Физические виды загрязнения. Радиоактивное загрязнение. Чернобыльская катастрофа и ее последствия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиоактивное загрязнение.

 

Одним из подвидов физического загрязнения является радиоактивное загрязнение.

 

Радиоактивность – совсем не новое явление, как до сих пор считают некоторые, связывая ее со строительством АЭС и появления ядерных боеприпасов. И радиоактивность, и сопутствующее ей ионизирующее излучение существовали на Земле задолго до зарождения на ней жизни.

Однако радиацию, как явление, человечество открыло всего сто лет тому назад. 
В 1896 г. французский ученый Анри Беккель положил несколько фотопластинок на стол, а сверху накрыл их минералом, содержащим уран. Когда проявил – обнаружил на них следы какого-то излучения. Позже этим явлением заинтересовалась Мария Кюри, молодой ученый химик, которая ввела в обиход слово «радиоактивность».

 

Радиоактивное загрязнение – это тип физического загрязнения, связанный с превышением естественного фона излучения из-за дополнительного попадания в окружающую среду радиоактивных элементов.

Радиоактивное загрязнение (заражение) местности происходит в двух случаях: при взрывах ядерных боеприпасов или при аварии на объектах с ядерными энергетическими установками

Основные источники  радиоактивного загрязнения - ядерные испытания и установки.

 

Но основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма.

Такой способ облучения  называют внутренним. Остальную часть вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения.  

 Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации . Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов. Нет такого места на Земле, куда бы не падал этот невидимый космический душ. Но одни участки земной поверхности более подвержены его действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи). Существеннее, однако, то, что уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана.  Всего за счет использования воздушного транспорта человечество получает в год коллективную эффективную эквивалентную дозу около 2000 чел-Зв.  

Земная радиация.  Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, это калий-40, рубидий-87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана-238 и тория-232долгоживущих изотопов, включившихся в состав Земли с самого ее рождения. Разумеется, уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. По подсчетам НКДАР ООН средняя эффективная эквивалентная доза внешнего облучения, которую человек получает за год от земных источников естественной радиации, составляет примерно 350 микрозивертов, т. е. чуть больше средней индивидуальной дозы облучения из-за радиационного фона, создаваемого космическими лучами на уровне моря.

 

Источники, использующиеся в медицине.

В настоящее время основной вклад  в дозу, получаемую человеком от техногенных источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением  радиоактивности. Во многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации. Радиация используется в медицине как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов. Как ни парадоксально, но одним из основных способов борьбы с раком является лучевая терапия. Понятно, что индивидуальные дозы, получаемые разными людьми, сильно варьируют от нуля (у тех, кто ни разу не проходил даже рентгенологического обследования) до многих тысяч среднегодовых <естественных> доз (у пациентов, которые лечатся от рака). Однако надежной информации, на основании которой НКДАР ООН мог бы оценить дозы, получаемые населением Земли, слишком мало. Hеизвестно, сколько человек ежегодно подвергается облучению в медицинских целях, какие дозы они получают и какие органы и ткани при этом облучаются. В принципе облучение в медицине направлено на исцеление больного. Однако нередко дозы оказываются неоправданно высокими: их можно было бы существенно уменьшить без снижения эффективности, причем польза от такого уменьшения была бы весьма существенна, поскольку дозы, получаемые от облучения в медицинских целях, составляют значительную часть суммарной дозы облучения от техногенных источников. Наиболее распространенным видом излучения, применяющимся в диагностических целях, являются рентгеновские лучи.

 
Источники, созданные человеком

За последние несколько десятилетий  человек создал несколько сотен  искусственных радионуклидов и  научился использовать энергию атома  в самых разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом. Индивидуальные дозы, получаемые разными людьми от искусственных источников радиации, сильно различаются. В большинстве случаев эти дозы весьма невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников оказывается во много тысяч раз интенсивнее, чем за счет естественных. Как правило, для техногенных источников радиации упомянутая вариабельность выражена гораздо сильнее, чем для естественных.

Кроме того, порождаемое ими излучение  обычно легче контролировать, хотя облучение, связанное с радиоактивным  и осадками от ядерных взрывов, почти  так же невозможно контролировать, как и облучение, обусловленное космическими лучами или земными источниками.  

 

 

Чернобыльская катастрофа

и её последствия.

 

Как я писала выше, радиоактивное загрязнение (заражение) местности происходит в двух случаях: при взрывах ядерных боеприпасов или при аварии на объектах с ядерными энергетическими установкам. На территории Украины, в городе Чернобыль, практически на границе с Россией и Белоруссией произошла одна из таких аварий.

 

В 01 ч. 24 мин. московского времени 26 апреля 1986 года на 4-ом блоке Чернобыльской АЭС последовали один за другим два взрыва, которые разрушили перекрытия, сорвали крышу со здания реактора, открыв его активную зону и выбросив в атмосферу большое количество уранового топлива, трансурановых элементов, продуктов деления, бетон, графит. Возник пожар. Радиоактивные вещества достигли высоты 1,8 км и начали перемещаться с воздушными потоками в северо-западном и северном направлении через западные и центральные районы Беларуси.

Во внешнюю среду поступило  радиоактивных веществ общей  активностью около 10 ЭБк (1Э=1018), в том числе 6,3 ЭБк радиоактивных благородных газов. Было выброшено 50-60 % йода и 30-35 % цезия, содержащихся в реакторе. По некоторым оценкам величина выброса считается более высокой.

Формирование радиоактивного загрязнения  Беларуси началось сразу же после взрыва реактора. 27-28 апреля 1986 года территория Беларуси находилась под влиянием пониженного атмосферного давления. 28 апреля во всех областях республики прошли дожди, носившие ливневый характер. С 29 апреля переместившиеся в северном направлении воздушные массы с радиоактивными выбросами в связи со сменой направления движения воздушных потоков начали перемещаться из Прибалтики на Беларусь. Такой перенос воздушных потоков сохранялся до 6 мая. С 8 мая произошло повторное изменение направления движения воздушных масс, и их траектория вновь проходила от Чернобыля в северном направлении.

Метеорологические условия движения радиоактивно загрязненных воздушных  масс с 26 апреля по 10 мая 1986 года в совокупности с дождями, особенно в конце апреля и начале мая, определили масштабность радиоактивного загрязнения территории Беларуси. Около 2/3 радиоактивных веществ в результате сухого и влажного осаждения выпали на ее территории.

Радиоактивные выбросы привели  к значительному загрязнению местности, населенных пунктов, водоемов. Загрязнение территории Беларуси свыше 37 кБк/кв.м по цезию-137 составило 23 % от всей площади республики. Эта величина для Украины составляет 5 %, России - только 0,6 % (рис. 1.1), что свидетельствует о намного более сложных и тяжелых последствиях чернобыльской катастрофы для Беларуси по сравнению с Россией и Украиной.

Повышение радиоактивности в результате катастрофы на ЧАЭС зарегистрировано на расстоянии десятка тысяч километров. На начальном этапе основной вклад в загрязнение природной среды и формирование дозовых нагрузок на население оказали цезий-137 (период полураспада 30 лет), стронций-90 (29 лет), плутоний-238 (88 лет), плутоний-239 (2,4х104 лет), плутоний-240 (6537 лет), плутоний-241 (14,4 года), цезий-134 (2 года), церий-144 (284 суток), рутений-106 (368 суток), йод-131,-132,-133,-135 (до 8 суток), лантан-140 (40 часов), нептуний-239 (2 суток), барий-140 (13 суток), молибден-99 (66 часов), стронций-89 (50 суток) и еще около 20 радионуклидов с короткими периодами полураспада.

Учитывая масштабность и тяжесть  последствий катастрофы на ЧАЭС, Верховный  Совет Беларуси в июле 1990 года объявил  территорию республики зоной экологического бедствия. Были приняты Государственные  программы по преодолению последствий катастрофы на ЧАЭС на 1990-1995 гг., а затем – на 1996-2000 гг., целью которых являлось создание безопасных для здоровья человека условий жизнедеятельности в районах, подвергшихся радиоактивному загрязнению.

Важной задачей в послеаварийный период явилась также оценка радиоактивного загрязнения территории Беларуси и создание специально ориентированного мониторинга. В течение 1986 года было проведено радиационное обследование территории республики, в первую очередь населенных пунктов, сельскохозяйственных и лесных угодий. Первые карты радиационной обстановки были подготовлены уже в июне 1986 года.

В последующем карты содержания цезия-137, стронция-90 и изотопов плутония в почве издавались каждые три  года. Учитывая неравномерность радиоактивного загрязнения и необходимость проведения защитных мер по снижению дозовых нагрузок и повышению безопасности проживания населения на загрязненных территориях, проведено обследование личных хозяйств с выдачей их владельцам радиационных паспортов.

В соответствии со статьей 40 Закона Республики Беларусь ""О правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС"" общую оценку радиационной обстановки на территории республики (радиационный мониторинг) и методическое руководство осуществляет Государственный комитет по гидрометеорологии.

Учитывая радиоактивное загрязнение  почвы, воздуха, водных систем, флоры, фауны  и других экосистем различными радионуклидами, а также необходимость комплексного подхода к оценке сложившейся радиационной обстановки, в республике произведено объединение усилия Государственного комитета по гидрометеорологии, МЧС, Национальной Академии наук, министерств здравоохранения, сельского хозяйства и продовольствия, лесного и жилищно-коммунального хозяйства и других ведомств. Для изучения поведения радионуклидов в различных экосистемах и выработки прогнозов организованы фундаментальные и научно-прикладные исследования.

С учетом специфики радиоактивного загрязнения отдельных регионов, их ландшафтно-геохимических особенностей и других факторов организована сеть постоянного мониторинга окружающей среды на 181 реперной площадке.

Имеется 31 постоянный пост мониторинга  воздушной среды, 24 створа оценки поверхностных  вод рек и 85 скважин для исследования подземных вод. На 54 гидрометеорологических станциях ежедневно ведется измерение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения.

 

 

В результате этой аварии также произошло радиоактивное загрязнение акватории Днепра.

В природную среду было выброшено большое количество радионуклидов.  
Значительная часть площадей водосбора Днепр Припяти подверглись интенсивному радиоактивному загрязнению. Нижние участки Припяти, Днепра и верхняя часть Киевского водохранилища вошли в З0-километровую зону отселения.  
Процесс выброса радионуклидов из разрушенного реактора был растянут во времени и состоял из нескольких стадий.  
На 1 стадии было выброшено диспергированное топливо, в котором состав радионуклидов соответствовал таковому в облученном топливе, но был обогащен летучими изотопами иода теллура, цезия и благородных газов.

На 11 стадии благодаря предпринимаемым  мерам по прекращению горения  графита и филырации выброса  мощность выброса уменьщилась. Потоками горячего воздуха и продуктами горения  графита из реактора выносилось радиоактивное мелкодиспергированное топливо.

Для III стадии характерным было быстрое  нарастание мощности выхода продуктов  деления за пределы реакторного  блока. За счет остаточного тепловыделения температура топлива в активной зоне превышала 1700 С, что в свою очередь обусловливало температурно зависимую миграцию продуктов деления и химические превращения зксида урана которые из топливной матрицы выносились в аэрозольной форме на продуктах сгорания графита.

С последней IV стадией утечка продуктов  деления быстро начала уменьшаться что явилось следствием специальных мер. К этому времени суммарньй выброс продуктов деления (без радиоактивных благородных газов) составил около 1, 9 ЭБк (50 МКи), что соответствовало примерно 3, 5 % общего количества радйонуклидов В реакторе к моменту аварии [1]. Активность наиболее биологически опасных радионуклидов в выбросе составляла

 
' '! - 270, 1; Cs -, ; з -С - 88, 8; Sr - 7, 4; Sr - 8, 1; Ри - 3, 0 10; Pu - 2, 6 1~ Ра - 3, 7 10 "' ри - 5, 2; " Ро - 7, 4 10 ПБк.

В соответствии с метеорологическими условиями переноса воз душных масс вышедшие за пределы реактора радионуклиды распро на площади водосбора и акватории Днепра, его водохранилищ притоков и Днепровско-Бугского лимана.