Радионуклиды чернобыльского выброса реферат
Обновлено: 02.07.2024
За весь период после аварии на ЧАЭС специалисты уточняли количество выброшенных из разрушенного реактора радиоактивных веществ. Сегодняшние оценки источника выброса радиоактивных веществ представлены в таблице 3.1.
В соответствии с последними исследованиями на январь 2000 г. доля выброшенного в атмосферу цезия-137 составила от 20 до 40% (85±26 петабеккерелей) на основе усредненной доли выброса от ядерного топлива в 47% с последующим удержанием остатка выброса в здании реактора. Что касается йода-131, то его было выброшено от 50 до 60% активной части реактора на уровне 3200 петабеккерелей. Выброшенные радионуклиды примерно распределились так: Беларусь — 34%, Украина — 20%, Российская федерация — 24%, Европа —- 22%. Модель выброса радиоактивных веществ по шкале времени представлена на рис.3.1.
Первоначальный крупный выброс в основном объяснялся механической фрагментацией топлива во время взрыва. Он содержал в основном более летучие радиоизотопы, такие, как благородные газы, различные соединения йода и определенное количество цезия. Второй крупный выброс, произошедший между 7-ми и 10-ми сутками после катастрофы, был связан с высокими температурами, которые возникли в расплавленном топливном ядре.
(оценки на январь 2000 г.)
| Радиоактивные вещества в активной зоне реактора на 26 апреля 1986 года | Общий объем выбросов за аварию | |||
| Нуклиды | Полураспад | Активность, пБк | Процент содер- жания радио- активных веществ | Активность, пБк |
| Ксенон-33 | 5,3 суток | |||
| Йод-131 | 8,0 суток | 50–60 | ||
| Цезий-134 | 2.0 г | 20–40 | ||
| Цезий-137 | 30 лет | 20–40 | ||
| Телур-132 | 78 ч | 25–60 | ||
| Стронций-89 | 52 суток | 4–6 | ||
| Стронций-90 | 28 лет | 4–6 | ||
| Барий-140 | 12,8 суток | 4–6 | ||
| Цирконий-95 | 1,4 ч | 3,5 | ||
| Молибден-99 | 67 ч | Более 3,5 | более 168 | |
| Рутений-103 | 39,6 суток | Более 3,5 | более 168 | |
| Рутений-106 | 1 г | Более 3,5 | более 73 | |
| Церий- 141 | 33,0 суток | 3,5 | ||
| Церий-144 | 285 суток | 3,5 | ||
| Нептуний-239 | 2,4 г | 3,5 | ||
| Плутоний-238 | 86 лет | 3,5 | 0,035 | |
| Плутоний-239 | 24400 лет | 0,85 | 3,5 | 0,03 |
| Плутоний-240 | 6580 лет | 1,2 | 3,5 | 0,042 |
| Плутоний-241 | 13,2 г | 3,5 | ||
| Кюрий- 242 | 163 суток | 3,5 | 0,9 |
Резкое уменьшение выбросов через 10 дней после аварии объяснялось быстрым охлаждением топлива по мере того, как остатки топлива прошли через нижний уровень защиты и вступили во взаимодействие с другими материалами в реакторе. После 6 мая выбросы были незначительными.
Химические и физические формы выбросов. Выброс радиоактивных материалов в атмосферу состоял из газов, аэрозолей и топлива, измельченного до микроскопических частиц.
Газообразные элементы, такие как криптон и ксенон, практически полностью оказались выброшенными в атмосферу из ядерного топлива. Помимо того, что йод встречался в газообразной форме и в форме частиц, на месте аварии был также обнаружен органически связанный йод. Всего было выброшено от 50 до 60% йода из реактора в атмосферу. Другие летучие элементы и смеси, такие как цезий и теллур, вместе с аэрозолями были выброшены в воздух отдельно от частиц топлива. Пробы воздуха показали наличие частиц этих элементов размером от 0,5 до 1 мм.
Загрязнение территории радионуклидами оказалось неравномерным, так как в течение первых 10 суток выбросы происходили периодически, а ветер неоднократно менял свое направление (рис.3.3, 3.4).
Основной вклад в радиоактивное загрязнение местности Республики Беларусь в первые дни после аварии внесли йод-131,132, телур-132, другие короткоживущие радионуклиды рутений-103, барий-140 и другие (рис.3.2). Позже стали доминировать цезий-134 и цезий-137 (рис.3.2). 25% от общего количества выброшенных радионуклидов составлял йод-131. Практически вся территория Республики Беларусь была загрязнена йодом-131 (рис.3.3). На отдельных участках территории республики активность йода-131 в почве достигала 37000 кБк/м 2 (1000 Кu/км 2 ). Являясь бета - и гамма - излучателем (рис.3.5.), находясь в аэрозольном состоянии, он нанес основной удар по щитовидной железе людям с дефицитом йода. Он легко проникает в овощи, ягоды, молоко. Период биологического полувыведения — 138 суток. Другие коротко живущие радионуклиды существенного вклада в облучение людей не внесли. После распада йода-131 (его период полураспада составляет 8,05 суток) и других короткоживущих радионуклидов основными источниками радиоактивного загрязнения местности в Республике Беларусь в настоящее время остались:
· цезий-137 — загрязнил 23% территории республики (46450км 2 );
· стронций-90 — загрязнил 10% территории республики (4230 км 2 );
· плутоний-239 — загрязнил 2% территории республики (430 км 2 ).
Степень загрязнения в отдельных местах составила от 1 до 200 Кu/км 2 .
