Monitoring skażeń promieniotwórczych w Polsce

Monitoring skażeń promieniotwórczych w Polsce – działania obejmujące regularne pomiary skażeń promieniotwórczych oraz rejestrację i analizę wyników tych pomiarów, umożliwiającą wczesne wykrywanie zmian promieniowania alfa, beta i gamma w otoczeniu. Monitoring, wykonywany na podstawie rozporządzenia Rady Ministrów, jest koordynowany przez Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki.

Podstawa prawna

Podstawą działań jest Rozporządzenie Rady Ministrów w sprawie systemów wykrywania skażeń i powiadamiania o ich wystąpieniu oraz właściwości organów w tych sprawach z dnia 7 stycznia 2013 roku^[1]. Rozporządzenie zostało wydane na podstawie Ustawy o powszechnym obowiązku obrony Rzeczypospolitej Polskiej^[2]. Zawiera podstawowe definicje i ogólne zasady organizacji systemów oraz załącznik – zestawienie rodzajów alarmów, sygnałów alarmowych i komunikatów ostrzegawczych. Według § 1^[1]:

Rozporządzenie określa organizację i warunki przygotowania oraz sposób funkcjonowania systemów obserwacji, pomiarów, analiz, prognozowania i powiadamiania o skażeniach na terytorium Rzeczypospolitej Polskiej oraz właściwości organów w tych sprawach.

W skład krajowego systemu wykrywania skażeń wchodzą placówki wykrywania toksycznych związków chemicznych, materiałów promieniotwórczych, zakaźnych czynników biologicznych lub ognisk zakażeń.

Ostrzeżenie o radioaktywności

Są one organizacyjnie i technicznie powiązane pomiędzy sobą, a poza tym z jednostkami alarmującymi o skażeniach i przeciwdziałającymi ich skutkom oraz z placówkami gromadzącymi informacje, przetwarzającymi je i wykonującymi wstępne analizy zgromadzonych informacji^[1].

W skład systemu monitoringu radiacyjnego wchodzą stacje wczesnego wykrywania skażeń promieniotwórczych oraz placówki prowadzące pomiary tych skażeń (§ 4 ust. 1 pkt c). Wykonują obserwacje^[a] i pomiary w określonych geograficznie punktach lub obszarach – w sposób ciągły lub w odstępach czasu, zdalnie lub w sposób bezpośredni. Działanie krajowego systemu wykrywania skażeń promieniotwórczych koordynuje Prezes Państwowej Agencji Atomistyki (PAA)^[1].

System monitoringu radiacyjnego

Główne źródła skażeń radiacyjnych: testy atomowe w latach 1945–2018

Skażenie rejonu Wysp Marshalla po amerykańskim teście Castle Bravo na Bikini (1954); liczby – szacunkowa wielkość skumulowanej dawki pochłoniętej (rad)

Rozprzestrzenianie się skażeń promieniotwórczych powierzchni po katastrofie kysztymskiej (1957)

Zmiany względnych udziałów izotopów promieniotwórczych w powietrzu w dawce po awarii w Czarnobylu (według danych z raportu OECD)

Historia

Za początek rozwoju polskiej sieci monitoringu radiacyjnego są uważane prace podjęte w połowie lat 50. XX w. przez pracowników Politechniki Warszawskiej, którzy już w roku 1957 utworzyli Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej w Warszawie (CLOR). Potrzeba utworzenia laboratorium wynikała z narastających wówczas zagrożeń skażeniami związanymi z próbnymi wybuchami bomb jądrowych oraz z coraz częstszym stosowaniem izotopów w technice i w medycynie (zob. np. defektoskopia, radiologia)^[3][4].

Istotnym zdarzeniem w historii systemu była awaria elektrowni jądrowej w Czarnobylu, do której doszło 26 kwietnia 1986 roku. O sytuacji alarmowej rząd PRL został poinformowany dzięki pomiarom wykonywanym w stacji monitoringu radiacyjnego Służby Pomiaru Skażeń Promieniotwórczych w Mikołajkach, nadzorowanej przez CLOR w Warszawie, kierowane przez prof. Zbigniewa Jaworowskiego. Zwiększoną ilość radionuklidów w powietrzu zanotowano 28 kwietnia, gdy chmura radioaktywnego pyłu dotarła nad terytorium Polski. Analiza promieniotwórczych zanieczyszczeń powietrza wykazała – przed uzyskaniem informacji o wypadku w Czarnobylu – że ich źródłem jest awaria reaktora jądrowego. Identyfikację zagrożenia ułatwiło doświadczenie, które pracownicy CLOR nabyli m.in. kontrolując od połowy lat 60. stopień narażenia personelu medycznego i pacjentów w szpitalach stosujących coraz częściej radioaktywny izotop jodu ¹³¹I^[3][4][5].

