Территории аномально повышенной радиоактивности. Вклад радона в общее облучение человека. Меры профилактики и защиты от вредного воздействия радона.
Существует некоторая условность относительно точки зрения того, какой фон считать «нормальным». Так, при «среднепланетарной» годовой эффективной дозе на одного человека 2,4 мЗв во многих странах эта величина составляет 7-9 мЗв/год. То есть испокон веков миллионы людей живут в условиях природных дозовых нагрузок, которые в несколько раз выше, чем среднестатистические. Медицинские исследования и демографическая статистика показывают, что это никак не сказывается на их жизни, не оказывают никакого негативного влияния на их здоровье и здоровье их потомства.
Говоря об условности понятия «нормальный» природный фон, можно указать также ряд мест на планете, где уровень природной радиации превышает среднестатистический не только в разы, но и в десятки раз (таблица), этому воздействию подвержены десятки и сотни тысяч жителей. И это тоже норма, это тоже никак не сказывается на их здоровье. Более того, многие районы с повышенным радиационным фоном в течение столетий являются местами массового туризма (морские побережья) и признанными курортами (Кавказские Минеральные Воды, Карловы Вары и др.).
Природные радионуклиды имеют способность избирательно накапливаться в определенных видах растений, животных, рыб. Это приводит к более высокому содержанию какого-либо из радионуклидов в определенном продукте питания по сравнению с другими, что тоже естественно. В результате жители, потребляющие в соответствии с традициями национальной кухни данный продукт в больших количествах, получают и большие дозы внутреннего облучения. Это превышение может достигать десятков раз по отношению к среднестатистическому.
Итак, уровень «нормального» (или «природного», или «естественного») облучения есть величина условная, описываемая не столько конкретным числом (2,4 мЗв/год), сколько диапазоном. Не менее нормальным и естественным является превышение этого значения в несколько раз, что обусловлено:
- различием в концентрации природных радионуклидов в различных участках земной коры, на ее поверхности;
- высотой местности над уровнем моря, географической широтой, вариабельностью космического излучения;
- преимущественным потреблением определенных продуктов питания.
Радон
Относительно недавно учеными было установлено, что основной вклад в облучение человека от природных источников облучения вносит радионуклид 222Rn. В среднем этот радионуклид и продукты его распада формируют дозу, сопоставимую со средней дозой от всех остальных источников природного облучения.
Радон-222 является членом радиоактивного семейства урана-238, он образуется в результате альфа-распада радия-226, имеет период полураспада около 4 дней и в результате собственного альфа-распада превращается в полоний-218. Радон не имеет ни вкуса, ни запаха и в 7,5 раза тяжелее воздуха. Особенностью радона являются его химические свойства - это инертный газ, атомы которого практически не образуют химических соединений с другими атомами, вследствие чего радон не удерживается внутри вещества (минерала, почвы, строительного материала) в виде соединения, как другие радионуклиды, а свободно мигрирует из объема вещества к поверхности и попадает в воздух.
На открытой местности радон быстро рассеивается в атмосфере и не оказывает существенного радиационного воздействия на человека. Обычный диапазон активности радона-222 на открытом воздухе составляет 4-10 Бк/м3 и зависит от местности и погоды. В помещениях удельная активность радона значительно выше, а формируемая им доза в среднем сопоставима со всеми описанными выше природными источниками, вместе взятыми.
В закрытых, мало проветриваемых помещениях радон может накапливаться, достигая высоких концентраций и создавая повышенное облучение человека в этих помещениях. Такая ситуация характерна в большей степени для подвалов и первых этажей зданий, где удельная активность радона может составлять величину порядка 1-10 кБк/м3.
Основная причина, по которой может возникнуть высокая концентрация радона в помещении - это выход его из грунта, особенно если в грунте повышенное содержание урана и, следовательно, радия-226. Критическим фактором в этом случае является толщина и целостность (микротрещины, поры, трещины) фундамента и межэтажных перекрытий. Концентрация в помещении радона за счет его эмиссии сквозь фундамент может превышать наружную в несколько тысяч раз.
Вторая причина - это использование строительных материалов с повышенной радиоактивностью. Например, на протяжении десятков лет в Швеции использовались глиноземы для производства строительного бетона. Из такого бетона было построено несколько сот тысяч домов. Затем обнаружили, что глиноземы содержат радий и торий на уровне 1400 Бк/кг, после чего их использование было резко сокращено. В ряде случаев причиной высокой концентрации радона может служить использование воды, богатой радием, например, воды артезианских колодцев. Содержание радона в такой воде может достигать десятков МБк/л, а активность радона порядка десятков кБк/л уже не является редкостью. Причем облучение происходит не столько в результате употребления этой воды (при кипячении радон быстро улетучивается), сколько в результате вдыхания паров воды, например, в ванной комнате.
Независимо от путей попадания радона в помещение главным фактором, влияющим на его накопление, является степень герметизации помещения, что особенно актуально для стран с холодным климатом и хорошим качеством домов (Швеция, Финляндия и др.). Кроме герметизации помещений, к которой вынуждены прибегать жители холодных стран, накопление радона связано с «эффектом дымохода», когда низкая температура почвы и наружных стен приводит к втягиванию воздуха внутрь помещения. Отсюда следует и универсальный метод предотвращения его накопления - регулярное проветривание.
Согласно российским нормативам, предельное содержание радона-222 в жилых зданиях 200 Бк/м3. Этот же уровень Национальный Совет по радиационной защите Соединенного Королевства рекомендует считать пределом, при превышении которого необходимо принять меры для его снижения. В условиях Финляндии, например, такая концентрация радона в новых домах - обычное явление.
Строго говоря, доза обусловлена в основном не самим радоном-222, а продуктами его распада, которые также радиоактивны.
Биологическое воздействие
Попадая в организм человека, радон способствует процессам, приводящим к раку лёгких. Распад ядер радона и его дочерних изотопов в легочной ткани вызывает микроожог, поскольку вся энергия альфа-частиц поглощается практически в точке распада. Особенно опасно сочетание воздействия радона и курения. Считается, что радон — второй по частоте после курения фактор, вызывающий рак лёгких. Рак лёгких, вызванный радоновым облучением, является шестой по частоте причиной смерти от рака.
Радионуклиды радона обусловливают более половины всей дозы радиации, которую в среднем получает организм человека от природных и техногенных радионуклидов окружающей среды.
Меры профилактики
• Изоляция подвалов зданий и перекрытий между подвалом и первым этажом от почвенного воздуха. Для этого по монолитно-фундаментной плите и по внутренней поверхности стен подвала устраивается герметичный противорадоновый ковер.
• Интенсивное проветривание подвальных помещений или создание промежуточного продуваемого пространства между подвалом и жилыми помещениями.
• Свободный газоотвод из почвы вне контуров здания, например, путем устройства обратной засыпки экологически чистыми газопроницаемыми материалами.
• Изменение объемно-планировочных и конструктивных решений, обеспечивающих минимальное использование строительных материалов с повышенными радиоактивностью и радоновыделением.
• Геметизация оконных и дверных проемов, обеспечение раздельной, в том числе принудительной, вентиляции помещений, независимо для каждого этажа.