Схема радиоактивного загрязнения местности цезием-137 на январь 2000 года представлена на рис.3.4. Радиационное загрязнение местности в настоящее время создают выше перечисленные радионуклиды и продукты их распада (рис.3.5, 3.6).
В результате первоначального радиоактивного загрязнения цезием-134, 137, стронцием-90 и плутонием-239 в зонах загрязнения оказалось 3668 населенных пунктов с населением более 2 млн. человек, в том числе 500 тыс. детей. Полностью оказались радиоактивно загрязненными Гомельская и Могилевская области, 10 районов Минской области, 6 районов Брестской области, 6 районов Гродненской области и 1 район Витебской области.
Примечание: на схеме отмечены только крупные загрязненные радионуклидами участки местности.
На территории Республики Беларусь плотность радиоактивного загрязнения составила от 1 до 200 Кu/км 2 . Распределение жителей по зонам на январь 1996 г. составило:
· 1–5 Кu/км 2 — более 1 млн. 400 тыс. человек;
· 5–15 Кu/км 2 — примерно 700 тыс. человек;
· 15–40 Кu/км 2 — 120 тыс. человек;
· Более 40 Кu/км 2 — около 10 тыс. человек.
Примечание: из территорий с активностью более 40 Кu/км 2 после аварии на ЧАЭС население было выселено, но часть из них была снова заселена мигрантами из СНГ. Всего было отселено 135 тысяч человек.
Распределение населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях, по областям показано на рис. 3.6.
Дадим краткую характеристику основным оставшимся радионуклидам и продуктам их распада.
Цезий-137. Это щелочной металл серебристо-белого цвета, мягкий, тягучий. В воздухе моментально воспламеняется. В природе входит в состав отдельных минералов. Хорошо сорбируется почвами (особенно черноземами). Бета- и гамма-излучатель (рис.3.7). На территорию республики выпал в виде дисперсных частиц размером от 2 мкм до нескольких сотен мкм.
Цезий-137 закрепляется в бедных калием почвах, а в почвах богатых органикой хорошо усваивается корневой системой и легко передвигается в самих растениях. Цезия много в хлебе, стеблях картофеля, в зелени и других растениях. В водной среде процессы миграции цезия идут интенсивнее, поэтому в рыбе он накапливается в значительных количествах.
В организм человека поступает через желудочно-кишечный тракт. Легко всасывается в желудочно-кишечном тракте (50%–80%) и свободно циркулирует в составе крови по всему телу. Основная часть цезия накапливается в мышцах (80%), в костях — (8%). Выводится из организма с мочой, калом и потом. Период биологического полувыведения из организма взрослого человека — до 3-х месяцев, у детей до 15 лет — 50 суток, до 5 лет — 20 суток.
Аналогичное накопление радионуклидов происходит и у животных, но у коров большая часть цезия переходит в молоко, у кур - в яйца. По химическим свойствам цезий-137 близок к калию и является его конкурентом (если в организме дефицит калия, усваивается цезий). При попадании в организм человека вызывает лейкемию, рак молочной железы, печени, подавление системы кроветворения, угнетение костного мозга, опухоли кожи. При попадании на кожу цезий всасывается по кровеносным и лимфатическим капиллярам, период биологического полувыведения его из кожи равен одним суткам.
Стронций-90. Это серо-белый металл, легкий, ковкий, пластичный.
Обладая хорошей растворимостью, стронций легко вымывается из почвы и попадает в водоемы, где активно накапливается гидробионтами.
Стронций-90 конкурирует с кальцием, поэтому у человека и животных избирательно накапливается в костях, но некоторое накопление происходит в почках, слюнной и щитовидной железах, в легких, откладывается также на стенках сосудов, способствует интенсивному отложению солей. Больше стронция откладывается в молодых костях.
Процент всасывания стронция зависит от ряда факторов:
· возраста (у детей процент всасывания выше);
· физиологического состояния организма (период беременности, лактации);
· приема витамина D (витамин ускоряет всасывание стронция);
· количества поступающего в организм кальция (чем больше поступает кальция, тем меньше всасывается стронция);
· пола (у мужчин всасывание идет активней).
У кур стронций переходит в скорлупу яиц, у коров значительная часть переходит в молоко. Вызывает заболевания различными видами рака, катаракту глаз. Период биологического полувыведения –– около 20 лет.
Плутоний-239. Это металл серого цвета. Альфа-излучатель. Обладает также слабым гамма-излучением и мягким рентгеновским излучением. Период полураспада –– 24065 лет (рис.3.9). Особо опасен при попадании в органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и на поврежденную кожу. При дефиците кальция и стронция избирательно накапливается в костях, но при попадании в кровеносное русло 45% плутония задерживается в печени, откуда половина выводится только через 20 лет. Однако, на практике уже через 2–3 месяца возникает цирроз печени. Плутоний также аккумулируется в скелете и в лимфатических узлах. Плутоний-239 подавляет систему кроветворения и иммунную систему. На территории республики плутоний-239 выпал только в Брагинском, Светлогорском и Рогачевском районах.
Америций-241. Америций-241 является продуктом распада плутония-241 (рис.3.10), альфа - и гамма - излучатель. На территорию Республики Беларусь плутония-241 выпало незначительное количество (меньше чем плутония-239). Однако наряду с цезием-137 и стронцием-90 он будет представлять значительную угрозу здоровью людей. Этот элемент опасен тем, что в отличие от других радионуклидов, обладает очень жестким гамма - излучением. Это означает, что излучение будет пронизывать человека насквозь, оно более опасно, чем рентгеновское излучение.
