разрешениях (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 добавляется торий; или
(b) производство и использование урана или соединений урана, а также производство продукции, в которую преднамеренно добавляется уран
(a) добыча, производство и использование редкоземельных элементов и сплавов редкоземельных элементов;
(b) добыча и переработка руд, кроме урановой руды;
(в) добыча нефти и газа;
(d) удаление и обращение с радиоактивными отложениями и осадками из оборудования, связанного с промышленной деятельностью;
(e) любая промышленная деятельность с использованием фосфатной руды;
(f) производство пигментов из диоксида титана;
(g) добыча и очистка циркона и производство соединений циркония;
(h) производство олова, меди, алюминия, цинка, свинца, железа и стали;
(i) любая деятельность, связанная с осушительными установками на угольных шахтах;
(j) добыча фарфоровой глины;
(k) очистка воды, связанная с обеспечением питьевой водой;
или (l) устранение загрязнения в результате любой промышленной деятельности типа 1 NORM или любой из перечисленных выше видов деятельности.
Деятельность, которая включает в себя переработку радионуклидов природного земного или космического происхождения для придания им радиоактивных, делящихся или воспроизводящих свойств, не является промышленной деятельностью НОРМ 1-го типа или НОРМ-промышленной деятельностью 2-го типа. [7]