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/км2;—— — 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.)
| |Общая | |Площадь | |
|Области, |площадь | |загрязнений
| |
|республики |области, | |цезием-137,
км2 | |
| |республики, | | | |
| |тыс. км2 | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | |Ки/км2 | |
| | | | | |
| | |1-5 |5-15 |15-40 |>40 |
|1. |Белгородская|27,1 |1 620 | | | |
| | | | | | | |
|2. |Брянская |34,9 |6 750 |2628 |2 130 |310
|
|3. |Воронежская |52,4 |1 320 | |
| |
|4. |Калужская |29,9 |3 500 |1 419
| | |
|5. |Курская |29,8 |1 220 | | | |
|6. |Липецкая |24,1 |1 619 | | | |
|7. |Ленинградска|85,9 |850 | | | |
| |я | | | | | |
|8. |Нижегородска|74,8 |250 | | | |
| |я | | | | | |
|9. |Орловская |24,7 |8 840 |132 |
| |
|10. |Пензенская |43,2 |4 130 | | | |
|11. |Рязанская |39,6 |5 320 | | |
|
|12. |Саратовская |100,2 |150 | |
| |
|13. |Смоленская |49,8 |100 | | | |
|14. |Тамбовская |34,3 |510 | | | |
|15. |Тульская |25,7 |1 320 |1 271 | | |
|16. |Ульяновская |37,3 |1 100 |
| | |
|17. |Мордовия |26,2 |1 900 | | | |
|18. |Татарстан , |68,0 |110 | | |
|
|19. |Чувашия |18,0 |80 | | | |
| |Итого | |49 760 |5450 |2 130 |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
| | | |
|Страна |Эффективная |Ожидаемая
|
| |эквивалентная |эффективная
|
| |доза за первый |эквивалентная
|
| |год |доза |
|Австрия |670 |3200 |
|Финляндия |360 |2000 |
|Болгария |940 |1800 |
|Румыния |570 |1700 |
|Югославия |380 |1700 |