Экологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС 

Содержание 

 

Введение

К началу 88 г. в мире существовало 417 атомных реакторов и 120 ещё строилось. Вклад АЭС в выработку энергии  в некоторых странах составил для Франции – 70%, Бельгии – 66%, Южной Кореи – 53%, Тайваня – 48,5%. Кроме ядерных реакторов было 326 исследовательских ядерных установок, реакторы установлены на ледоколах, спутниках, подводных лодках. Это говорит о том, что атомная энергетика прочно входит в нашу жизнь со своими плюсами и минусами.

Впервые человечество увидело атом в действии в 45 г, когда США сбросили на Хиросиму и Нагасаки водородные бомбы. Погибла треть населения  этих городов, радиация вызвала у  многих людей лейкозы. Люди умирали  и продолжают умирать до сих пор.

Ряд испытаний ядерного оружия Соединенными Штатами на острове Бикини в 46-58 гг. привели к тому, что в результате взрыва исчезли с лица земли 2 соседних островка, а сам остров стал непригоден для жизни.

В 57 г. на заводе Селлафильд (Уиндскайл) в Англии по регенерации ядерного топлива произошел взрыв. В результате загрязнения погибли 13 человек, более 260 заболели острой и хронической лучевой болезнью.

В 66 г. в Испании столкнулись 2 американских военных самолета с ракетами на борту. Одному пришлось сбросить 4 атомные бомбы. К счастью, взрыва не было, но в результате выбросов погибли посевы сельскохозяйственных культур, пришлось вывезти 1,5 тыс. т почвы для захоронения.

В 79 г. на АЭС Тримайленд в г. Гаррисбург, Пенсильвания также произошла крупная авария.

Но самая крупная  по своим масштабам и последствиям катастрофа произошла 26 апреля 1986 г. на ЧАЭС, описания которой не было ни в  каком справочнике по аварийным  случаям на АЭС. Пошло уже много  лет, но она все ещё напоминает о себе цезиевыми пятнами, преждевременными смертями, тяжкими болезнями и горем матерей, которые потеряли своих сыновей в битве с Реактором. И будет долго ещё напоминать, пока цезий не подвергнется полному распаду, а это – десятки лет…

 

1. Распространение радиоактивных изотопов

чернобыльская авария катастрофа загрязнение

Авария на ЧАЭС привела  к выбросу из активной зоны реактора 50 МКи радионуклидов и 50 МКи радиоактивных благородных газов [4], что составляет 3-4% от исходного количества радионуклидов в реакторе, которые поднялись с током воздуха на высоту 1200 м. Выброс радионуклидов в атмосферу продолжался до 6 мая, пока разрушенную активную зону реактора не забросали мешками с доломитом, песком, глиной и свинцом. И все это время в атмосферу поступали радионуклиды, которые развеялись ветром по всему миру. Отдельные мелкодисперсные частицы и радиоактивные газы были зарегистрированы на Кавказе, в Средней Азии, Сибири, Китае, Японии, США. 27 апреля в Хойниках радиационный фон составлял 3 Р/ч! Хватит и пяти дней, чтобы чтоб заболеть хронической лучевой болезнью. 28 апреля на большей части северной Европы, в частности в Дании наблюдалось повышение радиационного фона на 10% от исходного уровня [4]. Сложные метеорологические условия и высокая летучесть радионуклидов привели к тому, что радиационный след сформировался в виде отдельных пятен.

Наряду с сильным  загрязнением попадались участки совсем не загрязненные. Выпадение радиоактивности  наблюдалось даже в районе Балтийского  моря в виде длинного узкого следа. Сильному радиоактивному загрязнению подверглись Гомельская и Могилевская области Белоруссии, некоторые районы Киевской и Житомирской областей Украины, часть Брянской области России. Но основная часть радионуклидов осела в так называемой 30-километровой зоне и к северу от неё.

В выбросах было выделено 23 основных радионуклида. Большая часть из них распалась в течение нескольких месяцев, облучая при этом все вокруг дозами, в несколько десятков и сотен раз превосходящих фоновые. Из этих нуклидов наиболее опасен йод-131, имеющий период полураспада 8 суток и обладающий высокой способностью включаться в пищевые цепи. Однако его воздействие кратковременно, и заражения им человеку легко избежать путем проведения йодопрофилактики (т.е. в молекулы организма включается только «нормальный» йод, а радиоактивному как бы уже и места нет и он спокойно выводится из организма) и снижения потребления продуктов, превышающих санитарные нормы содержания его. В первые месяцы после аварии было категорически запрещено вести какую-либо хозяйственную деятельность на загрязненной территории, поэтому со стороны йода опасности заражения продуктов питания не возникло, она заключалась лишь в альфа- и бета-излучении.

Из долгоживущих изотопов, которые лучше назвать среднеживущими, наиболее значимыми являются стронций-90 и цезий-137 с периодами полураспада соответственно 29 и 30 лет. Они обладают рядом особенностей поведения в организме, путей поступления и способов выведения из организма, разные продукты обладают различной способностью концентрировать их в себе. Так, в 90 г. в Хойническом районе Гомельской области Белоруссии содержание цезия-137 в мясе в 400 раз; в картофеле – в 60 раз; в зерне – в 40-7000 раз (в зависимости от вида и места произрастания); в молоке – в 700 раз, а стронция – в 40 раз было выше нормы [5].

Что же можно сказать о таких долгоживущих изотопах, как калий-40, плутоний-239 и других, выбросы которых также имели место, периоды полураспада которых исчисляются тысячами и миллионами лет, об их участии в загрязнении окружающей среды сказано достаточно мало. Можно лишь сказать, что радиоактивный калий так же активно вступает в метаболизм, как и стабильный его изотоп, а плутоний, попадая в легкие, даже в очень малых концентрациях, способен вызвать рак их.

Но что же было сделано  для того, чтоб очистить зараженные территории от радионуклидов, чтоб больше не подвергать людей этой опасности? Ведь отдаленные последствия хронического действия малых доз радиации – малоизученная область знания, почти ничего не известно о влиянии этого фактора на потомство. Одно можно сказать, что сколь угодно малой не была доза, она обязательно даст о себе знать.

Дезактивация территорий заключалась в одном – смыве  радиоактивной пыли с поверхностей предметов. Это, конечно, важно и  необходимо, но кто подумал о том, куда это всё смывалось, о земле, и так уже заражённой? Даже более того, 30-ти километровая зона была объявлена своеобразной «лабораторией», полигоном научных исследований для изучения влияния радиации на природу, следовательно не принималось никаких попыток по дезактивации почв. За пределами 30-километровой зоны таких работ также не проводилось, хотя науке известны способы выведения радионуклидов из почв. Основным принципом таких работ является перевод радионуклидов в растения с последующим их выкосом и захоронением. Ионы в почвах могут существовать в двух видах: в растворимом и адсорбированном. В адсорбированном виде они недоступны для растений. Сорбционная способность почв зависит от типа почв, наличия в них тех или иных веществ, оводненности и многих других факторов. Сорбция велика при наличии органических веществ в почве. Она значительно снижается при низких значениях рН, при наличии комплексонов, а также атомов-аналогов, которыми являются для Со,Y и Се – Fe и Al, для Sr и Cs – Са и К. Адсорбированные же ионы легко вытесняют друг друга в соответствии с рядом активности металлов. Стронций вытесняется ионами железа и меди, к тому же сам обладает достаточной подвижностью в почвах. Цезий практически не вытесняется, но по данным Куликова И.В. и др. [7] десорбируется водными растительными экстрактами и ЭДТА. Его подвижность увеличивается в почвах с высоким содержанием К и Са. Эта проблема требует дополнительных исследований.

 

1.1 Невдалеке от реактора

 

Сильно пострадала территория, находящаяся в непосредственной близости от 4-го блока. От мощного облучения короткоживущими изотопами погибла часть хвойного леса. Умершая хвоя была рыжего цвета, а сам лес таил в себе смертельную опасность для всех, кто в нем находился. После осыпания хвои из голых ветвей проглядывали редкие зеленые листья березы – это говорило о большей устойчивости лиственных деревьев к радиации. У выживших хвойных деревьев летом 86 г. наблюдалось ингибирование роста, некроз точек роста, рост спящих почек, уплощение хвои, иголки ели по длине напоминали сосновые [1]. Вместе с тем наблюдались компенсаторные реакции: увеличение продолжительности жизни хвои в ответ на снижение митотической активности и рост спящих почек в связи со смертью точек роста.

Весь мертвый лес  площадью в несколько га был вырублен, вывезен и навсегда погребен в бетоне. В оставшихся лесах предполагается замена хвойных деревьев на лиственные. В результате катастрофы погибли все мелкие грызуны. Исчез с лица земли целый биоценоз хвойного леса, а сейчас там – буйное разнотравье случайной растительности.

 

1.2 Загрязнение воды

 

Вода так же подвержена радиоактивному загрязнению, как и  земля. Водная среда способствует быстрому распространению радиоактивности  и заражению больших территорий до океанических просторов.

В Гомельской области  стали непригодными для использования 7000 колодцев, ещё из 1500 пришлось несколько раз откачивать воду [4].

Пруд-охладитель подвергся  облучению свыше 1000 бэр. В нем  скопилось огромное количество продуктов  деления урана. Большинство организмов, населяющих его, погибли, покрыли дно  сплошным слоем биомассы. Сумели выжить лишь несколько видов простейших. Уровень воды в пруде на 7 метров выше уровня воды в реке Припять, поэтому и сегодня существует опасность попадания радиоактивности в Днепр.

Стоит конечно сказать, что усилиями многих людей удалось избежать загрязнения Днепра путем осаждения радиоактивных частиц на построенных многокилометровых земляных дамбах на пути следования зараженной воды реки Припять. Было также предотвращено загрязнение грунтовых вод – под фундаментом 4-го блока был сооружен дополнительный фундамент. Были сооружены глухие дамбы и стенка в грунте, отсекающие вынос радиоактивности из ближней зоны ЧАЭС. Это препятствовало распространению радиоактивности, но способствовало концентрации её на самой ЧАЭС и вокруг неё. Радиоактивные частицы и сейчас остаются на дне водоемов бассейна Припяти. В 88 г. предпринимались попытки очистки дна этих рек, но в связи с развалом союза не были закончены. А сейчас такую работу вряд ли кто-нибудь будет делать.

 

2. Неаварийное загрязнение окружающей среды

 

Атомная электростанция – только часть топливно-энергетического комплекса, основное его предприятие, на котором получается конечный продукт энергопроизводства – электроэнергия.

Известны следующие  виды воздействия ЯТЦ на окружающую среду:

- расход природных ресурсов (земельных площадей, воды, разного рода материалов и др.);

- химическое;

- тепловое;

- радиоактивное загрязнения.

При добыче и переработке  урановой или ториевой руды отчуждаются  значительные земельные площади (под  карьеры и для размещения отвалов пустой породы и отходов). На этапах переработки руды и топлива используется большое количество химических реагентов, частично попадающих в окружающую среду.

На АЭС при производстве энергии осуществляется тот же паротурбинный  цикл преобразования тепла, что и на ТЭС, поэтому до 70% энергии, выделившейся в реакторе, поступает в окружающее пространство, приводя к тепловому загрязнению биосферы.

Рассмотрим, какой вред наносит АЭС природе в условиях нормальной работы. Прежде всего разберемся в устройстве АЭС. Собственно ядерная реакция происходит в активной зоне реактора. Реакция представляет собой сложные превращения одних атомов в другие. В результате таких превращений образуется спектр радиоактивных изотопов различных химических элементов. Первыми реактор покидают радиоактивные благородные газы: ксенон-133 с периодом полураспада 5 суток, радон-222 (3,8 суток), криптон-85 (10 лет). Эти газы задерживаются некоторое время в фильтре-адсорбере, где теряют свою активность и лишь очень небольшая их часть попадает в атмосферу. В атмосферу также выбрасывается небольшое количество трития, йода (90% – в виде органических соединений) и аэрозоли, которые составляют некоторые твердые продукты деления и активации. В реакторах типа РБМК, таких, которые работают на ЧАЭС, имеется дополнительный источник газообразных радионуклидов – газовый контур, который служит источником выделения во внешнюю среду трития, углерода-14, аргона-41.

Термоядерная реакция  идет с выделением тепла – именно это положено в принцип работы АЭС – в качестве передатчика этого тепла, так называемого теплоносителя, используются различные вещества, на ЧАЭС – это вода. Элементарные единицы активной зоны реактора – твэлы часто деформируются и продукты деления поступают в теплоноситель. Он конечно проходит очистку прежде чем вернуться в пруд-охладитель, но часть радиоактивности все же остается.

 

3. Радиоактивные отходы

 

Нельзя не коснуться  и этой проблемы, как неотделимой  части ядерного топливного цикла. Это  проблема ближайшего настоящего и будущего, т.к. радиоактивные отходы требуют изоляции и большого пространства для хранения. В будущем должны быть найдены способы максимальной концентрации отходов в малом объеме и способы их утилизации, иначе наша планета превратится в ядерную свалку.

Выделяют газообразные (о которых было сказано выше), жидкие и твердые отходы.

Жидкие радиоактивные  отходы составляют в основном кубовые  остатки выпарных аппаратов и  пульпы фильтроматериалов и ионообменных смол. Источник этих пульп – намывные механические и ионообменные фильтры очистки контурной воды, конденсатов и др. Жидкие отходы хранятся в бетонных емкостях, облицованных нержавеющей сталью.

К твердым отходам  относятся:

- твердые отходы, возникающие после отверждения жидких;

- части и детали оборудования, вышедшие из строя;

- израсходованные материалы (бумаги, тряпки и т.п.).

Твердые отходы хранятся на территории АЭС. Это, в основном отходы с низкой удельной активностью. Отходы со средней и высокой удельной активностью, как правило, отправляют на захоронение в централизованные «могильники».