Пути распространения загрязнения на ЧАЭС

Пути распространения  загрязнения 

Введение

Радиоактивное загрязнение биосферы  это превышение естественного уровня

содержания  в окружающей среде радиоактивных  веществ. Оно может быть вызвано

ядерными  взрывами и утечкой радиоактивных  компонентов в результате аварий на

АЭС или  других предприятиях, при разработке радиоактивных руд и т.п. При

авариях на АЭС особённо резко увеличивается  загрязнение среды радионуклидами

(стронций-90, цезий-137, церий-141, йод-131, рутений-106 и  др.). В настоящее

врёмя, по данным Международного агентства по атомной  энергетике. (МАГАТЭ),

число  действующих  в мире реакторов достигло 426 при  их суммарной электрической

мощности  около 320 ГВт (17%  мирового производства электроэнергии).

Ядерная энергетика, при условии строжайшего выполнения необходимых

требований, более или менее экологически чище no сравнению с

теплоэнергетикой, поскольку исключает вредные  выбросы в атмосферу (зола,

диоксиды, углерода и серы, оксиды азота и др.). Так, во Франции быстрое

наращивание мощностей АЭС позволило в  последние годы значительно уменьшить

выбросы диоксида серы и оксидов азота в секторе  энергетики соответственно на

71 и 60% .  В Японии  для стабилизации  энергообеспечения страны намечается  в

ближайшие два десятилетия построить около 40 новых АЭС, что удовлетворит 43%

энергопотребностей. Однако в целом в мире отмечена тенденция сокращения

строительства новых АЭС.

Использование атомной энергии в широких  масштабах приводит к накоплению

радиоактивных отходов. Возникает проблема их захоронения.

1 Источники  и характеристика радиационного  загрязнения.

1.1 Характеристика  радиационного загрязнения.

Научные открытия и развитие физико-химических технологий в XX в.  привели к

появлению искусственных источников радиации,

представляющих  большую потенциальную опасность  для человечества и всей биосферы.

Этот потенциал  на много порядков больше естественного  радиационного фона, к

которому  адаптирована вся живая природа.

Естественный  радиационный фон обусловлен рассеянной радиоактивностью земной

коры, проникающим  космическим излучением, потреблением с пищей биогенных

радионуклидов и составлял в недавнем прошлом 8—9 микрорентген в час (мкР/ч),

что соответствует  среднегодовой эффективной эквивалентной  дозе (ЭЭД = НD) для

жителя Земли  в 2 миллизиверта (мЗв). Рассеянная радиоактивность  обусловлена

наличием  в среде следовых количеств природных  радиоизотопов с периодом

полураспада (T1/2) более 105 лет (в основном урана  и тория), а также

40К, 14С, 226Ra и  222Rn. Газ радон в

среднем дает от 30 до 50% естественного фона облучения  наземной биоты. Из-за

неравномерности распределения источников излучения  в земной коре существуют

некоторые региональные различия фона и его  локальные аномалии.

Указанный уровень фона был характерен для  доиндустриальной эпохи и в

настоящее время несколько повышен техногенными источниками радиоактивности —

в среднем  до 11— 12 мкР/ч при среднегодовой  ЭЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку

обусловили:

а) технические  источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и

терапевтическая рентгеновская аппаратура, радиационная дефектоскопия,

источники сигнальной индикации и т.п.);

б) извлекаемые  из недр минералы, топливо и вода;

в) ядерные  реакции в энергетике и ядерно-топливном  цикле;

г) испытания  и применение ядерного оружия. Деятельность человека в несколько

раз увеличила  число присутствующих в среде  радионуклидов и на несколько

порядков  — их массу на поверхности планеты.

Главную радиационную опасность представляют запасы ядерного оружия и топлива

и радиоактивные  осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов или

аварий и  утечек в ядерно-топливном цикле  — от добычи и обогащения урановой

руды до захоронения отходов. В мире накоплены  десятки тысяч тонн

расщепляющихся  материалов, обладающих колоссальной суммарной активностью.