Dzięki wczesnej informacji o rodzaju zagrożenia było możliwe szybkie rozpoczęcie działań zmierzających do ochrony ludności. Zgodnie z propozycją CLOR, zgłoszoną już w nocy 28/29 kwietnia, niemal natychmiast rozpoczęto podawanie dzieciom dużych dawek jodu stabilnego w postaci płynu Lugola (wodnego roztworu jodku potasu i pierwiastkowego jodu). Zahamowano w ten sposób wchłanianie radioaktywnego ¹³¹I, którego kumulacja w tarczycy może prowadzić do powstawania jej nowotworów. W ciągu kilkudziesięciu godzin preparat zawierający jod stabilny podano 18,5 mln osób. Wstrzymano też wypas bydła na łąkach i zalecono ograniczenie spożywania produktów, które mogły być skażone (mleko, świeże owoce, warzywa, jarzyny, grzyby, woda opadowa). W prasie opublikowano komunikat Komisji Rządowej i tabelę skażeń. CLOR rozpoczął monitorowanie poziomu ¹³¹I w tarczycy u dzieci (z końcem maja otrzymano polecenie przerwania tej akcji)^[6].

W monitoringu radiacyjnym oraz opracowywaniu i wydawaniu komunikatów uczestniczył Ośrodek COAS – jednostki Systemu Wykrywania Skażeń Sił Zbrojnych^[7]. Nabyte w tym czasie doświadczenia ułatwiły uruchomienie w roku 1991 Wojskowej Zautomatyzowanej Sieci Pomiarów Skażeń Promieniotwórczych (SAPOS, od roku 1994 – element Państwowego Monitoringu Środowiska, PMŚ). Od roku 1993 w Ośrodku funkcjonuje Punkt Kierowania Systemem Wykrywania Skażeń, którego obsada w czasie 24 godzinnych dyżurów prowadzi monitoring skażeń na terenie kraju. W latach 90. w COAS rozpoczęto dostosowywanie zasad działania do obowiązujących w NATO^[7].

Współczesność

Współcześnie^[1] nadzór nad krajowym system monitoringu radiacyjnego sprawuje Państwowa Agencja Atomistyki, współpracując z Centralnym Laboratorium Ochrony Radiologicznej (CLOR), Krajowym Systemem Wykrywania Skażeń i Alarmowania (KSWSiA, działające od roku 2006), 6 Batalionem Chemicznym Sił Powietrznych i innymi jednostkami. Funkcję centrum dyspozycyjnego KSWSiA pełni Centralny Ośrodek Analizy Skażeń (COAS)^[8][7]. Polscy eksperci uczestniczą też w pracach instytucji międzynarodowych, m.in. są członkami grup roboczych Europejskiej Wspólnoty Energii Atomowej (EURATOM), w tym grup ds. monitoringu poziomu napromieniowania powietrza, wód i gleby oraz ds. kontroli przestrzegania zasad przekazywania do Komisji Europejskiej wyników monitoringu radiacyjnego, wykonywanego w krajach członkowskich (w tym – w czasie zdarzeń radiacyjnych)^[9]. Dla Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (agenda ONZ) przygotowują m.in. raporty o stanie bezpieczeństwa radiologicznego w Polsce^[10][11], do których zobowiązuje Konwencja Bezpieczeństwa Jądrowego^[10][12].

Elementy systemu

Stacje wczesnego wykrywania skażeń

Rodzaje stacji^[13][14]

• stacje podstawowe (całodobowe), których zadaniem są pomiary mocy dawki i pomiary spektrometryczne promieniowania gamma, umożliwiające wykrycie wzrostu mocy dawki o 25 nSv/h powyżej wartości średniej dla poprzednich 24 h; stacje są wyposażone w filtry umożliwiające zbieranie aerozoli atmosferycznych i wykrywanie stężeń ¹³¹I i ¹³⁷Cs (na poziomie pojedynczych mikrobekereli na metr sześcienny powietrza, μBq/m³) oraz całkowitego promieniowania alfa i beta (na poziomie pojedynczych Bq/m³ po 1 godzinie pobierania),
• stacje wspomagające, których zadaniem są pomiary mocy dawki promieniowania gamma w ich otoczeniu.