Кроме того, опасность америция-241 состоит в том, что он хорошо растворяется в воде. Это означает, что он будет активно поступать в организм человека с водой, растительной пищей, с животными продуктами. Учитывая, что америций-241 имеет большой период полураспада (432 года), то будет представлять опасность тысячи лет.
Америций-241 обладает еще одним важным свойством. Для его цепной реакции требуется небольшая критическая масса, которая исчисляется микрограммами (в то время как для урана или плутония — килограммами). Микровзрывы опасны и для биологического мира, и для защитных сооружений.
По своему воздействию на организм человека он аналогичен плутонию-239, но с более тяжелыми последствиями, связанными с микровзрывами.
Плутоний-241
Особенности миграции радионуклидов и прогнозирование радиоактивного загрязнения местности
А1 = кД n , (3.1)
где к — коэффициент пропорциональности, характерный для данного вида радионуклида. Когда активность сосредоточена на поверхности частицы, то n = 2, а по всему объему — n = 3. Наличие таких частиц и обусловило особенности миграции радионуклидов.
Для случая выброса радионуклидов на ЧАЭС спад радиоактивности подчиняется Закону:
Аt = 0,5 Ао [1 + erf (К ½ [a1] llLl llL:Ln(t/T))], (3.2)
где Ао и Аt — активность продуктов деления в момент аварии и по истечении времени t после аварии, Кu;
T — время, в течении которого начальная активность смеси радионуклидов уменьшится в 2 раза;
К ½ — параметр нормально-логарифмического закона распределения равный: К 1/2 = 1/2 1/2 d; где d — среднеквадратическое распределение.
Для реактора РБМК параметр Кснижается с 0,1766до 0,1485. Расчеты показывают, что радиоактивный спад продолжается много месяцев и даже лет.
Особенности радиоактивного загрязнения местности Республики Беларусь во многом обусловлены не только видами радионуклидов, но и физико-химическими процессами, определяющих элементарные акты загрязнений.
Для прогнозирования последствий радиоактивного загрязнения местности очень важно знать особенности миграции радионуклидов. Миграция радионуклидов может быть по воздуху, в почве и водоносных системах. Различают вертикальную и горизонтальную миграцию. На миграцию радионуклидов влияют следующие факторы:
· химическая природа изотопов;
· условия выпадения радионуклидов и количество атмосферных осадков;
· режим существования почво - растительного комплекса;
· антропогенные воздействия на почву: ее влажность, интенсивность промывного режима;
· особенности минерального и органического состава почвы и др.
Вертикальная миграция радионуклидов в почве. Поверхностное заражение почвы происходит в основном за счет адгезии и адсорбции.
Адсорбция может быть физическая и химическая. При физической адсорбции радионуклид сохраняет свою индивидуальность, а проникает в вещество за счет межмолекулярного взаимодействия. Химическая адсорбция возникает за счет химического взаимодействия и образования нового химического соединения.
Радионуклиды могут проникать в глубину почвы и за счет диффузии. При этом диффузия в различных грунтах разная.
Радионуклиды проникают в почву и в результате смыва дождевыми или талыми водами, через микропоры в почве.
По мере миграции радионуклидов в вертикальной плоскости происходит изменение и радиоактивности. Исследования показывают, что в Республике Беларусь радионуклиды цезия и стронция сосредоточены в основном в слое 5–20 см. Процесс миграции радионуклидов в вертикальной плоскости медленный и в среднем каждые 20 лет количество радионуклидов будет уменьшаться в 2 раза для двадцати сантиметрового слоя.
Таким образом, за счет миграции радионуклидов уменьшается плотность, но увеличиваются площади радиоактивного загрязнения, одновременно идет медленный процесс спада радиоактивности за счет естественного распада радионуклидов. В стоячих водоемах идет процесс накопления радионуклидов в донных отложениях и биоте. Хорошо растворимые в воде стронций-90 и америций-241 будут представлять все большую опасность для биологического мира.
РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ЧАЭС: ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Всем хорошо известно о крупнейшей техногенной аварии прошлого столетия, произошедшей 30 лет назад на Чернобыльской АЭС. Одним из важнейших последствий этой аварии явилось масштабное радиоактивное загрязнение зоны не только вокруг самой АЭС, но и распространение радиоактивного следа далеко за пределы Украины. Россия также попала под воздействие радиоактивного выброса. Ряд областей был подвержен серьёзному радиоактивному загрязнению. Всё это не могло не сказаться на состоянии окружающей среды, сельского хозяйства и здоровья людей. В результате возник ряд проблем, для решения которых потребовалось не одно десятилетие.
Несмотря на то, что с момента взрыва на ЧАЭС прошло уже более четверти века, последствия радиоактивного загрязнения от катастрофы проявляются до сих пор и становится уместным вопрос: а возможна ли жизнь после аварии на этой территории?
Характеристика радиоизотопного состава выброса Чернобыльской АЭС
Авария на ЧАЭС отнесена к максимальному 7-му уровню радиационной опасности по международной шкале INES. Одним из самых неблагоприятных для окружающей среды последствий от взрыва на ЧАЭС стало загрязнение окружающей среды большим количеством радиоактивных изотопов.
В атмосферу и стратосферу вылетело огромное количество искусственных радионуклидов в виде горячих частиц с трансурановыми элементами, аэрозолей с радиоизотопами Cs, Sr, I и других радиоактивных газов. В нижней части выбросов были тугоплавкие частицы ядерного топлива, в верхней – легкоплавкие аэрозольные (изотопы цезия, стронция и др.) и газовые (изотопы йода, инертных газов, водорода и др.). По разным оценкам, вылетело от 3 до 40% существовавшего в реакторе ядерного топлива [2].