С 1945 по 1996 г. США, СССР (Россия), Великобритания, Франция и Китай

произвели в надземном пространстве более 400 ядерных взрывов. В атмосферу

поступила большая масса сотен различных  радионуклидов, которые постепенно

выпали на всей поверхности планеты. Их глобальное количество почти удвоили

ядерные катастрофы, произошедшие на территории СССР. Долгоживущие

радиоизотопы (углерод-14, цезий-137, стронций-90 и др.) и сегодня продолжают

излучать, создавая приблизительно 2%-ю добавку к  фону радиации. Последствия

атомных бомбардировок, ядерных испытаний и аварий еще  долго будут сказываться

на здоровье облученных людей и их потомков.

Пока еще  трудно говорить о влиянии техногенного превышения естественного

фона радиации на биоту биосферы. Мы еще не знаем, как может сказаться на

биоте океана разгерметизация затопленных контейнеров  с радионуклидами и

реакторов затонувших подводных лодок. Во всяком случае, можно предполагать

некоторое повышение уровня мутагенеза.

Радиационные  загрязнения, связанные с технологически нормальным ядерным

топливным циклом, имеют локальный характер и доступны для контроля, изоляции и

предотвращения  эмиссий. Эксплуатация объектов атомной  энергетики

сопровождается  незначительным радиационным воздействием. Многолетние

систематические измерения и контроль радиационной обстановки не обнаружили

серьезного  влияния на состояние объектов окружающей природной среды. Дозы

облучения населения, проживающего в окрестностях АЭС, не превышают 10 мкЗв/год,

что в 100 раз  меньше установленного допустимого  уровня. Вероятность

радиационных  аварий реакторов АЭС сейчас оценивается  как 10 –4 --10

-5 в год.

1.2 ПО «Маяк»

ПО «Маяк». Самое крупное из известных сейчас скоплений радионуклидов

находится на Урале, в 70 км к северо-западу от Челябинска на территории

производственного объединения «Маяк». ПО «Маяк» было создано на базе

промышленного комплекса, построенного в 1945—1949 гг. Здесь  в 1948 г. был

пущен первый в стране промышленный атомный реактор, в 1949 г. — первый

радиохимический завод, изготовлены первые образцы  атомного оружия. В настоящее

время в  производственную структуру ПО «Маяк» входят ряд производств ядерного

цикла, комплекс по захоронению высокоактивных материалов, хранилища и

могильники  РАО. Многолетняя деятельность ПО «Маяк» привела к накоплению

огромного количества радионуклидов и сильному загрязнению районов Челябинской,

Свердловской, Курганской и Тюменской областей. В результате сброса отходов

радиохимического  производства непосредственно в  открытую речную систему Обского

бассейна  через р. Теча (1949—1951 гг.), а также  вследствие аварий 1957 и 1967

гг. в окружающую среду было выброшено 23 млн. Ки активности. Радиоактивное

загрязнение охватило территорию в 25 тыс. км2 с населением более

500 тыс. человек.  Официальные данные о десятках  поселков и деревень,

подвергшихся  загрязнению в результате сбросов  радиоактивных отходов в р. Теча,

появились только в 1993 г.

В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости с РАО произошел мощный выброс

радионуклидов (церий-144, цирконий-95, стронций-90, цезий-137 и др.) с

суммарной активностью 2 млн. Ки. Возник «Восточно-Уральский  радиоактивный

след» длиной до 110 км (в результате последующей миграции даже до 400км) и

шириной до 35—50 км (рис. 1.1). Общая площадь загрязненной территории,

ограниченной  изолинией 0,1 Ки/км2  по стронцию-90, составила 23 тыс.

км2. Около 10 тыс. человек из 19 населенных пунктов  в зоне наиболее

сильного  загрязнения с большой задержкой  были эвакуированы и переселены.