• Отделка фасада и кровли здания материалами, предотвращающими скопление пыли и снижающими газопоглощение.
• Облицовка внутренних поверхностей, помещений или их покрытий специальной противорадоновой краской.
• В эксплуатируемых зданиях, до проведения изоляции подвальных помещений, можно рекомендовать жильцам:
- настелить на пол линолиум без подкладки (которая может накапливать продукты распада радона);
- почаще проветривать помещение;
- заделать щели в полу и стенах;
- покрыть полы масляной краской (не менее 3-х слоев);
- оклеить стены обоями (снижение проникновения радона около 30%.);
- произвести облицовку стен и полов пластиком (поступление радона уменьшается примерно в 10 раз).
Следует отметить, что проблеме радона в помещениях во многих странах было уделено очень большое внимание. На проведение масштабных исследований и изменение условий проживания в этой связи некоторыми странами были потрачены колоссальные средства. Проведённые позже крупные исследования и накопленные статистические данные показали, что в том диапазоне концентраций, который характерен для помещений, повышение содержания радона не только не увеличивает, а, наоборот, уменьшает вероятность заболевания раком легких.
8. Антропогенные факторы повышенной радиоактивности: сжигание угля, использование фосфатных руд, строительных материалов. Применение ионизирующих излучений в медицине и народном хозяйстве. Атомный флот, как фактор радиационной опасности.
В результате своей деятельности человек подвергает себя воздействию радиации сверх того, что является «естественным» или «природным» радиационным фоном. Сразу следует отметить, что это дополнительное облучение лишь в незначительной степени связано с загрязнением. Такие факторы, как медицинские обследования и особенности жилых помещений приводят к дозам, значительно превышающим радиационное воздействие техногенных радионуклидов, оказавшихся в окружающей среде.
Повышенное облучение человека и биосферы природными радионуклидами происходит вследствие их концентрирования или изменения их природной «формы хранения» в результате деятельности человека. Такое облучение может быть связано с использованием строительных материалов и минеральных удобрений, работой тепловых электростанций, добычей и транспортировкой нефти и природного газа. При сжигании ископаемых видов топлива (уголь, нефть и др.) часть природных радионуклидов выбрасывается в атмосферу, приводя к дополнительному облучению биосферы. Другая их часть концентрируется в золе и шлаках, которые при промышленных масштабах сжигания угля образуются в огромных количествах. Использование некоторых материалов с высоким содержанием природных радионуклидов для строительства тоже приводит к дополнительному облучению человека. Следует отметить, что перечисленные примеры, как правило, не имеют чрезвычайных последствий, но не учитывать их нельзя.
Сжигание угля
Уголь, подобно большинству других природных материалов, содержит ничтожные количества первичных радионуклидов. Последние, извлеченные вместе с углем из недр земли, после сжигания угля попадают в окружающую среду, где могут служить источником облучения людей.
Хотя концентрация радионуклидов в разных угольных пластах различается в сотни раз, в основном уголь содержит меньше радионуклидов, чем земная кора в среднем. Но при сжигании угля большая часть его минеральных компонентов спекается в шлак или золу, куда в основном и попадают радиоактивные вещества. Большая часть золы и шлаки остаются на дне топки электросиловой станции. Однако более легкая зольная пыль уносится тягой в трубу электростанции. Количество этой пыли зависит от отношения к проблемам загрязнения окружающей среды и от средств, вкладываемых в сооружение очистных устройств.
Облака, извергаемые трубами тепловых электростанций, приводят к дополнительному облучению людей, а оседая на землю, частички могут вновь вернуться в воздух в составе пыли. Согласно текущим оценкам, производство каждого гигаватт-года электроэнергии обходится человечеству в 2 чел-Зв ожидаемой коллективной эффективной эквивалентной дозы облучения.
В 1 кг угля содержится, в зависимости от месторождения, от 1 до 70 Бк 40К, от 3 до 500 Бк 238U, от 3 до 300 Бк 232Th. Кроме того, в атмосферу выбрасывается 222Rn, содержание которого в угле около 20 Бк/кг.
Например, для того, чтобы лампочка в 100 Вт горела в течение года, необходимо около 300 кг угля. При сгорании каждый килограмм угля превращается в 100-400 г золы и шлаков, которые частично (1-20% - в зависимости от качества очистных сооружений) выбрасываются в атмосферу. Соответственно этим данным можно сделать оценки: электростанция на угле, генерируя электрическую мощность 1000 МВт и потребляя около 3 000 000 000 кг угля в год, выбрасывает при этом в атмосферу или оставляет в золоотвалах в среднем порядка 100 ГБк 40К, 200 ГБк 238U, 200 ГБк 232Th и около 60 ГБк 222Rn, что составляет далеко не полный список радионуклидов, содержащихся в угле.
Использование фосфатных руд
Добыча фосфатов ведется во многих местах земного шара; они используются главным образом для производства удобрений, которых в 1977 году во всем мире было получено около 30 млн. т. Большинство разрабатываемых в настоящее время фосфатных месторождений содержит уран, присутствующий там в довольно высокой концентрации. В процессе добычи и переработки руды выделяется радон, да и сами удобрения радиоактивны, и содержащиеся в них радиоизотопы проникают из почвы в пищевые культуры. Радиоактивное загрязнение в этом случае бывает обыкновенно незначительным, но возрастает, если удобрения вносят в землю в жидком виде или если содержащие фосфаты вещества скармливают скоту. Такие вещества действительно широко используются в качестве кормовых добавок, что может привести к значительному повышению содержания радиоактивности в молоке. Все эти аспекты применения фосфатов дают за год ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу, равную примерно 6000 чел-Зв.
Фосфатные руды имеют обычно повышенную концентрацию природных радионуклидов 40К, 238U, 226Ra, 210Po, 210Pb. Продукты переработки фосфатных руд используются при производстве химикатов, удобрений, в строительной промышленности.
Строительные материалы
В составе строительных материалов могут присутствовать уран 238, торий 232, калий 40 и другие радионуклиды. Конечным продуктом распада некоторых из них является радон 222. Повышенное содержание радионуклидов свойственно калиевым и полевым шпатам, минералам глин и др.
Довольно сильно излучают магматические породы кислотного и щелочного состава (гранит, кварцевый диорит и т.д.), осадочные глины, особенно морские глубоководные. В меньшей степени - основные и ультраосновные породы (перидотит, габбро и др.).
Излучает, к примеру, гранит и щебень из него, могут излучать и другие разновидности природного камня. Радиоактивны стекловолокно, фосфогипс, силикатный кирпич. Особенно сильно излучает гранит, который является источником альфа-излучения. Уровень излучения у гранита составляет в среднем 25-30 мкР/ч. То есть, излучение от гранита хоть и высоковато, но не критично. Примечательно, что при нагревании радиоактивность гранита возрастает за счет интенсификации выделения из гранита радона. Об этом надо помнить тем, кто собирается облицовывать гранитом камины.