Полный радиоизотопный состав выброса Чернобыльской АЭС, включающий важнейший радионуклиды, представлен в таблице 1 [6].
Из приведённого перечня радионуклидов следует, что из всего их набора через 2 – 3 года значимыми остались лишь 90 Sr, 137 Cs, 238 Pu, 241 Am, 240 Pu, 239 Pu, а с учётом плохой летучести стронция, его соединений и трансурановых радионуклидов далее 60 км от аварийного реактора основными остаются только изотопы цезия [1].
Из всех изотопов наиболее опасными являются 239 Pu, 137 Cs, 131 I.
Наиболее опасным является 239 Pu, его ничтожные содержания в 100 мкг/л являются смертельными для человека. Токсичность 239 Pu в 2-4 раза выше, чем у других трансурановых изотопов. Поэтому весьма низкими являются предельно допустимые концентрации Pu в атмосферном воздухе (4,8*10 -10 мкг/л) и питьевой воде (3,5* 10 -9 мкг/л). [2].
Таблица 1. Радиоизотопный состав выброса Чернобыльской АЭС
Нуклид
Период полураспада
Активность выброса (ПБк)
Осталось менее 0,1%
Часы
Дни
Годы
После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1,0 МКи 137 Cs. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС. От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни [7].
Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность – 137 Cs плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему. Поэтому еще в доаварийные времена содержание этого радионуклида в выращенной здесь продукции было в 35 – 40 раз выше, чем в центральных районах страны. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не из-за опасно высокого радиационного фона – там стало невозможным ведение сельского хозяйства [7].
Выпавший после аварии на ЧАЭС на почву 137 Сs прочно удерживается в верхнем гумусированном слое. Со временем происходят его физико-химические превращения, осуществляется миграция по почвенному профилю, накопление растительностью. Для цезия характерно поглощение минеральной частью почв. Элемент внедряется в кристаллические решетки глинистых минералов, прочно связываясь там самой тонкодисперсной частью почвы [7].
Из почв 137 Cs активно поглощается растениями, поскольку является геохимическим аналогом биофильного калия. В растения может поступать от 0,1 до 1% от всего почвенного объема этого радионуклида. Далее по трофической цепи он легко достигает человека. [2].
Геохимическая подвижность радиоактивного стронция больше, чем 137 Cs, поскольку последний хорошо фиксируется глинистыми минералами почв, замещая кальций. 90 Sr вместе с Ca активно участвует в обмене веществ у растений и накапливается в корнеплодах, бобовых и зерне, попадая в организм человека с хлебом. Период полувыведения его из организма составляет 50 суток, 15% выводится очень медленно. [2].
Из 6 радиоизотопов йода следует выделить 131 I с периодом полураспада 8,04 сут. 131 I весьма подвижен в приповерхностной зоне и активно участвует в растительных и животных биоценозах. Несмотря на малый период полураспада, 131 I чрезвычайно важен в бальнеологическом отношении. Он легко поступает с воздухом и водой в организм и в течение нескольких часов накапливается в щитовидной железе, вызывая негативные последствия [2].
Стоит отметить, что продуктами распада 241 Pu является 241 Am, и это единственный радионуклид в зоне загрязнений от чернобыльской аварии, концентрация которого возрастает, достигнет максимальных значений через 50 – 70 лет после аварии, когда его концентрация на земной поверхности увеличится почти в десять раз. В результате такого распада территории, на которых уровень гамма-облучения был низким, вновь становятся опасными [3].
После аварии были выделены две группы чернобыльских выпадений: газоконденсатные выпадения, включавшие мелкие аэрозоли летучих радионуклидов и в меньшей степени радионуклидов со средней летучестью, оставшаяся часть радионуклидов со средней летучестью, тугоплавкие элементы и топливные частицы [5].
Радиоактивные аэрозоли из первой группы выпадали в основном с дождями на большой территории в границах Украины, Белоруссии и центральных областей Европейской части России, образуя сложную картину загрязнения местности [5].
В свою очередь, выпадение топливных частиц и тугоплавких радионуклидов произошло в основном в ближней 30-километровой зоне аварии, вследствие чего радионуклиды плутония не сыграли важной радиологической роли для населения за пределами 30-километровой зоны. Основная часть выпадений со значимым вкладом изотопов стронция также была сосредоточена вблизи ЧАЭС, хотя и были отмечены отдельные участки с повышенными уровнями загрязнения 90 Sr на территории Украины и Белоруссии за пределами этой зоны [5].
Распространение радиоактивных веществ из разрушенного реактора происходило главным образом в различных слоях тропосферы и в силу меняющихся метеорологических условий в различных направлениях. Атмосферные выпадения на Европейском континенте в апреле – мае 1986 г. из-за постоянно меняющейся синоптической обстановки создали исключительно мозаичную картину загрязнения приземного слоя воздуха и земной поверхности. В этот период ведущим фактором, характеризующим радиационную обстановку на большинстве территорий, был изотоп 131 I, а критическим путем воздействия (там, где начался пастбищный выпас скота) стала молочная цепочка. В рамках существовавшей в те годы системы радиационного мониторинга Гидромета СССР были осуществлены измерения концентрации 131 I в атмосферном воздухе и активности выпадения этого нуклида на поверхность почвы [5].
Построенная на этих данных карта-схема плотности загрязнения территории Европейской части СССР (ЕТС) 131 I в Ки/км 2 (37 кБк/м 2 ) по состоянию на 15 мая 1986 г. представлена на рисунке 1.
Из рисунка видно, что значительная часть территории России, Украины и Белоруссии оказалась загрязненной 131 I на уровне, превышающем 5 Ки/км 2 (185 кБк/м 2 ).
