Характеристика чернобыльского вопроса.

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 10

Авария на Черно́ быльской АЭС, катастрофа на Чернобыльской АЭС, чернобыльская авария, в СМИ чаще всего употребляется термин чернобыльская катастрофа — разрушение 26 апреля 1986 года четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории Украинской ССР (ныне - Украина). Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю атомной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу. В течение первых трёх месяцев после аварии погиб 31 человек; отдалённые последствия облучения, выявленные за последующие 15 лет, стали причиной гибели от 60 до 80 человек. 134 человека перенесли лучевую болезнь той или иной степени тяжести. Более 115 тыс. человек из 30-километровой зоны были эвакуированы. Для ликвидации последствий были мобилизованы значительные ресурсы, более 600 тыс. человек участвовали в ликвидации последствий аварии.

В отличие от бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, взрыв напоминал очень мощную «грязную бомбу» - основным поражающим фактором стало радиоактивное заражение.

Облако, образовавшееся от горящего реактора, разнесло различные радиоактивные материалы, и прежде всего радионуклиды йода и цезия, по большей части территории Европы. Наибольшие выпадения отмечались на значительных территориях в Советском Союзе, расположенных вблизи реактора и относящихся теперь к территориям Республики Беларусь, Российской Федерации и Украины.

Чернобыльская авария стала событием большого общественно-политического значения для СССР. Всё это наложило определённый отпечаток на ход расследования её причин. Подход к интерпретации фактов и обстоятельств аварии менялся с течением времени, и полностью единого мнения нет до сих пор.

Радионуклиды в атмосфере.

Искусственные радионуклиды поступают в окружающую среду в результате испытаний ядерного оружия, ядерных взрывов, проводившихся в мирных целях, а также деятельности предприятий ЯТЦ. Локальными источниками служат аварии самолетов с ядерным оружием на борту, гибель подводных лодок, оснащенных атомными силовыми установками и ядерным оружием. В течение ряда лет многие страны, в том числе и СССР, сбрасывали в моря и реки жидкие радиоактивные отходы и затапливали отработавшие ядерные установки. Вклад в техногенную радиоактивность окружающей среды вносят и аварии искусственных спутников Земли с ядерными источниками энергии. Развитие атомной энергетики также привело к тому, что радионуклиды поступали и продолжают поступать в окружающую среду, как при штатной работе АЭС, так и в результате аварийных ситуаций, из которых наиболее серьезные последствия имела авария на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986г.

Радионуклиды в гидросфере.

Известно, что миграция и распределение радионуклидов в гидросфере осуществляются по двум специфическим ветвям - гидрологической (реки, водохранилища, озера, ручьи, временные водотоки, плоскостной смыв) и гидрогеологической (зона аэрации, зона насыщения). Водные объекты гидрологической ветви относительно быстро подвергаются воздействиям экологических аварий. Но их самоочистка вследствие динамичности системы происходит сравнительно интенсивно. Гидрогеологическая система более консервативна - процессы водообмена происходят в ней намного медленнее, а почвенный слой, породы зоны аэрации и водонасыщенные отложения обладают сорбционной емкостью, препятствующей в определенных пределах или замедляющей загрязнение подземных вод. Однако в силу этих же обстоятельств самоочистка уже загрязненных подземных вод осуществляется крайне медленно. В результате за прошедшие после аварии на ЧАЭС годы изменение загрязнения поверхностных и подземных вод происходило в противофазе - снижению загрязнения вод гидрологической ветви соответствовало медленное нарастание концентраций радионуклидов в водах земных недр. Следовательно, систематическое изучение состояния подземных вод в связи с Чернобыльской катастрофой является задачей весьма долговременной с постепенно возрастающей ответственностью.

Гидрологическая система. В течение активной фазы аварии на ЧАЭС основным механизмом распространения и попадания радионуклидов в гидрологическую ветвь гидросферы в пределах огромной территории Украины,

Беларуси, России и других государств был аэрозольный перенос. В дальнейшем транспорт и перераспределение радионуклидов в поверхностной части гидросферы определялись процессами гидродинамики водных систем, ландшафтно-геохимическими и гидрометеорологическими условиями смыва радионуклидов с водосборных площадей, состоянием продуктов выпадения, их эволюцией и т.п. Аэрозольный фактор перестал играть заметную роль в этих процессах. Наиболее значительные радиоактивные загрязнения акваторий водоемов и рек были сосредоточены в ближайшей к ЧАЭС зоне (с радиусом 30 - 60 км). Максимальные выпадения зафиксированы в пруде-охладителе ЧАЭС, Припятском, Семиходском, Новошепеличском затонах и в русле р.Припять вблизи очага аварии. Так в пруд-охладитель попало по различным оценкам 2 - 19·10¹⁵Бк радиоактивных загрязнений. В 1986 г. в его водах в среднем содержалось более 1000 Бк/л радионуклидов, в состав которых преимущественно входили¹³⁷Cs (100 - 1700 Бк/л), ¹³⁴Cs, ⁹⁰Sr (5 - 40 Бк/л), ⁹⁵Zr (40 - 700 Бк/л), ¹⁰⁶Ru (30 Бк/л), ¹⁴⁴Ce (40 - 150 Бк/л), ¹⁰³Ru (20 - 600 Бк/л) и др. В то же время в донных осадках пруда обнаруживалось (0, 1 - 3, 8)·10⁵Бк/км¹³⁷Cs, (0, 3 - 16)·10⁵Бк/км¹⁰³Ru, (0, 3 - 3) ·10⁵Бк/км¹⁰⁶Ru, (0, 1 - 18) ·10⁵Бк/км¹⁴⁴Се и др. [1].