Медицина
Наиболее широкое применение радиация нашла в медицине. Методы, основанные на использовании ионизирующего излучения, применяются как для диагностики заболеваний, так и для их лечения. Эти методы основаны либо на введении радионуклидов внутрь организма, либо на облучении тканей внешними источниками.
Радиоизотопная диагностика in vivo (внутри организма) — метод исследования состояния организма и отдельных органов, основанный на наблюдении за радионуклидами, введенными внутрь организма. Другими словами, используется специально синтезированное биологически активное вещество, часть молекул которого содержит определенный радионуклид (молекулы как бы «мечены» радионуклидом). Такие вещества (или составы на их основе) называют радиофармпрепаратами. Введенные радионуклиды, ведут себя в биологических системах так же, как стабильные изотопы этих элементов. Отслеживая радионуклид по его излучению, которое ничтожно мало с точки зрения воздействия на организм, Но при этом надежно измеряется высокочувствительными детекторами, медики получают возможность изучать миграцию, превращения, накопление, выведение «меченого» биологически активного вещества и на основании этого сделать вывод о функционировании исследуемых органов ила тканей.
В качестве примера можно привести диагностику и лечение щитовидной железы с помощью радиоактивных изотопов йода. Именно радиоизотопной диагностике с применением радиоизотопов йода человечество обязано современным представлениям о функциях щитовидной железы и успехам лечения многих заболеваний, с ней связанных.
Радиоизотопная диагностика in vitro (в пробирке) - исследование образцов, полученных у пациента. Примеры такого рода диагностики - это радиоиммунный (радиоиммунологический) анализ и различные методы молекулярной биологии с использованием радионуклидов и стабильных изотопов.
Радиоизотопная диагностика in vitro позволяет без какого-либо вмешательства в организм своевременно и точно определить дефицит питательных веществ, витаминов и микроэлементов в организме человека и должным образом его скорректировать, а также выявить болезни сопряженные с их нехваткой. Эти методы имеют высокую социальную значимость, остро востребованы в ряде стран и имеют большой потенциал применения. В настоящее время свыше миллиарда человек страдают болезнями или потеряли трудоспособность вследствие дефицита питательных веществ.
Лучевая диагностика - метод медицинских исследований, основанный на получении изображения органов и тканей при помощи проникающего излучения (как правило, ионизирующего). Рентгенодиагностика (рентгенологическая диагностика) - метод медицинских исследований, основанный на получении изображения органов и тканей при прохождении через них рентгеновского излучения. Уникальные возможности использования рентгеновских лучей для исследования организма человека и животных были оценены и вошли в практику практически сразу после их открытия в 1895 году - первые диагностические «скиаграммы» опубликованы в январе 1896 года. С тех пор рентгенодиагностика является одним из самых распространенных методов диагностики в мире. Например» в США половина населения ежегодно проходит рентгенологическое обследование, в Японии такие обследования проходит более 70%. Подобным образом дело обстоит и в других развитых странах.
Радиотерапия - лечение радиацией (ионизирующим излучением). Радиотерапия основана на избирательном облучении больных органов или тканей организма.
Если проводить облучение не всего организма, а отдельных органов, то человек без вреда (или с оправданным риском для здоровья) переносит достаточно большие дозы. При проведении радиотерапии стремятся к тому, чтобы облучался лишь больной орган (ткань), но, как правило, облучение здоровых органов тоже происходит. Наибольшее распространение радиотерапия нашла при лечении онкологических (раковых) заболеваний. Облучение может осуществляться либо за счет радионуклидов, целенаправленно введенных в орган или ткань, либо внешними источниками излучения.
Радионуклидные методы радиотерапии (радиотерапия открытыми источниками) основаны на том, что радионуклид в составе специально подобранного химического соединения избирательно вводится в тот орган или ткань человека, которые необходимо облучить. В результате достигается целенаправленное дозированное воздействие, приводящее к уничтожению опухолевых тканей и выздоровлению. В настоящее время для лечения используют, как правило, источники на основе цезия-137. Эти источники настолько миниатюрны, что их можно поместить в малые бронхи: легких, желчные протоки и даже мелкие сосуды.
Внешнее облучение (лучевая терапия) применяется для лечения опухолей или воспаленных тканей. В качестве источников облучения используются ускорители (аппаратные источники ионизирующего излучения) или радиоизотопные установки, в основном на основе кобальта-60. При этом различными способами достигается минимальный уровень облучения здоровых участков, обеспечивающий их сохранность. Особое значение методы радиотерапии приобретают, когда хирургическое вмешательство невозможно.
Стерилизация ионизирующим излучением.
В настоящее время все шире используют радиационный метод (гамма-излучение, ускоренные электроны) для стерилизации перевязочного материала, хирургического инструментария, фармацевтических препаратов, сывороток, пищевых продуктов и других предметов.
Стерилизационный эффект ионизирующего излучения является результатом воздействия на обменные процессы клетки, тогда как радиоактивное и инфракрасное излучение, высокочастотные колебания оказывают свое бактерицидное действие с помощью тепла, развиваемого в обрабатываемом предмете.
Любая форма облучения вызывает изменения в белках, нуклеиновых кислотах и других составных элементах клетки, обусловливающих ее жизнедеятельность.
Применение ионизирующей радиации имеет ряд преимуществ перед тепловой стерилизацией. При стерилизации с помощью ионизирующего излучения температура стерилизуемого объекта поднимается незначительно, в связи с чем такие методы называют холодной стерилизацией.
Для стерилизации ионизирующим излучением имеются специальные установки и работа на них производится в соответствии с определенными инструкциями. При стерилизации в больших масштабах, например на промышленных предприятиях, может быть создан конвейер. Материалы стерилизуют в упакованном виде. Имеется два вида оборудования для облучения: гамма-установки и ускорители электронов.
Средняя летальная доза одинакова, в случаях, если облучение проводить при низкой интенсивности, но в течение длительного времени, или оно осуществляется при высокой интенсивности, но короткое время. Выдержка зависит также от мощности установки. Например, при мощности установки 10 Вт/кг для получения стерильности материала его следует подвергнуть воздействию ионизирующих лучей в течение примерно 5 ч.
Стерилизующая доза зависит как от материала, подвергающегося стерилизации, так и от количества и радиоустойчивости микроорганизмов, находящихся в облучаемом материале, в связи с чем для облучения сильно обсемененных объектов увеличивают дозу облучения по сравнению с облучением объектов, мало обсемененных микроорганизмами. Медицинские инструменты, в том числе ширины, иглы, катетеры, перевязочные материалы, емкости для переливаемой крови и другие изделия подвергают стерилизации путем воздействия дозой 2,5 кДж/кг. Стерилизация ионизирующим облучением наиболее широко применяется на промышленных предприятиях, изготовляющих изделия медицинского назначения одноразового использования, например системы для переливания крови, акушерские комплекты, которые используют при приеме родов в родильных домах. Стерилизуемые ионизирующим облучением предметы упаковываются в герметичные полиэтиленовые пакеты. Срок сохранения стерильности в таких упаковках до нескольких лет.