В долгосрочном плане основным дозообразующим радионуклидом на большей части чернобыльского следа, в том числе и в РФ, стал 137 Cs (период полураспада 30 лет). Как следует из данных таблицы 1, общий выброс 137 Cs оценивается на уровне 85 ПБк, в том числе около 19 ПБк (22 %) выпало на территории России. Карта радиоактивного загрязнения 137 Cs территорий Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей России, в наибольшей степени подвергшихся радиационному воздействию после аварии на Чернобыльской АЭС, представлена на рисунке 2 [5].
Рис. 1. Карта-схема загрязнения территории ЕТС 131 I, построенная по данным измерений его выпадений на планшеты и результатам реконструкции по выпадениям 137 Cs ( 131 I, Ки/км 2 на 15 мая 1986 г.) [5]
Рис. 2. Плотность загрязнения местности 137 Cs в результате аварии на Чернобыльской АЭС по состоянию на 1986 г. [5]
Современная радиоэкологическая обстановка на территориях РФ, пострадавших от загрязнения радиоизотопами
В силу своей наибольшей летучести, по сравнению с другими радиоактивными изотопами, дальше всех распространился радиоизотоп 137 Cs, достигнув территории РФ и создав угрозу радиоактивного загрязнения в нескольких областях [4].
В результате аварии на Чернобыльской АЭС 19 субъектов РФ оказались загрязненными 137 Cs с уровнями загрязнения более 1 Ки/км 2 . Общая площадь загрязнения на 1986 г. составила 65050 км 2 . К 2006 году площадь загрязнения 137 Cs составила 31120 км 2 , т.е. за 20 лет уменьшилась в два раза. На начало 2006 года в 15 субъектах РФ находилось 3234 населенных пункта с уровнем загрязнения 137 Cs более 1 Ки/км 2 [4].
На территории Брянской области наибольшему воздействию подверглась западная часть области, а именно Новозыбковский и Клинцовский районы. На отдельных участках плотность загрязнения 137 Cs составляла более 40 Ки/км 2 . После аварии плотность загрязнения 137 Cs на большей части территории области составляла 1 – 5 Ки/км 2 , уровни были чуть ниже в центральной части – от 0,1 до 0,5 Ки/км 2 , западная же часть области оказалась самой загрязнённой. В настоящее время на территории области сохраняется плотность загрязнения 137 Cs со значением до 40 Ки/км 2 . Однако стоит отметить, что для юга области значения уменьшились в 5 раз (с 5 Ки/км 2 до 1Ки/км 2 )[1].
Что касается Калужской области, то там от 137 Cs пострадал юг области – в 1986 году плотность загрязнения этих территорий 137 Cs достигала 15 Ки/км 2 , в остальной же части области уровни не превышали 0,5 – 0,2 Ки/км 2 . В настоящее время на территории Калужской области наблюдается низкий уровень загрязнения 137 Cs за исключением Ульяновского района, где уровень загрязнения достигает 15 Ки/км 2 [1].
Большая часть Орловской области получила значительную дозу 137 Cs: в 1986 году почти на всей территории области (за исключением Ливенского района) плотность загрязнения 137 Cs достигала 15 Ки/км 2 . Что касается современной радиоэкологической обстановки на территории Орловской области, то она заметно улучшилась: на большей части области загрязнение не превышает 0,5 Ки/км 2 , кроме Болховского, Дмитровского районов и некоторых незначительных участков[1].
Две третьих Тульской области были значительно загрязнены радионуклидом 137 Cs. Для южной и центральной части области (до Тулы) характерна плотность загрязнения от 0,5 до 5 Ки/км 2 . Наибольшей загрязненностью характеризуется полоса, протягивающаяся с запада на восток от дер. Будоговищи до пос. Дубовка, – 5 – 15 Ки/км 2 , однако в настоящее время только на территории Плавского района наблюдается уровень загрязнения 137 Cs, равный 15 Ки/км 2 [1].
Хотелось бы отметить, что самоочищение территории помимо процессов радиоактивного распада сопровождается процессами проникновения радиоактивного цезия вглубь почв, горизонтального перемещения цезия, сорбированного на почвенных частицах, и отчуждения его с урожаем. Наблюдения показали, что значимость горизонтальной миграции радионуклидов весьма мала – в большинстве случаев она не приводила к измеряемому переносу радионуклидов между ландшафтными комплексами. Вертикальная миграция за счет естественных процессов протекала на различных ландшафтах с различной скоростью в зависимости от типов почв и степени их увлажнения, но только на лесных и луговых ландшафтах смогла сыграть заметную роль. На пахотных угодьях, в личных подсобных хозяйствах и населенных пунктах основной вклад в процессы вертикальной миграции оказывали механические перемещения цезия с почвой и грунтом [5].
В естественных условиях темпы снижения уровней радиоактивного загрязнения почв составляют чуть более 3% в год. Наблюдаемое в зонах радиоактивного загрязнения более интенсивное снижение мощности дозы гамма-излучения и уровней поступления радионуклидов в организм человека определяются степенью антропогенной активности. И если для лесных массивов эффективный период полувыведения 137 Cs из биологического круговорота составляет 25–27 лет, то на пашне и в личных огородах он снижается до 12–16 лет, а в селитебных зонах с численностью от 100 до нескольких тысяч человек эффективный период полувыведения составляет уже 6–8 лет [5].
Прогноз уровней радиационного загрязнения на территории Брянской, Калужской, Орловской и Тульской областей
Многолетние исследования показали, что характер изменения радиационной обстановки в результате аварии на ЧАЭС на территории РФ предсказуем и стабилен. В связи с этим является возможным спрогнозировать изменения радиационной обстановки на загрязнённых территориях через 20 лет, 30 лет и т.д.