Зона радиационного  загрязнения на Южном Урале расширилась  вследствие ветрового

разноса радиоактивных  аэрозолей с пересохшей части  технологического водоема № 9

ПО «Маяк» (оз. Карачай) в 1967 г. В настоящее время в этом резервуаре

находится около 120 млн Ки активности, преимущественно  за счет стронция-90 и

цезия-137. Под  озером сформировалась линза загрязненных подземных вод объемом

около 4 млн  м3 и площадью 10 км2. Существует опасность

проникновения загрязненных вод в другие водоносные горизонты и выноса

радионуклидов в речную сеть.

Рис. 1.1 Кара-схема  «следа», связанного с аварией на ПО «Маяк» в 1957 г.

Зоны загрязнения  с активностью по стронцию-90: 1 - более 50 Ки/км2; 2

- более 5 Ки/км2; 3 - более 0,1 Ки/км2; 4 - более  0,02

Ки/км2 через  год после аварии

По данным радиационного мониторинга, выпадения  цезия-137 из атмосферы в

районах, расположенных  в зоне влияния ПО «Маяк», в течение 1994г. были в 50—100

раз больше, чем в среднем по стране. Высоким  остается и уро­вень загрязнения

местности цезием-137 в пойме р. Теча. Концентрации стронция-90 в речной воде и

в донных отложениях в 100—1000 раз превышают фоновые  значения. В каскаде

промышленных  водоемов в верховьях Течи содержится 350 млн м3

загрязненной  воды, являющейся по сути низкоактивными от­ходами. Суммарная

активность  твердых и жидких РАО, накопленных  в ходе деятельности ПО «Маяк»,

достигает 1 млрд Ки. Сосредоточение огромного  количества РАО, загрязнение

поверхностных водоемов, возможность проникновения  загряз­ненных подземных вод

в открытую гидрографическую систему Обского  бассейна создают исключительно

высокую степень  радиационного риска на Южном  Урале.

1.3 Чернобыль.

Не только нынешнее, но и последующие поколения  будут помнить Чернобыль и

ощущать последствия  этой катастрофы. В результате взрывов  и пожара при аварии

на четвертом  энергоблоке ЧАЭС с 26 апреля по 10 мая 1986 г. из разрушенного

реактора  было выброшено примерно 7,5 т ядерного топлива и продуктов деления

с суммарной  активностью около 50 млн Ки. По количеству долгоживущих

радионуклидов (цезий-137, стронций-90 и др.) этот выброс соответствует

500—600 Хиросимам.

Из-за того, что выброс радионуклидов происходил более 10 суток при меняющихся

метеоусловиях, зона основного загрязнения имеет  веерный, пятнистый характер

(рис. 1.2). Кроме  30-километровой зоны, на которую  пришлась большая часть

выброса, в  разных местах в радиусе до 250 км были выявлены участки, где

загрязнение достигло 200 Ки/км2. Общая площадь  «пятен» с активностью

более 40 Ки/км2 составила около 3,5 тыс. км2, где в

момент аварии проживало 190 тыс. человек. Всего радиоактивным  выбросом ЧАЭС в

разной степени  было загрязнено 80% территории Белоруссии, вся северная часть

Правобережной Украины и 19 областей России. В целом  по РФ загрязнение,

обусловленное аварией на ЧАЭС, с плотностью 1 Ки/км2 и выше

охватывает  более 57 тыс. км2, что составляет 1,6% площади  ЕТР (табл.

1.1). Уточненные  в 1994 г. границы площадей, загрязненных  цезием-137, по

сравнению с 1993 г. почти не изменились. Следы  Чернобыля обнаружены в

большинстве стран Европы (табл. 1.2), а также  в Японии, на Филиппинах, в

Канаде. Катастрофа приобрела глобальный характер.

.Рис. 1.2. Карта-схема  территорий с наиболее интенсивным  загрязнением

радионуклидами  выброса Чернобыльской аварии:

— зона активности 15 Ки/км2;  — зоны с активностью  более 40 Ки/км

2;—— —  граница 30-километровой зоны; ----- — Государственная граница

И сегодня  спустя полтора десятилетия после  чернобыльской трагедии существуют

противоречивые  оценки ее поражающего действия и  причиненного экономического

ущерба. Согласно опубликованным в 2000 г. данным из 860 тыс. человек,

участвовавших в ликвидации последствий аварии, более 55 тыс. ликвидаторов

умерли, десятки  тысяч стали инвалидами. Полмиллиона  человек до сих пор

проживает на загрязненных территориях.

Таблица 1.1. Площади областей и республик  России, загрязненных цезием-137 (по

состоянию на январь 1995 г.)

Области, республики

Общая площадь  области, республикb

тыс. км2

      310 
 

Точных данных о количестве облученных и полученных дозах нет. Нет и

однозначных прогнозов о возможных генетических последствиях. Подтверждается

тезис об опасности  длительного воздействия на организм малых доз радиации. В

районах, подвергшихся радиоактивному заражению, неуклонно  растет число

онкологических  заболеваний, особенно выражен рост заболеваемости раком

щитовидной  железы детей.

Таблица 1.2. Средние эффективные эквивалентные  дозы радиации для ряда стран

Европы в  течение первого года после Чернобыльской  аварии, мкЗв

2 Распространение  радиационного загрязнения.

2.1 Радиоактивное  загрязнение воздушной среды.

Радиоактивные вещества, попадающие в атмосферу  при их добыче, и эксплуатации

атомных установок  и двигателей, могут представлять опасность. Однако при

современном уровне защитной техники этот Источник радиоактивности

незначителен.

Наибольшее  загрязнение атмосферы радиоактивными веществами происходит в

результате  взрывов атомных и водородных бомб. Каждый такой взрыв

сопровождается  образованием грандиозного облака радиоактивной  пыли. Взрывная

волна огромной силы распространяет ее частицы во всех направлениях, поднимая

их более  чем на 30 км. В первые часы после  взрыва осажда­ются наиболее

крупные частицы, несколько меньшего размера —  влечение 5 суток, а

мелкодисперсная пыль потоками воздуха переносится  на тысячи километров и

оседает на поверхности земного шара в течение  многих лет.

2.2 Радиоактивное  загрязнение водной среды.

Основными источниками радиоактивного загрязнения  Мирового океана являются:

-         загрязнения от испытаний   ядерного оружия (в атмосфере  до 1963 г.);

-         загрязнения радиоактивными отходами, которые непосредственно

сбрасываются  в море;

-         крупномасштабные аварии (ЧАОС, аварии  судов с атомными реакторами);

-          захоронение радиоактивных отходов  на дне и др. (Израиль и др., 1994).

Во время  испытания  ядерного оружия, особенно до 1963 г., когда проводились

массовые  ядерные взрывы, в атмосферу было выброшено огромное количество

радионуклидов. Так,  только на арктическом архипелаге Новая Земля было

проведено более 130 ядерных взрывов (только в 1958 г. -46 взрывов), из них

87- в атмосфере.

Отходы от английских и французских атомных  заводов  загрязнили радиоактивными

элементами  практически всю Северную Атлантику, особенно Северное, Норвежское,

Гренландское, Баренцево и Белое моря. В загрязнение  радионуклидами акватории

Северного Ледовитого океана некоторый вклад  сделан и нашей страной. Работа

трех подземных  атомных реакторов и радиохимического завода (производство

плутония), а также остальных производств  в Красноярске-26 привела к

загрязнению одной из самых  крупных рек  мира - Енисея (на .протяжении 1 500

км). Очевидно, что эти, радиоактивные продукты уже попали в Северный

Ледовитый океан.

Воды Мирового океана загрязнены наиболее опасными радионуклидами цезия-137,

стронция-90, церия-144, иттрия-91, ниобия-95, которые, обладая  высокой

биоаккумулирующей способностью переходят по пищевым  цепям, и концентрируются

в морских  организмах высших трофических уровней, создавая опасность, как для

гидробионтов, так и для человека. Различными источниками поступления

радионуклидов загрязнены акватории арктических  морей, так в 1982 г.

максимальные  загрязнения цезием-137 фиксировались  в западной части Баренцева

моря, которые  в 6 раз превышали глобальное загрязнение  вод Северной

Атлантики. За 29-летний период наблюдений (1963-1992 гг.) концентрация

стронция-90 в Белом и Баренцевом морях  уменьшилась лишь в 3-5 раз.

Значительную  опасность вызывают затопленные  в  Карском море (около

архипелага  Новая Земля) 11 тыс. контейнеров с  радиоактивными отходами, а

также 15 аварийных  реакторов с атомных подводных  лодок. Работами 3-й

советско-американской экспедиции 1988 г. установлено, что в  водах Берингова

и Чукотского моря, концентрация цезия-137 близка к  фоновой для районов океана

и обусловлена  глобальным поступлением данного радионуклида из атмосферы за

длительный  промежуток  времени. Однако эти  концентрации (0,1,Ки/л) были в 10-

50 раз ниже, чем в Черном, Баренцевом, Балтийским  и Гренландском, морях,

подверженных  воздействию локальных источников радиоактивного загрязнения

Все вышеперечисленное  показывает, что человек, вероятно, забыл: океан - это

мощная кладовая минеральных и биологических  ресурсов; в частности, он даёт 90%

нефти и  газа, 90% мировой добычи брома, 60% магния и огромное количество,

морепродуктов, что важно при увеличивающемся  населении нашей планеты. По этому

поводу знаменитый исследователь Жак-Ив Кусто напоминает: «.Море -

продолжение нашего мира, часть нашей Вселенной, владения, которые мы обязаны,

охранять, если хотим выжить».

2.3 Радиоактивное  загрязнение почвы.

В связи  с широким использованием в народном хозяйстве радиоактивных веществ

появилась опасность загрязнения почв радионуклидами. Источники радиации —

ядерные установки, испытание ядерного оружия, отходы урановых шахт.

Потенциальными  источниками, радиоактивного загрязнения  могут стать аварии

на ядерных  установках, АЭС (как в Чернобыле, Екатеринбурге, а также в США,

Англии).

В верхнем  слое почвы концентрируются радиоактивные  стронций и цезий, откуда

они попадают в организм животных и человека. Лишайники северных зон обладают

повышенной  способностью к аккумуляции радиоактивного цезия. Олени,

питающиеся  ими, накапливают изотопы, а у  населения, использующего в пищу

оленину, в  организме в 10 раз больше цезия, чем  у , других северных народов.

2.4 Радиоактивное  загрязнение растительного и  животного мира.

Биологическое накопление свойственно и зеленым  растениям, которые,

аккумулируя определенные химические элементы, изменяют окраску хвои,

листьев, цветков  и плодов. Это иногда служит, индикаторным, признаком, при

поисках полезных ископаемых. Например, береза и осина  в Восточной Сибири

накапливает в своей древесине значительные, содержания  стронция-90, что

приводит  к появлению необычной окраски - неестественно зелёного цвета. Сон-

трава на южном  Урале аккумулирует никель поэтому  ее около-цветник вместо

фиолетового цвета становится белым, что указывает  на высокие концентрации

никеля в  почве. В ареале рассеяния урановых месторождений лепестки иван-чая

вместо розовых  становятся белыми и ярко-пурпуровыми, у голубики плоды вместо

темно-синих  становятся белыми и т,д. (Артамонов, 1989).

Радионуклиды,  попадая ,в окружающую среду, часто  рассеиваются и разбавляются

в водах, но они могут различными способами  накапливаться в живых организмах

при движении по пищевым цепям ("биологическое  накопление. На рис. 2.1 показан

процесс накопления стронция-90 по пищевым цепям в  небольшом канадском озере