АТОМНЫЙ ФЛОТ
Кроме создания и испытания ядерного оружия, ряд радиоэкологических инцидентов связан с атомным флотом и утилизацией вооружения. Применение ядерных реакторов для обеспечения передвижения и жизни судов привело к таким возможностям, которые ставят их вне конкуренции с традиционным флотом. Атомные ледоколы, военные надводные корабли и подводные лодки обладают возможностями, которые совсем недавно казались фантастическими.
Как известно, срок службы подводных лодок с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ) в среднем составляет 25 лет. После того, как атомная подводная лодка (ПЛА) выводится из боевого состава, она подлежит утилизации, которая предназначена прежде всего для того, чтобы изолировать опасные для человека и окружающей среды радиоактивные отходы, а также переработать нерадиоактивные металлы и материалы, которые в последующем могут быть использованы в народном хозяйстве. Утилизация подводной лодки предполагает проведение следующего комплекса мероприятий:
• выгрузку отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и транспортировку его в пункты переработки или постоянного хранения,
• проведение дезактивации подводной лодки, изоляцию твёрдых и переработку жидких радиоактивных отходов от утилизации ПЛА,
• снятие подлежащего дальнейшему использованию или утилизации нерадиоактивного оборудования,
• вырезку реакторного отсека и помещение его в оборудованное, экологически безопасное место для длительного хранения или захоронения.
В прошлом существовала практика сброса радиоактивных отходов в моря. В Карское море и около полигона на Новой Земле сброшено около 0,8 ПБк жидких и 85 ПБк твердых радиоактивных отходов, в том числе 16 реакторов с подводных лодок (6 с топливом и 10 пустых) и ледокола «Ленин». Около 0,7 ПБк жидких отходов было сброшено в дальневосточные моря. Наступивший период вывода из эксплуатации большого числа атомных подводных лодок привел к тому, что более 100 из них, в том числе с невыгруженным топливом (суммарная активность около 22 ЭБк), требуют разборки и дезактивации. Существуют проблемы, связанные с радиоэкологической безопасностью судов атомно-технологического обслуживания, береговых баз и хранилищ.
Ядерное оружие. Предпосылки создания. принцип действия. поражающие факторы ядерного оружия. Экологические проблемы испытания ядерного оружия и атомных полигонов. Теория ядерной зимы.
16 июля 1945 года на полигоне в Аламогордо (США) был произведен первый ядерный взрыв, положивший начало новой эры развития человечества - ядерной. Как это обычно случалось в истории, могущество научных открытий и силу технических достижений люди в первую очередь применили для уничтожения себе подобных - уже в августе 1945 года ядерной бомбардировке подверглись японские города Хиросима и Нагасаки. В результате взрывов 180 тыс. человек погибли. Этот акт американского правительства не был продиктован крайней военной необходимостью -исход Второй мировой войны был определен. В первую очередь это было демонстрацией силы и подавляющего военного превосходства, которая поставила Советский Союз и другие страны перед выбором: довольствоваться ролью отставшего в военно-технической сфере государства или, собрав весь свой интеллектуальный и промышленный потенциал, решить сверхзадачу создания собственного атомного оружия. Монополия на силу, как известно, ни к чему хорошему не приводит - на этот счет вряд ли кто-то имеет иллюзии сейчас, а тогда, после мировой войны, это чувствовали особенно остро. Первым, в фантастически короткие сроки, «догнал» американцев СССР - страна, более других обескровленная самой разрушительной в истории человечества войной. В августе 1949 года на полигоне в Семипалатинске была испытана первая советская атомная бомба.
Существуют два вида ядерного оружия - «устройство деления» и «устройство синтеза». Действие устройства деления основано на осуществлении неконтролируемой цепной реакции деления ядер, которая возникает в «рабочем» веществе (заряде) под действием потока нейтронов. В состав такого вещества должны входить особые атомы, ядра которых обладают способностью делиться под действием нейтронов. В количествах, необходимых для практического применения, можно получить лишь два радионуклида, обладающих таким свойством, - это 235U и 239Рu. Эти радионуклиды используются в качестве «рабочего» вещества атомной бомбы и называются делящимися материалами. Ядро такого радионуклида, захватив нейтрон, становится нестабильным и сразу распадается на два новых ядра меньшего размера, которые называют осколками деления. Кроме оcколков, в результате каждого акта деления «выбрасывается» 2 или 3 нейтрона, которые попадают в соседние ядра, приводя к их делению, а те, в свою очередь, распадаясь, тоже образуют новые свободные нейтроны. Если этому процессу ничто не мешает, то число делящихся ядер лавинообразно нарастает, приводя к неконтролируемой цепной реакции деления ядер. В результате каждого деления ядра высвобождается (выделяется) огромное количество энергии - около 200 МэВ, что в сумме дает колоссальную, трудно вообразимую мощность взрыва. Для осуществления цепной реакции необходимо некоторое минимальное количество «рабочего» вещества, называемое критической массой.
Действие устройства синтеза основано на реакции слияния двух легких ядер в одно. Такая ядерная реакция, называемая синтезом, возможна при очень высоких температурах (порядка ста миллионов градусов), которые достигаются в устройстве синтеза за счет описанной выше реакции деления (ядерного запала). Поэтому реакцию синтеза называют также термоядерной реакцией, а устройство синтеза термоядерным оружием. Так как в термоядерном оружии реализуется реакция синтеза изотопов водорода (дейтерия и трития), ее называют также водородной бомбой.
Поражающие факторы ядерного оружия.
1. Ударная волна
Большая часть разрушений, причиняемых ядерным взрывом, вызывается действием ударной волны. Ударная волна представляет собой скачок уплотнения в среде, который движется со сверхзвуковой скоростью (более 350 м/с для атмосферы). При атмосферном взрыве скачок уплотнения — это небольшая зона, в которой происходит почти мгновенное увеличение температуры, давления и плотности воздуха. Непосредственно за фронтом ударной волны происходит снижение давления и плотности воздуха, от небольшого понижения далеко от центра взрыва и почти до вакуума внутри огненной сферы. Следствием этого снижения является обратный ход воздуха и сильный ветер вдоль поверхности со скоростями до 100 км/час и более к эпицентру. Ударная волна разрушает здания, сооружения и поражает незащищенных людей, а близко к эпицентру наземного или очень низкого воздушного взрыва порождает мощные сейсмические колебания, способные разрушить или повредить подземные сооружения и коммуникации.
2. Световое излучение
Световое излучение — это поток лучистой энергии, включающий ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную области спектра. Источником светового излучения является светящаяся область взрыва — нагретые до высоких температур и испарившиеся части боеприпаса, окружающего грунта и воздуха. При воздушном взрыве светящаяся область представляет собой шар, при наземном — полусферу.
Максимальная температура поверхности светящейся области составляет обычно 5700-7700 °С. Когда температура снижается до 1700 °С, свечение прекращается. Световой импульс продолжается от долей секунды до нескольких десятков секунд, в зависимости от мощности и условий взрыва.
Результатом действия светового излучения может быть воспламенение и возгорание предметов, оплавление, обугливание, большие температурные напряжения в материалах. При воздействии светового излучения на человека возникает поражение глаз и ожоги открытых участков тела, а также может возникнуть поражение и защищенных одеждой участков тела.
3. Проникающая радиация
Проникающая радиация (ионизирующее излучение) представляет собой гамма-излучение и поток нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва в течение единиц или десятков секунд. Радиус поражения проникающей радиации при взрывах в атмосфере меньше, чем радиусы поражения от светового излучения и ударной волны, поскольку она сильно поглощается атмосферой. Проникающая радиация поражает людей только на расстоянии 2-3 км от места взрыва, даже для больших по мощности зарядов, однако ядерный заряд может быть специально сконструирован таким образом, чтобы увеличить долю проникающей радиации для нанесениямаксимального ущерба живой силе (так называемое нейтронное оружие).
4. Электромагнитный импульс
При ядерном взрыве в результате сильных токов в ионизованном радиацией и световым излучением воздухе возникает сильнейшее переменное электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ). Хотя оно и не оказывает никакого влияния на человека,воздействие ЭМИ повреждает электронную аппаратуру, электроприборы и линии электропередач.
Сила ЭМИ меняется в зависимости от высоты взрыва: в диапазоне ниже 4 км он относительно слаб, сильнее при взрыве 4-30 км, и особенно силён при высоте подрыва более 30 км.
5. Радиоактивное заражение
Радиоактивное заражение — результат выпадения из поднятого в воздух облака значительного количества радиоактивных веществ. Три основных источника радиоактивных веществ в зоне взрыва — продукты деления ядерного горючего, не вступившая в реакцию часть ядерного заряда и радиоактивные изотопы, образовавшиеся в грунте и других материалах под воздействием нейтронов (наведенная радиоактивность).
Оседая на поверхность земли по направлению движения облака, продукты взрыва создают радиоактивный участок, называемый радиоактивным следом. Плотность заражения в районе взрыва и по следу движения радиоактивного облака убывает по мере удаления от центра взрыва.
Форма следа может быть самой разнообразной, в зависимости от окружающих условий. Радиоактивные продукты взрыва испускают три вида излучения: альфа, бета и гамма. Время их воздействия на окружающую среду весьма продолжительно.
В процессе создания и совершенствования ядерного оружия было проведено в общей сложности 2408 испытаний (541 в атмосфере и 1867 под землей). Суммарная мощность испытаний составила 530 мегатонн (Мт), причем подавляющая доля мощности — 440 Мт — приходится на атмосферные испытания и лишь 90 Мт на подземные.
Мощность взрыва - это количество энергии, выделившейся в результате взрыва. Для количественного описания мощности взрыва используют массу тринитротолуола (ТНТ, он же тротил, тол). При взрыве 1 тонны ТНТ выделяется энергия 4 190 000 000 джоулей (1 000 000 000 калорий), то есть 1Мт = 4,2 • 1015 Дж. Считают, что при взрыве бомбы в 20 Мт в радиусе 24 км полностью разрушаются здания, в радиусе 140 км уничтожается все живое. Мощность бомбы, взорванной над Хиросимой, составляла 0,02 Мт. Самый мощный взрыв, произведенный для испытания термоядерной бомбы, - 58 Мт. Максимальные по мощности испытания приходятся на 1954-1958 и 1961-1962 годы.
К атмосферным испытаниям ядерного оружия относят взрывы на поверхности земли, океана, на различных высотах при сбрасывании с самолета, на воздушных шарах и при запуске на ракете. Атмосферные взрывы делят на воздушные (ниже 10 км от поверхности земли) и высотные (выше 10 км). Ядерный взрыв в атмосфере происходит следующим образом. После срабатывания взрывного устройства в нем протекает цепная ядерная реакция, длящаяся миллионные доли секунды. Возникает кратковременная вспышка, являющаяся источником мощного излучения.
Образуется огненный шар (высокотемпературная плазма), начинает радиально распространяться ударная волна, которая является главным поражающим фактором оружия. В центре взрыва образуется область разряжения, в которую «всасывается» грунт и образовавшиеся газы, приводя к формированию грибовидного облака. В результате взрыва в атмосферу выбрасываются радионуклиды - продукты деления или синтеза. Излучение высокой энергии взаимодействует с атомами окружающей среды, приводя к ядерным реакциям, в результате которых стабильные нуклиды превращаются в радиоактивные (возникает наведенная активность).
Для проведения подземного ядерного взрыва оборудуется шахта глубиной несколько сот метров, на дне которой размещается взрывное устройство. В результате ядерного взрыва грунт в эпицентре плавится и испаряется. За сотые доли секунды вокруг эпицентра образуется и стабилизируется полость (пустое пространство). Лава, образовавшаяся в результате расплавления грунта, покрывает стены полости, большая часть ее собирается на дне полости в виде линзы. Именно в лаве сосредоточено подавляющее большинство образующихся в результате взрыва радионуклидов. Полость окружает зона растрескавшейся породы. Лава затвердевает в стекловидную массу, достаточно надежно «сковывая» радионуклиды. Затем происходит обрушение «крыши» полости, захоранивая радионуклиды на большой глубине. Таким образом, подземные взрывы не приводят к значимым радиоактивным загрязнениям биосферы. Однако неправильная организация подземного взрыва (при недостаточном опыте их проведения в первых экспериментах) может привести к некоторым загрязнениям непосредственно после взрыва (например, за счет выхода газов по образовавшимся трещинам сквозь толщу земли) или через столетия (за счет миграции радионуклидов из-под земли).
В настоящее время ядерное оружие имеют США, Россия, Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан. Есть основания считать, что простейшим ядерным оружием обладает Северная Корея.
Следует повторить, что именно атмосферные испытания ядерного оружия являются основным источником загрязнения окружающей среды (биосферы) радионуклидами. Но даже этот источник в глобальном отношении является незначительным - максимальный вклад ядерных испытаний в облучение населения планеты, пришедшийся на 1963 год, составлял 7% от природного фона. К 80-м годам эта доля снизилась до 1% и менее.
Образовавшиеся в результате атмосферных испытаний радионуклиды мигрируют в атмосфере и выпадают на поверхность Земли в виде осадков. Такие осадки делят на локальные, тропосферные и стратосферные. Локальные осадки выпадают сразу после взрыва в радиусе примерно 100 км от эпицентра. Тропосферные загрязнения выпадают примерно в течение месяца на расстоянии порядка 1000 км от места взрыва. Наибольшая часть активности переносится со стратосферными осадками, формируя загрязнение всей поверхности земного шара - так называемое глобальное (то есть повсеместное) загрязнение.
Основные радиоэкологические проблемы связаны с первыми радиохимическими производствами, «обслуживавшими» реакторы. Сконструировать и построить реактор, получить плутоний в составе облученного урана - это лишь полдела, еще нужно его оттуда извлечь, выделить. А это - не меньшая трудность, чем построить и запустить реактор. В процессе облучения топлива нейтронами кроме плутония накапливаются другие радионуклиды (продукты деления и активации). В результате облученное ядерное топливо приобретает высокую активность, работа с ним затруднена из-за мощного ионизирующего излучения, необходимости подбора специальных радиационно стойких веществ (конструкционных материалов, химических реагентов), организации радиационной защиты, автоматизации технологических операций.
Ядерная зима — природная катастрофа, которая, по мнению некоторых ученых, может возникнуть вследствие военного конфликта с применением ядерного оружия.
Разрушительные последствия теплового удара, взрывной волны, а также проникающей и остаточной радиации были известны ученым давно, но косвенное влияние подобных взрывов на окружающую среду долгие годы оставалось без внимания. Лишь в 70-ых годах было проведено несколько исследований, в ходе которых удалось установить, что озоновый слой, защищающий Землю от губительного воздействия ультрафиолетового излучения, может быть ослаблен выбросами в атмосферу больших объемов оксидов азота, которые произойдут после многочисленных ядерных взрывов. Дальнейшее изучение проблемы показало, что облака пыли, выброшенные ядерными взрывами в верхние слои атмосферы, могут препятствовать теплообмену между ней и поверхностью, что приведет к временному охлаждению воздушных масс. Затем ученые обратили внимание на последствия лесных и городских пожаров (т.н. эффекте «огненного шторма»), вызванных огненными шарами* ядерных взрывов, и в 1983г. был запущен амбициозный проект под названием TTAPS (по первым буквам фамилий авторов: R.P. Turco, О.В Toon, Т.Р. Ackerman, J.B. Pollack и Carl Sagan). Он включал в себя детальное рассмотрение такого фактора, как дым и сажа от горящих нефтяных полей и пластмассы в уничтоженных взрывами городах (дым от подобных материалов поглощает солнечных свет гораздо более «эффективно», чем дым от горящего дерева). Именно проект TTAPS дал начало хождению термина «Ядерная зима» ("Nuclear winter"). Впоследствии эта зловещая гипотеза была развита и дополнена научными сообществами американских и советских ученых. С советской стороны ей занимались такие климатологи и математики как Н.Н. Моисеев, В.В. Александров, A.M. Тарко.
Как предполагают исследователи, первопричиной ядерной зимы станут многочисленные огненные шары, вызванные взрывами ядерных боеголовок. Эти огненные шары приведут к огромным неконтролируемым пожарам во всех городах и лесах, оказавшихся в их радиусе поражения. Разогрев воздуха над этими пожарами приведет к тому, что огромные столбы дыма, сажи и пепла поднимутся на большую высоту, где они могут витать неделями, пока не осядут на землю или не будут вымыты из атмосферы с дождями.
Эти густые черные облака экранируют земную поверхность, препятствуя попаданию на нее солнечного света (90%) в течение нескольких месяцев. Температура ее резко упадет, вероятнее всего на 20-40 градусов С. Продолжительность наступившей ядерной зимы будет зависеть от суммарной мощности ядерных взрывов и при «жестком» варианте может достигать двух лет. При этом величина похолодания при взрывах в 100 и 10000 Мт отличается незначительно.
В условиях полной темноты, низких температур и выпадения радиоактивных осадков (fallout) процесс фотосинтеза практически прекратится, и большая часть земной растительности и животного мира будет уничтожена. В Северном полушарии многие животные не выживут из-за недостатка пищи и сложности ее поиска в "ядерной ночи". В тропиках и субтропиках важным фактором будет холод - теплолюбивые растения и животные погубит даже кратковременное снижение температуры. Вымрут многие виды млекопитающих, все птицы, большинство рептилий.Резкий скачок уровня ионизирующей радиации до 500-1000 рад («радиационный шок») погубит большинство млекопитающих и птиц и вызовет серьезное лучевое поражение хвойных деревьев. Гигантские пожары уничтожат большую часть лесов, степей, сельскохозяйственных угодий. Безусловно погибнут агроэкосистемы, столь важные для поддержания жизнедеятельности человека. Полностью вымерзнут все плодовые деревья, виноградники, погибнут все сельскохозяйственные животные. Снижение среднегодовой температуры даже не на 20° - 40° С, а «всего» на 6° - 7° С равнозначно полной гибели урожаев. Даже без прямых потерь от ядерных ударов, одно лишь это оказалось бы самым страшным бедствием из всех, какие когда-либо довелось пережить человечеству.
Таким образом, пережившие первый удар люди столкнутся с арктическим холодом, высоким уровнем остаточной радиации и всеобщим разрушением промышленной, медицинской и транспортной инфраструктуры. Вместе с прекращением поставок пищи, гибелью посевов и чудовищным психологическим стрессом это приведет к колоссальным человеческим жертвам от голода, истощения и болезней. Ядерная зима может уменьшить население Земли в разы и даже в десятки раз, что будет означать фактический конец цивилизации.
10. Наиболее известные аварии на радиационно-опасных объектах. Причины и последствия аварии на Чернобыльской АЭС. Современное состояние объекта «укрытие».
Одной из основных причин (возможно, главной), препятствующих использованию энергии ядер атомов, является страх людей перед радиационными авариями. При этом многочисленные социологические исследования показывают, что в обществе практически отсутствует адекватное представление о масштабах и последствиях этих аварий. Это создает почву для самых нелепых суждений, тревог и суеверий, которые активно поддерживаются и размножаются средствами массовой информации в чисто коммерческих целях. В результате в сознании людей атомные станции и ядерные предприятия стали самим символом опасности.
Чернобыльская АЭС, оснащенная РБМК-1000, расположена на севере Украины, вблизи границ с Беларусью й Брянской областью России. 25 апреля 1986 года перед остановкой реактора на плановый ремонт был начат эксперимент, который заключался в получении электроэнергии в режиме «выбега турбины», то есть при вращении турбины по инерции после прекращения подачи на нее пара. Подобные эксперименты проводились ранее и воспринимались как обычная техническая процедура. Персонал энергоблока приступил к снижению мощности с рабочего уровня до некоторого значения, ниже которого продолжительная работа реактора запрещена из-за возникающей неустойчивости технологических параметров. Согласно программе эксперимента, в процессе снижения мощности была отключена система аварийного охлаждения реактора. По мере дальнейшего снижения мощности в результате ошибки оператора при переключении режима регулирования произошло резкое снижение мощности (0 часов 28 минут 26 апреля), в результате чего в активной зоне реактора выросла концентрация ксенона-135 (так называемое «отравление реактора»). Как следствие, снизилась управляемость реактором - ситуация отнюдь не катастрофическая, предусмотренная при эксплуатации реактора. В этих условиях, согласно нормативным документам, реактор следует остановить. Персонал принял решение не останавливать работу, а поднимать мощность до того уровня, который был запланирован для проведения испытаний. Для повышения мощности в сложившихся условиях регулирующие стержни пришлось поднять настолько, что с их помощью управлять процессами, происходящими в активной зоне, стало практически невозможно. Несмотря на это эксперимент продолжался. Чтобы не произошло срабатывания целого ряда автоматических систем защиты, останавливающих реактор в условиях нестабильного управления, все они были отключены. В результате персоналу удалось стабилизировать процессы в реакторе, и было решено начать эксперимент: подача пара на турбину была прекращена, соответственно, уменьшился съем тепла с активной зоны, кипение в ней усилилось. Далее «сработала» конструктивная особенность РБМК, которая впоследствии дала почву для критики этого типа реакторов - при увеличении количества пара увеличивается мощность реактора. Когда рост мощности вынудил персонал принять решение об остановке реактора, сделать это было уже невозможно. Быстрое возрастание мощности (в сотни раз), другими словами - резкое увеличение температуры топлива, привели к интенсивному вскипанию теплоносителя (воды) и образованию большого объема пара за очень короткое время. Этот пар «разорвал» реакторное помещение (1 час 24 минуты 26 апреля) - то есть произошел тепловой взрыв. Предполагается, что высокие температуры привели к возникновению экзотермических химических реакций, приведших к образованию водорода и окиси углерода, которые при смешивании с кислородом воздуха привели к еще одному взрыву.
В результате взрыва был разрушен реактор и здание, в котором он находился. В окружающую среду были выброшены фрагменты топлива и графитовой кладки (замедлителя). В оставшемся топливе некоторое время продолжалась реакция деления, от саморазогрева оно расплавилось и расплавило окружающие материалы, реакция постепенно затухала, но высокая температура топлива привела к пожарам, вследствие которых радионуклиды продолжали поступать в окружающую среду.
Первостепенной задачей ликвидации аварии было тушение пожаров, предотвращение радиоактивных выбросов и переоблучения населения. Люди, проживавшие на территориях, получивших наибольшее загрязнение, были эвакуированы. В первую очередь, это жители Припяти, которые были вывезены в течение 40 часов после взрыва. Поскольку несколько дней после аварии радионуклиды продолжали поступать из разрушенного реактора в атмосферу, а погодные условия (направление ветра) могли измениться, было принято решение отселения всех жителей в радиусе 30 км от станции.
Очаг аварии локализовали, начав 27 апреля забрасывание шахты реактора теплоотводящими и адсорбирующими материалами с вертолета. Основная масса такого материала была сброшена до 2 мая. К 6 мая выброс радиоактивности перестал быть существенным, к концу мая обстановка нормализовалась.
С первых дней после аварии в целях снижения доз облучения населения осуществлялось переселение, дезактивация и захоронение радиоактивных отходов, ограничение доступа на загрязненные территории и прекращение хозяйственной деятельности, специальные меры в сельском и лесном хозяйстве, ограничение потребления загрязненных продуктов питания и другие. Был проведен огромный объем дезактивационных работ, в том числе в 472 населенных пунктах на западе Брянской области. Действия по ликвидации последствий аварии привели к возникновению большого количества радиоактивных отходов и загрязненного оборудования, для их хранения были организованы около 800 площадок.
В течение нескольких месяцев над разрушенным реактором было построено железобетонное сооружение, изолировавшее его от окружающей среды - так называемый «Объект "Укрытие", или «саркофаг». В нем осталось около 97% исходного топлива, что составляет примерно 180 тонн.
В результате аварии было выброшено 3-3,5% топлива реактора, в том числе примерно 0,3% оказались на площадке энергоблока, около 1,5% попали на территорию в радиусе 80-километровой зоны, около 1,5% на остальной территории СССР и менее 0,1% за его пределами. Суммарная активность попавших в окружающую среду радионуклидов по разным оценкам от 2 до 10 ЭБк. Наиболее вероятные на настоящее время оценки - 1,8 ЭБк (примерно 50 МКи) долгоживущих радионуклидов и 1,5 ЭБк (примерно 40 МКи) короткоживущих.
Основная часть радионуклидов попала в окружающую среду в составе частиц мелкодиспергированного (измельченного) топлива (диоксида урана), остальная часть - в виде летучих веществ (инертные газы, галогены, щелочные металлы, группа теллура). Выброс включал радионуклиды многих элементов, большинство из которых либо составляли малую долю общей активности, либо имели малый период полураспада. Радиоэкологические последствия аварии определяют в основном лишь два из них йод-131 и цезий-137, а также в меньшей степени стронций-90 и плутоний.
В результате чернобыльской аварии произошел крупный региональный выброс радионуклидов в атмосферу с последующим радиоактивным загрязнением окружающей среды. Радиоактивное загрязнение затронуло множество европейских стран. Наиболее пострадавшими оказались три бывшие республики Советского Союза, в настоящее время Беларусь, Российская Федерация и Украина. Выпавшие радионуклиды постепенно распадались и переносились в пределах атмосферной, водной, земной и городской сред, а также между ними.
Большую часть выброса составляли радионуклиды с коротким периодом физического полураспада; долгоживущие радионуклиды были выброшены в меньшем объеме. Распад многих выброшенных в результате аварии радионуклидов уже завершился. Выбросы радиоактивных изотопов йода вызвали проблемы непосредственно после аварии.
Городская среда
В городах радионуклидами были загрязнены открытые поверхности, такие, как луга, парки, улицы, дороги, площади, крыши и стены. Особенно высокие концентрации 137Cs были обнаружены вокруг домов, где дождем радиоактивные материалы были перенесены с крыш на землю.
Благодаря ветру, дождям и человеческой деятельности, включая дорожное движение, мытье улиц и очистку, уровень загрязнения поверхностей радиоактивными материалами в местах проживания и отдыха был значительно снижен в течение 1986 года и в последующие годы. Одним из последствий этих процессов явилось вторичное загрязнение систем канализации и мест скопления ила и сточных вод.
В настоящее время мощность дозы в воздухе над твердыми поверхностями вновь установилась на фоновом уровне, наблюдавшемся до аварии. Повышенная мощность дозы в воздухе остается лишь над нетронутой почвой в садах, огородах и парках.
Сельскохозяйственная среда
На первоначальном этапе прямое выпадение многих различных радионуклидов на поверхность играло главную роль в загрязнении сельскохозяйственных растений и потребляющих их животных. Непосредственно после аварии наибольшую озабоченность вызвали выбросы и выпадения изотопов радиоактивного йода, но эта проблема была ограничена первыми двумя месяцами вследствие короткого периода физического полураспада (8 дней) наиболее важного изотопа йода - 131. Радиоактивный йод в высоких концентрациях быстро попадал в молоко в Беларуси, Российской Федерации и Украине, приводя к значительным дозам облучения щитовидной железы среди тех, кто потреблял молоко, особенно среди детей. В других странах Европы последствия аварии были различными; повышенные уровни радиоактивного йода в молоке наблюдались в некоторых загрязненных южных районах, где молочный скот уже содержался на открытом воздухе.
Различные виды сельскохозяйственных растений, в частности листовые овощи и зелень, были также загрязнены радионуклидами в различной степени в зависимости от уровней выпадений и стадии произрастания.
Первоначальное существенное снижение уровня перехода радионуклидов в растительность и к животным происходило в связи с выветриванием, физическим распадом, миграцией радионуклидов вниз по колонке грунта и снижением бионакопления радионуклидов в почве. После первоначального периода концентрации радиоактивного цезия в пищевых продуктах стали зависеть не только от уровней выпадений, но также от видов почвы, методов земледелия и типов экосистемы.
Лесная среда
После чернобыльской аварии наиболее высокие уровни поглощения радиоактивного цезия были зарегистрированы в лесной растительности и обитающих в лесах и на возвышенностях животных, где наивысшая концентрация 137Cs была обнаружена в продуктах лесного происхождения вследствие постоянной регенерации радиоактивного цезия в лесных экосистемах. Особенно высокие концентрации 137Cs были обнаружены в грибах, ягодах и дичи, и эти высокие уровни сохраняются со времени аварии. Таким образом, хотя произошло общее снижение величины доз облучения в связи с потреблением сельскохозяйственных продуктов, высокие уровни загрязнения в лесных пищевых продуктах до сих пор превышают уровни вмешательства во многих странах. Следует ожидать, что это будет продолжаться в течение нескольких ближайших десятилетий.
Большой перенос радиоактивного цезия по схеме лишайник-оленина-человек наблюдался после чернобыльской аварии в северных арктических и субарктических территориях Европы.
Лесные пожары увеличили концентрации радионуклидов в воздухе в 1992 году, хотя не в большой степени. Возможные радиологические последствия лесных пожаров широко обсуждались, но не ожидается, что они вызовут какие-либо проблемы с переносом радионуклидов из загрязненных лесов, за исключением, возможно, наиболее близко прилегающих к пожару территорий.
Водная среда
Радионуклиды чернобыльского выброса загрязнили поверхностные водные системы не только в районах, прилегающих к площадке реактора, но также и во многих других частях Европы. Первоначальное загрязнение воды в основном было вызвано прямым выпадением радионуклидов на поверхности рек и озер, и основную его часть составляли короткоживущие радионуклиды.
Загрязнение водной среды быстро снизилось в течение нескольких недель после выброса путем разбавления, физического распада и поглощения радионуклидов почвами. В отношении озер и водохранилищ осаждение взвешенных частиц на дно также играло важную роль в понижении уровней содержания радионуклидов в воде. Донные отложения являются важным долговременным местом нахождения радионуклидов.
Первоначальное поглощение радиоактивного йода рыбой было быстрым, но его концентрации резко уменьшились, прежде всего, благодаря физическому распаду.
В долгосрочной перспективе вторичное загрязнение, вызванное вымыванием долгоживущих137Сз и 90Sr из загрязненных почв, и их перенос из донных отложений продолжается (на гораздо более низком уровне) и в настоящее время. В настоящее время концентрации радионуклидов в поверхностных водах низкие; поэтому орошение поверхностными водами не является проблемой.
Радиационный мониторинг и анализ обстановки на загрязненных территориях начались с первого дня аварии и продолжаются по сей день. Исследования осуществлялись в основном специалистами Росгидромета («Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды»), то есть независимой от ядерной отрасли организацией, а также специалистами Минатома, Минздрава, Мингеологии, Минобороны, научными учреждениями Академии наук СССР (позже национальных Академий России, Украины, Беларуси), других ведомств и многочисленными международными комиссиями.
В соответствии с действующими законодательствами Белоруссии, Российской Федерации и Украины к категории «пострадавших» отнесено около 6,5 млн человек и 145 тыс. км2 территории.
Объект «Укрытие» (или, как его часто называют «саркофаг») - это сложное железобетонное сооружение над разрушенным энергоблоком, оснащенное системами ядерной и радиационной безопасности, контроля за состоянием реактора и разрушенных конструкций.
Сооружение саркофага было исключительно сложной работой, выполненной в экстремальных условиях и при необходимости построить защиту в кратчайшие сроки. Из-за высокого радиационного фона работы по его сооружению приходилось вести методами дистанционного управления. К этому следует добавить, что «Укрытие» изначально не планировалось как окончательное сооружение, способное полностью герметизировать находящиеся внутри радионуклиды - на тот период решалась задача построить защиту как можно быстрее и предотвратить выброс большого количества радионуклидов в окружающую среду. Проектный срок службы «Укрытия» 30 лет. На прошедший период и ближайшую перспективу (при соответствующем техническом обеспечении) саркофаг выполнил свою задачу. Сейчас звучит критика того, что объект был построен с нарушением норм строительства, Некоторые связующие звенья конструкции ненадежны.
Кроме того, за 15 лет саркофаг «постарел». Возможные неблагоприятные сценарии - это доступ воды внутрь и выход радионуклидов в грунтовые воды, частичный обвал конструкций. В течение последних лет ведутся проработки вариантов преобразования саркофага в долгосрочный экологически безопасный объект. Еще в 1992 году правительством Украины был объявлен международный конкурс - и тогда, и позже были представлены проекты, позволяющие решить поставленную задачу, но реальные работы упираются в проблему финансирования (в широком смысле).
Авария на Три-Майл-Айленд (США, Харрисберг) является второй по величине в истории мировой атомной энергетики. Она привела к очень небольшим, но все же выбросам радионуклидов за пределы станции. При аварии никто не пострадал.
Авария заключалась в том, что постепенная утечка теплоносителя (воды) привела к частичному расплавлению топлива и высвобождению радионуклидов, содержавшихся в нем. За пределы корпуса реактора вышло 25% радиоактивного йода, около 53% цезия, но в окружающую среду за пределы внешних защитных сооружений реактора выделилась малая доля радиоактивных продуктов. Причина формулируется как «сочетание отказа оборудования и неспособность операторов понять состояние реактора».
После аварии было проведено как минимум 12 эпидемиологических исследований, сформирован центр по изучению аварий и основан институт работы атомной энергетики. Население получило исключительно малые дозы, по оценкам различных источников коллективная доза составляла от 0,5 до 50 чел.-Зв. Наиболее вероятная оценка, данная в результате правительственного расследования, составляет 5 чел.-Зв при максимальных индивидуальных дозах менее 1 мЗв. Таким образом, даже при использовании линейной беспороговой гипотезы, авария не может привести к неблагоприятным последствиям для населения в будущем.
Крупная авария произошла в 1957 году на ПО «Маяк» г. Озерск, эту аварию называют также «Кыштымской» по названию озера. «Маяк» был сверхсекретным предприятием, выполнявшим тяжелейшую и жизненно важную задачу создания первых отечественных военно-ядерных технологий.
Авария произошла в результате нарушения системы охлаждения одной из емкостей хранения высокоактивных жидких отходов. За счет высокой концентрации радионуклидов такие растворы выделяют тепло, поэтому емкости необходимо охлаждать. Кроме радионуклидов эти растворы содержали большое количество органических веществ (они использовались в качестве экстрагентов) и нитратов (для растворения облученного урана использовалась азотная кислота). В результате нарушения теплоотвода произошло высыхание раствора и образование взрывоопасной нитрат-органической смеси, а саморазогрев привел к ее взрыву.
Сразу после аварии были проведены оперативные действия по эвакуации населения и ликвидации последствий аварии - на вторые сутки после аварии госпитализировано около 100 человек, подвергшихся облучению выше допустимых доз, оказана медицинская помощь, случаи заболевания предотвращены. По данным РАМН ни одного случая заболевания людей, связанного с радиоактивным выбросом, не зарегистрировано. Образовавшийся след прохождения облака, которое полностью осело в течение 11 часов, представлял собой полосу длиной около 300 км и шириной 30-50 км и получил название Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС).