На основе расчётов сделан прогноз ожидаемой плотности загрязнения 137 Cs территории Брянской области: ожидается, что к 2056 году на большей части области будут наблюдаться низкие уровни загрязнения 137 Cs (менее 0,5 Ки/км 2 ),радиоактивный след в западной части снизится до 15 Ки/км 2 [1].
Прогнозируется, что к 2056 году три четверти Калужской области будут иметь плотность загрязнения 137 Cs не выше 0,1 Ки/км 2 за исключением южной части, где уровень снизится до 5 Ки/км 2 [1].
Что касается Орловской области, то здесь ожидается, что к 2056 году плотность загрязнения 137 Cs не будет превышать 0,5 Ки/км 2 за исключением отдельных районов (Болховский район) [1].
Согласно прогнозу, к 2056 году плотность загрязнения территории Тульской области 137 Cs не будет превышать 1 Ки/км 2 , за исключением зоны от дер. Будоговищи до пос. Дубовка (до 5 Ки/км 2 ) [1].
Результаты прогноза показывают, что уровни загрязнения более 40 Ки/км 2 исчезнут на территории РФ в 2049 году (табл. 2) [1]; крупные пятна площадью более 10 км 2 с такими уровнями не наблюдаются уже с 2006 года.
Таблица 2. Год исчезновения повышенного и высокого загрязнения местности цезием-137 на Европейской части территории России
Субъект РФ
Уровень радиоактивного загрязнения, Ки/км 2
Взрыв на четвертом энергоблоке Чернобыльской атомной электростанции стал одним из крупнейших техногенных катастроф XX, которая сильно ударила по репутации атомной энергетики. После катастрофы в течение 16 лет в странах Европы и Северной Америки не построили ни одной атомной электростанции, в России было заморожено строительство 10 АЭС.
Авария на Чернобыльской АЭС во многих источниках позиционируется как первая в истории человечества авария на атомной электростанции. Однако это не так. По словам почетного главного конструктора ЦНИИ РТК Евгения Юревича, эту аварию советское руководство не смогло скрыть:
Взрыв на энергоблоке произошел ночью 26 апреля 1986 года. Специалисты, изучающие аварию выявили несколько причин, совокупность которых и привела к катастрофе: технические недоработки реактора, ошибки персонала, халатность заместителя руководителя главного инженера ЧАЭС Анатолия Дятлова, который отказывался верить в то, что взорвался реактор, так как на тот момент считалось, что это теоретически невозможно.
Радиоактивные вещества были выброшены как в сам момент взрыва, так и в течение длительного времени после. Это объясняется тем, что после взрыва активная зона реактора была открыла, горел графит и радиоктивные вещества продолжали выделяться в атмосферу. В докладе, подготовленном советскими специалистами для Международного агентства по атомной энергии выделялось четыре стадии выбросов:
- На первой в атмосферу произошел выброс диспергированного топлива из реактора. Состав радионуклидов соответствовал составу в облученном топливе и включал в себя изотопы урана, плутония, иода-131, цезия-134, цезия-137, стронция-90, теллура;
- Вторая стадия длилась с 26 апреля по 2 мая 1986 года. Мощность выбросов уменьшалась благодаря работе ликвидаторов, которые тушили графит. Состав радионуклидов оставался таким же. За пределы реактора выбрасывалось мелкодиспергированное топливо.
- На третьей стадии увеличилась мощность выбросов продуктов деления. В начале выносился преимущественно йод, затем состав опять приблизился к составу облученного топлива.
- На четвертой стадии – после 6 мая – количество выбросов начало резко сокращаться из-за действий ликвидаторов и ряда химических процессов на месте аварии. Как отмечается в докладе, 6 мая объем выбросов был в 80 раз меньше, чем 5 мая, и в 120 раз меньше, чем 26 апреля.
Выбросы 26 апреля составили 14⋅1018 Бк или 380 млн кюри, что в 400 раз больше, чем радиационный выброс в Хиросиме. Однако сравнивать две этих трагедии не совсем корректно. В Хирасиме порядка 700 грамм урана стали источником излучения, тогда как в Чернобыле АЭС была рассчитана на 180 тонн радиоактивного топлива, а непосредственно реакция затронула по некоторым данным 2 тонны урана.
Состав излучения на ЧАЭС
У урана есть несколько радиоактивных изотопов – уран-238 (период полураспада -4,4 млрд лет) и уран – 235 ( полураспад – 0,7 млрд лет). Ядовит, в человеке при длительном контакте способен вызывать различные заболевания, в особенности почек и печени. Радиоактивен, однако из-за очень долгого периода полураспада, его радиоактивность не так сильна. В частности, альфа-излучения урана-235 не способно преодолеть ороговевшую человеческую кожу.
Плутоний
Плутоний-238 и Плутоний-239 – радиоактивные элементы, по степени своей опасности превосходящие уран. Частицы плутония откладываются в скелете (45%), печени (45%) и других органах. Биологический период полувыведения из костей – 100 лет, из печени – 40 лет. Максимальным безопасным количеством плутония, попавшего в организм человека, считается 0,0075г. При этом плутоний представляет серьезную опасность, только если источник попал внутрь организма – с пищей или водой. Альфа-излучение плутония достаточно слабое и не способно поразить человека. Самым опасным является вдыхание плутония, так как он оседает в легких.
