Опасность ядерных катастроф и радиоактивных загрязнений

После открытия первого известного человеку вида ионизирующей радиации (ИР) в 1895 г. - рентгеновского излучения -прошло немногим более 100 лет. Опасность ИР для здоровья и жизни была осознана только через полстолетия, и до этого люди (очень часто сами радиологи и врачи-рентгенологи) гибли от переоблучения (памятник погибшим 110 врачам установлен в 1936 г. в Гамбурге).

В настоящее время различают пороговое и беспороговое действие ИР. При первом действии выраженность лучевых поражений (лучевых болезни и ожогов, катаракт и т.д.) пропорциональна полученной дозе облучения (зависимость "доза-эффект" носит S-образный характер), а при втором - нарушения в клетках организма носят вероятностный, стохастический характер. Поражение соматических клеток через 6...30 лет приводит к злокачественным опухолям, поражение зародышевых клеток - к изменениям наследственности, мутациям. Возможность беспороговых эффектов частью специалистов ставится под сомнение, но ее защищал акад. А.Д. Сахаров и она признана большинством ученых. Пороговое воздействие ИР связано с авариями АЭС, значительными утечками и выбросами радиоактивных материалов, высокими уровнями радиоактивных загрязнений; беспороговое - с воздействиями радиоактивного фона, рентгеновским облучением при медицинских исследованиях, космическим излучением. Ниже будет рассмотрена сначала опасность ядерных аварий и катастроф, а потом - значение беспороговых эффектов.

В настоящее время в ряде стран широко применяется АЭС, их больше всего в США, на втором месте стоит Франция (на ее АЭС вырабатывают 70% всей электроэнергии), на третьем - РФ. Постоянно расширяется и число стран, использующих АЭС. Эксплуатация АЭС сопровождается периодическими авариями: ежегодно регистрируется 45 пожаров, только в США за последние 10 лет произошло 169 аварий. Чернобыльская катастрофа 1986 года, хотя и не была вызвана атомным взрывом АЭС, продемонстрировала всему миру глобальные последствия крупных аварий и катастроф АЗС. Десятки погибших от радиации, сотни и тысячи км² земель зараженных радионуклидами, десятки тысяч переселенных или нуждающихся в переселении с зараженных земель людей, брошенные города и села, умирающие от лейкемии дети - вот что принесла человечеству эта самая крупная авария АЭС. При атомном же взрыве АЭС, расположенной в густонаселенной местности, число погибших достигло бы 140 тыс. человек, а экономический ущерб - 150 млрд. долларов.

Важной особенностью радиоактивного заражения земли в ряде случаев является длительный период полураспада продуктов ядерных взрывов. Период полураспада стронция-90 составляет 28 лет, цезия-135 - 30 лет, плутония-233 - 2,4*10⁴ лет. Это значит, что для естественного распада таких элементов потребуются десятки и сотни лет.

После Чернобыля острее стала необходимость профилактики таких аварий и катастроф. В ряде стран (США, Франции и др.) атомную энергетику продолжают развивать, ужесточая требования безопасности. В Швеции и на Филиппинах принято решение о закрытии всех АЭС (хотя они давали в Швеции 50,3% электроэнергии) к 2010 г. В ряде стран предложено сооружать подземные АЭС, что при 10...15%-ном повышении стоимости сравнительно с наземным размещением уменьшает интенсивность радиационного загрязнения при аварии в 1000 раз; проще решаются вопросы захоронения и ликвидации АЭС и т.д. Окончательная стратегия борьбы с опасностью ядерных катастроф большинством стран и в том числе РФ еще не выбрана и остается одной из самых актуальных проблем нашего времени.

Частота мутаций при беспороговом действии ИР составляет 5*10^-5. Так как в зародышевых клетках человека имеется около 100 тыс. генов (по другим источникам - существенно меньше), то каждая клетка по Н.А. Дубинину получает около 10 новых мутаций. В каждом поколении 50% оплодотворенных зародышевых клеток гибнут или не дают потомства. По мнению ученых именно это обстоятельство является причиной бесплодных браков, доля которых достигает 12% от общего числа. Уже сейчас около 10% детей рождается с резкими отклонениями от нормы (умственно отсталые дети, дети с врожденными пороками и т.д.). В РФ ежегодно появляется 200 тыс. детей с генетическими нарушениями, 30 тыс. мертворожденных; по генетическим причинам 25% беременности не донашиваются. По мнению радиологов, увеличение имеющегося "генного груза" ИР вдвое обозначало бы гибель человечества. Уже сейчас поражения ИР являются причиной минимум 20% всех мутаций (по мнению сторонников развития атомной энергетики число таких мутаций всего 2-3%).

Беспороговое воздействие ИР в основном обусловлено фоновым излучением. В результате фонового облучения человек в течение года получает в среднем дозу около 0,001 Зв, а за жизнь - около 0,07 Зв. Однако в наше время эта доза существенно увеличивается за счет повсеместной замены традиционного строительного материала - дерева с его естественной радиоактивностью 1,1 Бк/с*кг на бетон, основные компоненты которого -песок и гравий по естественной радиоактивности в десятки и сотни, а в Швеции и CША даже в тысячи раз выше.

Специфической особенностью данного компонента фонового излучения является то обстоятельство, что существенная часть полученной дозы создается внутренним облучением, т.е. при попадании естественных радионуклидов непосредственно в организм человека с вдыхаемым воздухом (только за рабочий день около 20 м³), водой (2 л в сутки) и пищей. Исходным источником такого излучения является уран, рассеянный в литосфере, непосредственно действующим фактором - чаще всего радон и его продукты.

Внутреннее облучение имеет ряд особенностей, основными из которых являются: 1) резкое увеличение времени излучений, а для радионуклидов с большим периодом полураспада, например, для стронция-90 и радия-226, облучение длится всю жизнь;

2) возрастание действия радионуклидов из-за бесконечно малого расстояния до ионизируемой ткани (идет так называемое контактное излучение) и увеличения телесного угла, значительно меньшего 4p при внешнем облучении до полных 4p при внутреннем;

3) распределение радионуклидов по тканям не равномерно, а концентрируясь в отдельных органах, поражая их.

Дополнительной нагрузкой стали рентген-диагностические процедуры, уровень воздействия которых приближается к уровню излучения от современных зданий и сооружений. Одновременно значительно снизилось значение ядерных испытаний, которые составляли в 1962 г. 7% фоновой ИР (общая мощность ядерных взрывов в тот год составила 80 мегатонн), а ныне после прекращения ядерных испытаний их доля стала менее 1%.

Увеличение "генетического груза" из-за повышенной радиоактивности строительных материалов и рентген-диагностических процедур создает проблему защиты и от повышенного радиоактивного фона.

Таким образом, в наше время остается достаточно высокой опасность ядерных катастроф, что требует разработки новых методов и средств защиты от них, среди которых первое место должны занимать новые технологические и строительные решения и широкое использование альтернативных источников энергии. Одновременно следует бороться c повышением радиоактивного фона современных селитебных зон, для чего строительной экологией разрабатываются перспективные методы и подходы.