Технико-экономическое обоснование решения об использовании строительных материалов с повышенным содержанием естественных радионуклидов


В.М. Кожухар, доктор техн. наук, проф.; Н.П. Лукутцова, канд. техн. наук, доцент

В соответствии с ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов», эффективная удельная активность (Аэфф) естественных радионуклидов (ЕРН), понимаемая как суммарная удельная активность ЕРН в материале, определяется по формуле (1):
Аэфф = АRa+1,31ATh+0,085AK , (1)
где АRa и АTh – удельные активности химических элементов 226Ra и 232Th, находящихся в равновесии с остальными членами уранового и ториевого рядов, АK – удельная активность калия 40К, Бк/кг.
По нормам радиационной безопасности (НРБ-99) эффективная удельная активность (Аэфф) природных радионуклидов в строительных материалах (щебень, гравий, песок, бутовый камень, цементное и кирпичное сырье и пр.), добываемых на их месторождениях или являющихся побочным продуктом промышленности, а также в отходах промышленного производства, используемых для изготовления строительных материалов (золы, шлаки и пр.), не должна превышать:
- для материалов, используемых в строящихся и реконструируемых жилых и общественных зданиях (I класс): Аэфф Ј 370 Бк/кг;
- для материалов, используемых в дорожном строительстве в пределах территории населенных пунктов и зон перспективной застройки, а также при возведении производственных сооружений
(II класс): Аэфф Ј 740 Бк/кг;
- для материалов, используемых в дорожном строительстве вне населенных пунктов (III класс): Аэфф Ј 1,5кБк/кг.
При 1,5 кБк/кг < Aэфф Ј 4,0 кБк/кг
(IV класс) вопрос об использовании материалов решается в каждом конкретном случае отдельно по согласованию с федеральным органом госсанэпиднадзора. При Аэфф>4,0 кБк/кг материалы не должны использоваться в строительстве.
Отмеченная дифференциация строительных материалов по классам радиационной безопасности позволяет с учетом особенностей накопления дозы облучения, характерных для каждой соответствующей классу материала области его применения, определять целесообразность (и эффективность) использования материалов с повышенной Аэфф ЕРН, например, предусматриваемых первоначальным проектным решением, на альтернативные, с меньшей активностью.
Содержание естественных радионуклидов существенно варьируется как в сырьевых компонентах, так и готовых материалах и изделиях. Наиболее высокие эффективные удельные активности ЕРН характерны для глины, керамического кирпича, гранитного щебня, низкие – для извести, песка и известнякового щебня. Среднее значение ЕРН в сырьевых и строительных материалах Брянского региона составляет 74,9 Бк/кг. Это ниже среднего значения эффективной удельной активности ЕРН всей совокупности отечественных строительных материалов – 93 Бк/кг [1].
Замена строительного материала с повышенной эффективной удельной активностью естественных радионуклидов на альтернативный рассматривается целесообразной, если уменьшение ущерба здоровью населения Ѕ-DYЅ в результате такой замены будет не меньше затрат на нее (DХ) [1], т.е. если Ѕ-DYЅЈ DХ.
Из всех возможных вариантов замены рационально осуществлять тот, при котором разница (положительная) между полезным функциональным эффектом (уменьшением ущерба для здоровья людей) и издержками на его достижение (увеличением стоимости строительных материалов) будет максимальной, т.е. если Ѕ-DYЅі DХ®max. Это соотношение может использоваться для решения вопроса о целесообразности замены материала с эффективной удельной активностью ЕРН ниже нормативной, на материал с еще меньшей эффективной удельной активностью.
Интересен сам по себе вопрос о виде достигаемого при этом эффекта. Действующими инвестиционно-нормативными документами рассматриваются три вида эффекта: коммерческий (в прошлом – хозрасчетный), бенефициарием которого выступает инвестор; бюджетный; экономический (в прошлом – народохозяйственный), охватывающий и отражающий все, так называемые, экстерналии. Эффект, достигаемый рассматриваемой заменой материалов, используемых для возведения закрытых помещений, с одной стороны – несомненно коммерческий. С другой, учитывая то, что здоровье людей, является и общественным благом, оно выступает фактором и бюджетного и экономического эффектов одновременно. Говоря о материалах первого класса по радиационной безопасности и условиях их использования, можно считать, что увеличение стоимости материала определяется по выражению (2):
DХ = М (Хi – Х0), (2)
где М – масса материала, нуждающегося в замене, т; Х0 – стоимость одной тонны заменяемого материала, включая стоимость его производства и транспортировки, руб./т;
Хi – стоимость одной тонны альтернативного материала, руб./т.
Уменьшение ущерба для здоровья людей при замене стройматериала (в стоимостном исчислении) определяется по выражению (3):
-DY = a(S0-Si), (3)
где a – денежный эквивалент 1 чел.·Зв, руб./(чел.·Зв), т.е. общественно оправданные затраты на снижение дозы облучения населения на 1 чел.·Зв;
S0 и Si – ожидаемые коллективные эффективные эквивалентные дозы облучения (чел.·Зв), обусловленные использованием заменяемого и альтернативного материалов соответственно. Эти дозы можно оценить по формулам типа (4):
Si= Нi· Nэф ·t·k, (4)
где Нi – годовая эффективная эквивалентная доза облучения людей в помещении, целиком построенном из альтернативного материала, Зв/год; t – ожидаемая продолжительность эксплуатации здания (помещения), лет; k – коэффициент, учитывающий продолжительность пребывания людей в помещении (продолжительность облучения), доли единицы; Nэф – эффективное число облучаемых людей в рассматриваемом помещении, чел. Такое число, в свою очередь, может быть выражено формулой (5):
Nэф = М/m, (5)
где m – масса строительного материала, нуждающегося в замене, приходящаяся на одного жильца, т/чел.
Из соотношений (2)–(5) вытекает неравенство (6):
(Xi-X0)Ј[(a·t·k)·(H0-Hi)] /m, (6)
где Н0 – годовая эффективная эквивалентная доза облучения людей в помещении, построенном из заменяемого материала, Зв/год.
Из приведенного неравенства (6) видно, что допустимое превышение стоимости альтернативного материала относительно заменяемого (Хi-Х0) прямо пропорционально общественно оправданным затратам на снижение дозы облучения населения на один чел.-Зв (a), продолжительности эксплуатации помещения (t), k – коэффициенту учитывающему продолжительность пребывания людей в помещении, снижению годовой эффективной дозы облучения людей в помещении (Н0-Нi) и обратно пропорционально массе заменяемого материала, приходящейся на одного облучаемого (проживающего в помещении).
Другими словами, чем больше ЕРН содержится в материале, тем значительнее допустимое превышение стоимости альтернативного материала относительно заменяемого. И чем меньше масса заменяемого строительного материала, приходящаяся на одного жильца, т.е. чем больше количество проживающих в помещении людей, допустимое превышение стоимости альтернативного материала над стоимостью заменяемого больше.
Величина Нi зависит от мощности дозы g-излучения в помещении и от объемной активности радона в воздухе помещения. При использовании строительных материалов с повышенной эффективной удельной активностью ЕРН увеличивается как мощность g-излучения, так и объемная активность радона. Зависимость Нпом только от g-излучения выражается формулой (7):
Нпом = 4,74Аэфф*, (7)
где Нпом – годовая эффективная эквивалентная доза g-излучения для людей, проживающих в зданиях из искусственных строительных материалов (с учетом того, что жители промышленно развитых стран 80% времени проводят в помещениях, 15% – в дороге и 5% – на открытой местности), мкЗв/год.
Аэфф* – эффективная удельная активность ЕРН для многослойных ограждающих конструкций (бетон или кирпич и строительный раствор), определяемая по Аэффi его компонентов с учетом их массовых вкладов (mi), Бк/кг.
Для приближенной оценки объемной активности радона в воздухе помещения принято [2], что изменения дозы вследствие изменения g-фона и объемной активности радона равны между собой. Тогда общая доза Нпом (Зв/год) получаемая облучаемым в помещении, обусловленная содержанием ЕРН в строительных материалах, будет равна:
Нпом = 9,5·10-6Аэфф*. (8)
С учетом этого предположения и рассмотрения только одного вида строительного материала выражение (6) примет вид (9):
(Xi-X0)Ј[9,5·10-6(a·Iтц/84·t·k)·(Аэфф0-
-Аэффi)]/m, (9)
где Аэфф0 и Аэффi – эффективные удельные активности ЕРН заменяемого и альтернативного материала, соответственно;
Iтц/84 – индекс текущих цен на заменяемый материал по отношению к базисных цен 1984 г.
Рассмотрим применение формулы (9) на примере замены керамзитобетона класса В 7,5 с повышенным содержанием ЕРН (Аэфф=350 Бк/кг) в помещениях третьего этажа пятиэтажного дома серии СБ 90 на керамзитобетон с меньшим их содержанием (например Аэфф=74,9Бк/кг). Масса названного материала, приходящаяся на одного жителя в домах (m) этой серии, составляет 24 т/чел. При этом значение коэффициента k примем равным 0,68 исходя из условия пребывания человека в жилом помещении в течение 6000 часов в год [2]; продолжительность эксплуатации здания (t) – 100 лет; значение a=1000 руб/чел.·Зв в ценах, действовавших до 1990 г.1), Iтц/84 = 22 раза2).
При этих данных допустимые превышения затрат на заменяемый материал по сравнению с альтернативным составит:
(ХЈ[9,5·10-6·22·1000·100·0,68·
·(350-74,9)]/24 =162,9 руб./т;
Это составляет 23,3% от текущей стоимости материала.
Результаты серии вычислений допустимого увеличения стоимости альтернативного материала по сравнению с заменяемым в зависимости от эффективной удельной активности ЕРН и времени эксплуатации здания для материалов с различными значениями Аэфф ЕРН заменяемого материала могут быть представлены в виде графиков.

Библиографический список:
1. Крисюк Э.М. Соотношение «польза-вред» при использовании строительных материалов с повышенной концентрацией естественных радионуклидов // Радиационная гигиена. – Вып. 11. 1982. – С. 30–34.
2. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 120 с.



Список стройматериалов в алфавитном порядке
Страница 1: AL - антистатик
Страница 2: аренда - водопровод
Страница 3: водослив - желоб
Страница 4: жилье - короткобазовый
Страница 5: коррубит - наирит
Страница 6: наклейка - пергамин
Страница 7: перевозка - радиатор
Страница 8: разгрузка - средство
Страница 9: СРО - услуги
Страница 10: установка - ящик