Йод-131
Радиоактивный изотоп с периодом полураспада 8,04 суток. Полный распад – 80 суток. Попадает в организм с воздухом и скапливается в щитовидной железе. После аварии на Чернобыльской АЭС у 4 тысяч человек был диагностирован рак щитовидной железы. 15 человек скончались, в остальных случаях удаление щитовидной железы прекратило болезнь. Как отмечают специалисты, в основном йод-131 попадал в организм людей с радиоактивной пищей, например, с молоком, мясом или овощами, которые подверглись заражению. Причиной заболеваний в большинстве случаев было легкомысленное отношение людей к радиации и непонимание, почему они не могут употреблять в пищу продукты, выращенные у себя во дворе.
Цезий
Цезий-137 – радионуклид, в большом количестве выпавший после аварии на Чернобыльской АЭС. Период полураспада цезия – 30 лет, полного распада – 300 лет. Цезий накапливается в организме человека, в тканях, в кишечнике. Легко смывается водой. Всасывается в кровь и приводит к саркоме. Время биологического выведения цезия из организма составляет от 40 до 200 суток. Радионуклиды цезия-137 после аварии распространились по всей планете, половина всего объема выпала на территории России, Украины и Белоруссии. Цезий-137 содержится в животных, растениях, грибах, почве.
Цезий-134 – более опасный элемент с сильным гамма-излучением, аккумулируется в почве и воде.
Теллур
Теллур-128 – радионуклид с самым долгим периодом полураспада – 2,2 септиллиона лет. Это в 160 триллионов раз больше, чем предположительный возраст Вселенной.
Америций-241
Один из основных загрязняющих элементов на территории зоны отчуждения. Из-за того, что Амерций-241 является продуктом распада других изотопов, его концентрация спустя 33 года после катастрофы выросла в 20 раз. Амерций залегает в верхних слоях почвы, заражению подвержены животные. Период полураспада Амерция-241 превышает 400 лет.
Стронций-90
Радионуклид, по своим свойствам похожий на кальций. Накапливается в костях. Его находили в зубах детей, которые жили на территории ядерных испытаний и ядерных аварий.
Экологические последствия аварии на Чернобыльской АЭС
От прямых последствий взрыва на ЧАЭС от радиации погибло около 50 человек. Еще 2 человека погибли непосредственно в момент взрыва от механических повреждений. Также есть данные, что до 2004 года от возможных последствий облучения погибло еще 4 тысячи человек, однако с полной уверенностью утверждать, что такая связь есть, нельзя. Впрочем, есть и другое мнение: согласно исследованию Greenpeace, от последствий Чернобыльской катастрофы погибло около 200 тысяч человек. Мнение российской официальной науки с этим, однако, не согласуется.
После взрыва ветер разнес радиоактивную пыль не только по территории СССР, но и Европы и Америки. Научные сотрудники одной из арктических баз рассказывали, что узнали об аварии спустя день, потому что начал зашкаливать штатный дозиметр. Информации о взрыве в СМИ тогда еще не было.
Арутюнян также отметил, что влияние радиации на флору и фауну в целом оказалось в 100 раз меньшим, чем на людей. Пострадали только те животные и растения, которые получили сверхбольшую дозу радиации в короткие сроки.
Например, в 1988 году в Белоруссии был создан Полесский государственный радиационно-экологический заповедник, который включил в себя территории трех районов Гомельской области, вошедших в зону отчуждения. Непосредственной целью создания заповедника было изучение влияния радиации на живые организмы. Однако на территории заповедника удалось воссоздать редкие виды животных, в частности, зубра.
Как отмечает BBC, в 2014 году ученые разместили на зараженных территориях 42 видеокамеры, которые реагируют на движение. Согласно наблюдениям ученых, некоторые отклонения в здоровье животных наблюдаются: среди птиц чаще встречаются альбиносы, срок жизни животных несколько уменьшился, грызуны дают меньшее потомство. Однако глобально высокий радиационный фон не оказывает губительного влияния на флору и фауну.
"Кажется, в среднесрочной перспективе, присутствие человека и продукты его жизнедеятельности оказывают на дикую природу значительно более негативный эффект, чем атомная катастрофа", - приводит BBС слова испанского ученого-биолога Германа Орисаола.
Однако, в ряде районов Украины пробы коровьего молока выдавали превышение нормы цезия-137 в 3,5 раза. В целом радиация поразила 3 млн гектар сельскохозяйственной земли.
Если говорить о влиянии на людей, в российские исследователи утверждают, что в зоне радиационного поражения в общей сложности проживает порядка 2,3 млн человек. Однако уровень заболевания онкологией среди них не превышает средние показали по стране. Кроме того, по словам Арутюняна, у многих жителей этих опасных зон фиксировалось излучение, которое было значительно меньше нормативных фоновых значений.
Чернобыль сейчас
В настоящий момент на территории Чернобыля проживает свыше тысячи человек. Это сотрудники электростанции и рабочие-вахтовики и ученые. Кроме того, на территории зоны отчуждения живут самоселы – люди, которые отказались уезжать с зараженной территории и покидать свои дома. По состоянию на 2017 год на территории их находилось 84 человека. Обычно, это пожилые люди, которые живут в заброшенных селах по 10 человек. Однако бывают люди, которые живут по одному.
На территорию зоны отчуждения ежегодно приезжает свыше 70 тысяч туристов, в основном, из Европы и США. Сейчас радиационный фон в Чернобыле составляет 16 мкР/ч, в Припяти 94 мкР/ч, в Рыжем лесу – 123 мкр/Ч, в непосредственной близости к энергоблоку – 239 мкР/ч. Норма – 30 мкР/ч.
Отметим также, что сейчас активно обсуждается предложение по созданию на территории зону отчуждения биосферного заповедника с разными зонами доступа: для ученых и туристов.