Lokalizacja stacji wczesnego
wykrywania skażeń^[13]

Miejscowość	ASS-500	PMS	IMiGW	MON
Bartoszyce				×
Białystok	×	×
Bydgoszcz				×
Częstochowa		N
Gdynia	×	×	×	×
Gorzów Wlkp.			×
Katowice	×	N
Kielce		N
Koszalin		×
Kraków	×	×		×
Legnica		N	×
Lesko			×
Lublin	×	×		×
Łódź	×	×
Mikołajki			×
Olsztyn		×
Radom		N
Rzeszów				×
Sanok	×	×
Szczecin	×	×		×
Suwałki		N
Śrem				×
Świnoujście			×	×
Toruń	×	×
Ustka				×
Warszawa	×	×	×	×
Włodawa			×
Wrocław	×	×		×
Zakopane			×
Zielona Góra	×	×
Żagań				×

Stacje ASS-500^[15][16][17]

Stacja ASS-500 jest terenowym urządzeniem do ciągłego pobierania próbek aerozoli atmosferycznych. Cząstki zawieszone w powietrzu są zatrzymywane na filtrze Petrianowa^[18] (FPP-15-1,5, powierzchnia czynna 420×420 mm), przez który wentylator przetłacza strumień powietrza pobieranego z wysokości 1,5 m nad poziomem gruntu. Przetłoczenie objętości rzędu 10³ m³ umożliwia jakościową i ilościową spektrometryczną analizę naturalnych i sztucznych radionuklidów od poziomu 0,5 μBq/m³ (zastosowanie niskotłowego spektrometru promieniowania gamma z detektorem HPGe).

We wszystkich stacjach na terenie Polski próbki są pobierane w cyklu tygodniowym. Zbiorcze raporty miesięczne i kwartalne opracowuje Zakład Dozymetrii Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej, który przekazuje je do Państwowej Agencji Atomistyki. Wyniki ze stacji działającej w CLOR (Warszawa) są wysyłane – na zasadzie wzajemności – do analogicznych jednostek w innych krajach (Niemcy, Szwajcaria, Finlandia, Włochy, Białoruś, Węgry).

Część stacji ASS-500 jest wyposażona w trzy liczniki G-M, mierzące on-line promieniowanie gamma i beta zebranego pyłu (bez możliwości odróżnienia radionuklidów naturalnych i sztucznych). Prowadzone są badania zmierzające do udoskonalenia metod detekcji, tak aby były lepiej dostosowane do potrzeb systemu wczesnego ostrzegania i alarmowania o obecności radionuklidów sztucznych.

Stacje PMS^[19][20]

System PMS (Permanent Monitoring Stations) umożliwia ciągły, bezobsługowy monitoring radiacyjny. Konstrukcję stacji i systemu opracowano w Danii na początku lat 90. w. W latach 2005–2006 w Polsce dokonano istotnej modernizacji sprzętowej i programowej (firma TD-ELECTRONICS). stacji zastosowano:

• Licznik scyntylacyjny promieniowania gamma z sondą NaI(Tl); zakres energetyczny: 100–2500 keV,
• sondę Geigera-Müllera do pomiarów równoważnika mocy dawki (Sv/h)
• czujniki temperatury,
• deszczomierz opadu deszczu (mm/h).

Od 2016 roku instalowane są nowe stacje PMS produkcji firmy TD-ELECTRONICS, wykonujące następujące pomiary (w tabeli oznaczone literą N):

• Meteorologia:
  • pomiar opadu deszczu lub wodnego równoważnika opadu śniegu
  • pomiar siły i kierunku wiatru
  • pomiar wilgotności
  • pomiar temperatury
  • pomiar ciśnienia atmosferycznego
• Radiometria
  • Pomiar mocy przestrzennego równoważnika dawki H*(10) [μSv/h] w zakresie energetycznym 50 keV - 1300 keV (detektor Geigera- Müllera)
  • Wykres widma promieniowania gamma w zakresie energetycznym 50 keV - 3000 keV (detektor scyntylacyjny 3"x3" NaI(Tl)

Wyniki pomiarów są automatycznie przesyłane do bazy PMS w PAA i do europejskiej bazy wymiany danych radiologicznych EURDEP (European Radiological Data Exchange Platform)^[21]. Transmisja odbywa się co 10 minut. Średnioroczny pobór mocy przez stację < 50 W/h. W przypadku zaniku zasilania sieciowego akumulator umożliwia pracę przez minimum 14 dni.

Stacje IMiGW i MON^[13][14]

Stacje Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej wykonują ciągłe pomiary mocy dawki promieniowania gamma, badania aerozoli atmosferycznych (aktywność całkowita i sztuczna promieniowania alfa i beta) oraz badania próbek wody opadowej (zawartość ¹³⁷Cs w próbkach tygodniowych i miesięcznych, aktywności całkowitej promieniowania beta w próbkach dobowych i miesięcznych, zawartości ¹³⁷Cs i ⁹⁰Sr w połączonych próbkach miesięcznych ze wszystkich 9 stacji).

Stacje należące do MON – określane jako „wspomagające” – są zlokalizowane na terenach jednostek wojskowych. Wykonują automatyczne pomiary mocy dawki promieniowania gamma (wyniki są przekazywane do COAS)^[13][14].

Liczba stacji^[13][14]

Do systemu krajowego należy^[13][14]:

• 19 stacji automatycznych PMS (Permanent Monitoring Station), należących do PAA,
• 12 stacji typu ASS-500 (Aerosol Sampling Station), należących do CLOR (poza jedną – należącą do PAA),
• 9 stacji IMiGW,
• 13 stacji wspomagających, należących do MON.

Placówki pomiarowe

W placówkach pomiarowych wykonywane są laboratoryjne analizy skażeń promieniotwórczych w próbkach środowiskowych (powietrze, woda, gleba) oraz w żywności i paszach. Sieć placówek tworzą:

• placówki podstawowe – 31 laboratoriów działających w Stacjach Państwowej Inspekcji Sanitarnej (San-Epid),
• placówki specjalistyczne – laboratoria, w których są wykonywane dokładniejsze analizy promieniotwórczości, działające w^[1][22][14]:

1. Centralnym Laboratorium Ochrony Radiologicznej w Warszawie,
2. Państwowym Zakładzie Higieny w Warszawie,
3. Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Otwocku,
4. Instytucie Fizyki Jądrowej w Krakowie,
5. Głównym Instytucie Górnictwa w Katowicach^[23],
6. Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie,
7. Instytucie Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie,
8. Wojskowym Instytucie Higieny i Epidemiologii w Warszawie,
9. Wojskowym Instytucie Chemii i Radiometrii w Warszawie^[24].

Do zadań placówek specjalistycznych należy wykonywanie pomiarów zawartości izotopów promieniotwórczych w próbkach, m.in.^[25]:

• mleka, wody do picia i artykułów żywnościowych – oznaczenia:
  – sztucznych izotopów α-promieniotwórczych, zwłaszcza ²³⁹Pu, ²⁴¹Am powyżej 1 Bq/dm³,

– sztucznych izotopów γ-promieniotwórczych, zwłaszcza ¹³⁷Cs powyżej 0,1 Bq/dm³ i ⁹⁰Sr powyżej 0,06 Bq/dm³,

• wody powierzchniowej – oznaczenia ¹³⁷Cs powyżej 0,1 Bq/dm³ i ⁹⁰Sr powyżej 0,06 Bq/dm³,
• gleby – oznaczenia ¹³⁷Cs powyżej 0,1 kBq/m²,
• osadów dennych – oznaczenia ¹³⁷Cs powyżej 1 Bq/kg, ²³⁹Pu powyżej 0,1 Bq/kg,
• opadu całkowitego – oznaczenia ¹³⁷Cs powyżej 0,05 Bq/m²·miesiąc, ⁹⁰Sr powyżej 0,05 Bq/m²·3 miesiące.

Poza wykonywaniem analiz zakres zadań placówek specjalistycznych obejmuje prowadzenie rejestrów pobierania próbek i wykonywanych analiz, uczestniczenie w organizowanych przez PAA pomiarach porównawczych (co najmniej raz na dwa lata) oraz opracowywanie nowych technik pomiarowych^[25].

Opracowanie wyników pomiarów

Ocena stopnia zagrożenia na podstawie wyników pomiarów

Dane uzyskiwane ze stacji PMS wczesnego wykrywania skażeń analizuje na bieżąco (całodobowo) Centrum do spraw Zdarzeń Radiacyjnych (CEZAR)^[26]. Na podstawie tych danych jest sporządzana aktualna mapa rozkładu mocy dawki promieniowania gamma w Polsce. Jest ona prezentowana na stronie internetowej PAA, wraz z komentarzem dotyczącym poziomu zagrożenia^[20][27].

Modelowanie rozprzestrzeniania się w środowisku

Poza oceną aktualnego poziomu zagrożenia, wyniki monitoringu radiacyjnego pozwalają określać szybkość i kierunki zmian tego poziomu. Umożliwia to szybkie identyfikowanie przyczyn wzrostu aktywności i podejmowanie decyzji dotyczących sposobów ochrony ludności przed promieniowaniem. W takich przypadkach użytecznym narzędziem są programy umożliwiające modelowanie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze, glebie i gruncie (analogiczne do stosowanych w procedurach postępowania w przypadku uwolnień do środowiska toksycznych związków chemicznych). Wyniki modelowania pozwalają ustalać położenie obiektu, z którego radionuklidy zostały uwolnione, oraz przewidywać kierunek i szybkość ich przemieszczania się na podstawie danych dotyczących sytuacji meteorologicznej – aktualnej i przewidywanej na kolejne dni^[28][29].

Zobacz też

• Bezpieczeństwo jądrowe
• Detekcja promieniowania jądrowego
• Ostrzeżenia i alarmy o skażeniach w Polsce
• Przyrządy dozymetryczne
• Źródła i zasady zbierania danych o stanie zdrowia