Со временем наблюдалось постепенное снижение концентраций этих радионуклидов в воде пруда. Так, в 1986 - 1991 гг. среднегодовое содержание¹³⁷Cs снизилось от 930 до 3, 6 Бк/л, a⁹⁰Sr - от 22 до 7, 4 Бк/л. Значительная часть¹³⁷Cs и⁹⁰Sr зафиксирована в 1991 г. на взвешенных частицах (соответственно 300 - 1000 и 60 - 270 Бк/км) и в донных осадках (2 - 200 и 1 - 5 Бк/км) [I]. Максимальные концентрации²³⁹Pu после аварии достигли 0, 4 Бк/л. К концу августа они снизились до 7·10³Бк/л. При этом до 98 % активности было связано со взвесями [З]. В р.Припять (вблизи ЧАЭС) в начале мая 1986 г. максимальная концентрация⁹⁰Sr достигала 15 Бк/л, а в конце июня она снизилась до 1 - 4 Бк/л. В закрытых водоемах - озерах старицах, непроточных канавах, где отсутствуеттечение, высокие концентрации радионуклидов сохраняются в течении длительного времени. Так, в 1989 - 1990 гг. в оз. Глубокое и Вершина, безымянных пойменных озерах р.Припять концентрации ³⁷Cs в воде достигали 40 - 80 Бк/л, ⁹⁰Sr - 300 - 400 Бк/л. По мере удаления от очага аварии концентрации радионуклидов в поверхностных водах существенно снижались. Заметные концентрации радионуклидов в поверхностных водах установлены в большинстве стран Европы и ряде стран Азии. Если исключить наиболее загрязненную зону отчуждения, то диапазон изменения загрязненной суши и воды на упомянутой территории в целом достигает 3 - 4 порядка.

Значительная часть радиоактивных выпадений сосредоточена в пределах водосборных бассейнов Днепра и его наиболее крупных притоков - р.Припять и Десны. Согласно приближенным оценкам, выполненным в 1991 - 1992 гг. [5, 3], на водосборных площадях р.Припять, Десны и части Днепра, впадающего в Киевское водохранилище, запасы ¹³⁷Cs составляют соответственно7 ·10¹⁵Бк, 0, 3·10¹⁵Бк, а ⁹⁰Sr соответственно 1, 6·10¹⁵Бк, 0, 03·10¹⁵Бк и 0, 2·10¹⁵Бк. Следует подчеркнуть, что участие отдельных элементов водосборных площадей во вторичном загрязнении речных вод крайне неравномерно. Основную опасность представляют загрязненные поймы рек, подверженные зотоплениям паводковыми водами, а также относительно крутые склоны первых террас, тальвеги и склоны долин ручьев и временных водотоков в балках и оврагах. Значительные площади водораздельных пространств Полесья весьма слабо учавствуют во вторичном загрязнении речных систем. Кроме того, на этой территории установлены многочисленные бессточные участки, не поставляющие радиоактивные загрязнения в речную сеть. Именно поэтому наибольшую опасность представляет собой обширная, весьма загрязненная левобережная высокая пойма р.Припять вблизи ЧАЭС, где сосредоточено около 0, 4·10¹⁵Бк ⁹⁰Sr. В течении активной фазы аварии и в последующем важную роль в смягчении радиационной обстановки в средней и нижней части р.Днепр имел каскад водохранилищ. Среди них ключевое место занимает Киевское водохранилище, которое служило первым основным депо при транспорте радионуклидов в Днепре. Основной вклад в загрязнение Киевского водохранилища, с учетом водности рек, вносят р.Припять и Днепр. Поступление радионуклидов по этим рекам составило с июня 1986 - 1991гг. по разным оценкам [5, 3, 1] (1 - 1, 2)·10⁸Бк ⁹⁰Sr и (1, 2 - 1, 7)·10⁸Бк ¹³⁷Cs. При этом начиная с 1987 г. на взвесях поступило до 10% ⁹⁰Sr и до 50% ¹³⁷Cs. Следует отметить, что роль 30-километровой зоны в общем загрязнении водохранилища цезием невелика. Однако эта территория поставляет до 40% ⁹⁰Sr в водохранилище [5].

Значительные концентрации ¹³⁷Cs на взвесях и резкое снижение скоростей течения воды при впадении рек в Киевское водохранилище приводят к существенному осаждению этой части загрязнений на дно водохранилища и самоочистке воды. Каждое ниже расположенное водохранилище служит дополнительным барьером для транспортируемого водой цезия. Во времени этот эффект нарастает в связи с дальнейшей фиксацией цезия в почвах водосборов. Барьерная роль водохранилищ по отношению к стронцию оказалась менее эффективной в связи с низким его удерживанием на взвесях и нарастанием выхода растворимых его форм из разрушающихся со временем " горячих" частиц, расположенных в области формирования основной части поверхностного стока.

Радий был открыт М.Кюри в 1898 г. Важнейшим представителем радиоактивного ряда U²³⁸является изотоп ²²⁶Rа Т_1/2=1620 лет. Он содержится во всех рудах. Известно 14 изотопов с массовым числом 213, 218-230. Определение – радиохимический, спектрометрический анализ (по гамма-излучению).

Радон. Радон является α -излучателем (Е_α = 5, 49 МэВ) с периодом полураспада Т _1/2 = 3, 824 сут. Представляет собой инертный газ. Облучение радоном играет основную роль в облучении человека естественными радионуклидами.

Радон в дозе 49 Бк/(м³ · ч) поступает из строительных элементов (21 %), земли под зданием (56 %), наружного воздуха (20 %), воды (2 %), при сжигании газа (1 %). Перенос радона в пористом материале происходит вследствие наличия градиента концентрации и давления (обдув здания ветром, отопление). Концентрация радона в помещениях равна 40 Бк/м³, вне их – 10 Бк/м³. Среднегодовая эффективная доза от вдыхания радона и его продуктов составляет 870 мкЗв. Доза от вдыхания торона равна примерно 70 мкЗв. Например, доза, получаемая населением Украины за всю жизнь в результате облучения естественным радоном, в 75 раз превышает общее облучение от всех техногенных источников, включая аварию на Чернобыльской АЭС (4, 5 мЗв).

Углерод-14. Радиоактивный изотоп углерода ¹⁴С образуется в основном в верхних слоях земной атмосферы под действием быстрых нейтронов на природный азот по реакции ¹⁴N(n, p)¹⁴C. Ядра ¹⁴С распадаются с испусканием β -частиц с максимальной энергией 156 кэВ. Период полураспада углерода-14 равен 5730 ± 30 лет.

В атмосфере образуется 3, 4·10²⁶ атомов ¹⁴С в год. Между его образованием и распадом всегда существовало равновесие, благодаря которому постоянно поддерживалась удельная активность углерода, свойственная живой материи.

В смеси природных изотопов углерода на долю ¹⁴С приходится 1, 8·10^-10 %, что соответствует 0, 23 Бк/г. В живых организмах происходят процессы обмена веществ, благодаря которым поддерживается равновесная концентрация ¹⁴С.

После смерти организма обмен с окружающей средой прекращается, и запасы ¹⁴С больше не пополняются. Археологи, находя останки древних растений, животных или человека, могут по соотношению ¹⁴С и общего содержания углерода в найденных пробах установить возраст этих останков.

Очевидно, при отборе проб для углеродного датирования важно в любом случае обеспечить изоляцию отбираемых проб от контакта с современным углеродом (всегда присутствующим в воздухе газообразным диоксидом углерода), так как незначительная примесь современного углерода в исследуемой пробе может существенно исказить результаты датирования. До 1850 г. радиоактивность сохранялась на уровне 13, 5 распадов в минуту на 1 г углерода с некоторыми отклонениями от этой величины. Однако, по крайней мере дважды, после 1850 г. существовавшее равновесие подвергалось нарушениям.

Первый раз это произошло в связи с интенсификацией использования ископаемых горючих материалов в качестве источников энергии (каменный уголь, нефть, природный газ), что привело к выбросу в атмосферу все больших количеств диоксида углерода, не содержавшего радиоактивный углерод в силу древнего происхождения этих горючих материалов (соединения с «мертвым углеродом»). Эти выбросы снизили содержание углерода-14 в диоксиде углерода атмосферы (эффект Зюсса). Величины отклонений могут меняться в зависимости от места и интенсивности выбросов и процессов обмена в атмосфере.

Второе нарушение природного баланса связано с разработкой и испытаниями ядерного оружия. Во время ядерного взрыва испускаемые нейтроны реагируют с ядрами атомов атмосферного азота, образуя радиоактивный углерод таким же образом, как и в природных реакциях. При взрыве ядерного боеприпаса мощностью 1 Мт образуется 3, 2·10²⁶ атомов ¹⁴С. Испытания ядерного оружия вызвали, следовательно, увеличение содержания углерода-14 в атмосфере, и это дополнительное количество было названо «избыточным ¹⁴С». С началом испытаний термоядерного оружия и с включением углерода-14 в биологический цикл удельная активность ¹⁴С в живых организмах повсеместно стала заметно повышаться. На рис.1 представлено изменение удельной активности углерода-14 во французских винах во второй половине XX века. Максимум удельной активности ¹⁴С соответствует максимуму интенсивности испытаний ядерного оружия в атмосфере в начале 1960-х гг.

После подписания ведущими ядерными державами Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в трех средах удельная активность ¹⁴С в окружающей среде стала экспоненциально снижаться. Как видно из рис. 1, Чернобыльская авария существенно не повлияла на скорость изменения удельной активности ¹⁴С в странах Западной Европы. Однако значительные локальные изменения концентрации ¹⁴С после этой аварии наблюдались на Украине.

Рис. 1. Изменение удельной активности ¹⁴С во французских винах во второй половине XX века.

Горизонтальная линия –природный уровень удельной активности ¹⁴С

Бериллий -7 и бериллий -10. ⁷Ве образуется в атмосфере под действием быстрых протонов по реакции ¹⁴N(p, 2α )⁷Be. Скорость его образования в воздушном столбе с площадью основания 1 см² составляет ~ 3000 атомов/сут. Его концентрация в приземном слое воздуха составляет в среднем 12 атомов/л воздуха. Он входит в состав соединений ВеО и Ве(ОН)₂. Эти молекулы диффундируют в атмосфере до тех пор, пока не сорбируются аэрозольными частицами или захватываются дождевыми каплями.

Средняя удельная активность ⁷Ве в дождевой воде равна 0, 7 Бк/л. Удельная активность снега составляет примерно 0, 2 Бк/л талой воды.

Бериллий-10 образуется в основном в стратосфере по реакции скалывания из ядер кислорода. Скорость образования ядер ¹⁰Ве в стратосфере 0, 08 ат/(см²·с). Бериллий-10 относится к долгоживущим радионуклидам, его период полураспада равен 1, 6·10⁶ лет, он испускает β -излучение с максимальной энергией 550 кэВ.

Среднее время пребывания ¹⁰Ве в атмосфере составляет примерно 1 год. На поверхность Земли он поступает с осадками. Выпадение ¹⁰Ве неравномерно по широте, наибольшее количество выпадает в средних широтах. В северном полушарии наибольшие концентрации бериллия-10 в дождевой воде приходятся на период с середины мая до середины августа, а минимальные – с октября до середины января.

Удельная активность ¹⁰Ве в почвах очень низка, что затрудняет его определение. В океане разбавление ядрами ⁹Ве происходит в меньшей степени и удельная активность ¹⁰Ве в донных осадках океана выше, чем в почвах. Для определения возраста по ¹⁰Ве измеряют атомное отношение ¹⁰Ве/⁹Ве. В океан ¹⁰Ве поступает в основном из атмосферы, а ⁹Ве приносится реками и с эоловой взвесью (пылью). ¹⁰Ве может поступать и с суши в растворенной и взвешенной формах. В океане основная часть ¹⁰Ве накапливается в прибрежных регионах, и только сравнительно небольшая доля поступает в открытый океан.

Т а б л и ц а 5.5. Физические характеристики наиболее биологически

Важных радионуклидов ПЯД

Радионуклид	T_1/2	Энергия, МэВ	Выход при делении ²³⁵U медленными нейтронами, %	Выбросы в результате испытаний ядерного оружия в атмосфере, 10 ¹⁸ Бк
β, Е_макс	γ
⁸⁹Sr	50, 5 сут	1, 46	_	4, 79	91, 4
⁹⁰Sr	29, 12 лет	0, 54	—	5, 57	0, 6
⁹¹Y	58 сут	1, 55	—	5, 4
⁹⁵Zr	65 сут	0, 36	0, 75	6, 2
¹⁰³Ru	41 сут	0, 22	0, 50	3, 0
¹⁰⁶Ru	365 сут	0, 04	—	0, 38	11, 8
¹³¹I	8, 05 сут	0, 61	0, 36	3, 1
¹³⁷Cs	30 лет	0, 52	—	6, 15	0, 9
¹⁴⁰Ba	12, 8 сут	1, 02	0, 53	6, 35
¹⁴¹Ba	33 сут	0, 44	—	6, 0
¹⁴⁴Ce	288 сут	0, 3	0, 13	6, 0
³H	12, 3 года	Реакции синтеза
¹⁴C	5730 лет	0, 22

Поведение изотопных частиц

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910