«В результате Чернобыльской катастрофы природа зоны "защищена радиацией". И это хороший шанс для восстановления природы на значительных территориях, которые выполняют функцию барьера для радиации, работают зелеными легкими и выполняют ряд экосистемных функций по очистке воздуха, воды, сохранению климата и поглощению углекислого газа. Кроме того, река Припять – это резервный источник воды. Проект биосферного заповедника является привлекательным, потому что условия ведения хозяйства и охраны природы для биосферных заповедников – гибкие и функциональные, их разрабатывала ЮНЕСКО. Проект предусматривает поддержание традиционного ведения хозяйства на определенных территориях, а с другой стороны – сохранение природы, научные исследования, мониторинг, образовательные проекты, информирование общества и координацию работы различных организаций на этой территории" – отметил украинский эколог Ярослав Мовчан.
Кроме того, сейчас ведется работы по строительству нового Саркофага над энергоблоком, так как старый был рассчитан до 2006 года. Он скрывает под собой почти 180 тонн радиоактивного топлива, облученные металлические конструкции, облученный графит и другие радиоактивные элементы. Бетонный саркофаг позволяет сократить излучение от ЧАЭС в 10 раз.
Мирный атом
Эксперты считают, что авария на ЧАЭС во многом затормозила развитие атомной энергетики вплоть до начала 2000-х годов. Однако авария на Фукусиме в 2011 году снова отбросила весь прогресс назад. После катастрофы радиационные нормы были значительно усилены. Сейчас в России норма по содержанию цезия-137 в молоке в три раза ниже, чем в Норвегии. При этом многие экологи отмечают, что с точки зрения выбросов и вреда, АЭС намного безопаснее ТЭЦ, и количество людей, погибших от заболеваний, связанных с попаданием в легкие угля и мелкодисперсной пыли с ТЭЦ в десятки раз превышает количество жертв атомных катастроф.
В первый день начала войны в Украине российские военные захватили Чернобыльскую АЭС. Вскоре после этого уровень радиации в месте расположения станции подскочил до 20 раз. Zerkalo.io изучило сведения украинских профильных структур и спросило физика-ядерщика Андрея Ожаровского, в чем может быть причина такого роста и что подобный уровень радиационного фон значит для человека.
Что произошло на Чернобыльской АЭС?
Один из датчиков, расположенных вблизи ЧАЭС, по состоянию на 20.00 этого дня показывал уровень гамма-излучения в 3,09 микрозиверт в час, а уже в 21.50 — 65,5 микрозиверт в час. Эти показатели видны на скриншотах ниже. Еще в нескольких расположенных рядом точках скачок был до 58,8 и 54,2 микрозиверт в час.
Информацию о повышении уровня радиации подтверждает Государственная инспекция ядерного регулирования Украины.
Красными точками обозначены места превышения контрольных уровней дозы гамма-излучения. Фото со страницы Государственной инспекции ядерного регулирования Украины в Facebook
Что может быть причиной резкого роста радиации?
— Первое, о чем надо подумать, это что может сбоить датчик. Такое бывает часто. Но случается это, как правило, с одним датчиком. Здесь же мы видим несколько точек с резким ростом мощности дозы [излучения], — объясняет физик-ядерщик Андрей Ожаровский.
Он обращает внимание, что, судя по тому, как отражен мониторинг на сайте, система пополняется данными автоматически, независимо то того, кто в этот момент управляет объектами Чернобыльской АЭС.
— Я склонен предполагать, что это не сбой, а действительно такие показания. В этом случае это, скорее всего, свидетельствует об утечке. Насколько она серьезная, мы будем видеть, исходя из того, как долго она будет продолжаться, как далеко она будет распространяться. Это будет видно по данным датчиков. Если в течение нескольких следующих дней будет согласованный рост мощности дозы в других местах, значит, точно что-то протекает.
Эксперт назвал две наиболее вероятные причины резкого увеличения показателей. Первая версия эксперта в том, что в ходе военных действий были разрушены части системы станции.
— Это же не только четвертый блок (на нем в 1986 году случилась авария. — Прим. Zerkalo.io). Есть первый, второй и третий блоки, хранилище отработавшего ядерного топлива, а также радиоактивных отходов и различные строения. В 1—3 блоках, между прочим, сейчас находятся в стадии вывода из работы реакторы, и они [в отличие от четвертого блока] находятся без защитной оболочки. Там есть радиоактивный графит и другие опасные вещества, — говорит Андрей Ожаровский.
Вторая версия, говорит собеседник, в том, что какие-то системы, в том числе обеспечивающие безопасность, могли перестать функционировать в результате того, что сотрудники ЧАЭС не вышли на работу.
Известно, что в связи с введением в стране военного положения работать на объекте остался только оперативный персонал, необходимый для обеспечения работы площадки Чернобыльской АЭС. Об этом говорил исполняющий обязанности гендиректора станции Валерий Сейда.
Кроме того, на выросшие показатели может влиять нахождение на территории АЭС российских военных.
Если сравнить расположение датчиков, зафиксировавших скачок радиации, с расположением объектов ЧАЭС, то видно, что это не блоки станции, а другие строения. Скриншот карты Yandex
Как такой рост радиации влияет на людей?
Фоновое значение или безопасный уровень радиации считается около 0,2 микрозиверт в час. Часто используется равноценная этому показателю формулировка 20 микрорентген в час. В этом случае радиация не наносит организму человека никакого вреда.
От самого факта повышения радиационного фона в некоторых точках на объектах ЧАЭС люди не пострадают, отмечает Андрей Ожаровский. Последствия наступают уже после попадания радионуклидов в природу.
Читайте также: