6. Вплив іонізуючого випромінювання на природне

середовище

6.1. Загальна характеристика джерел радіоактивного впливу на природне середовище

До середини ХХ століття існували тільки природні джерела іонізуючого випромінювання: гірські породи, космос. Природний фон, що створюється космічним випромінюванням і розсіяними в земній корі радіоактивними елементами (уран, радій, торій і ін.), невеликий і зазвичай не представляє загрози для живих організмів. Природний фон в різних регіонах відрізняється, досягаючи максимуму в районах родовищ уранових руд, радіоактивних сланців, фосфоритів або кристалічних порід, радонових мінеральних джерел.

В даний час навантаження на всі компоненти природного середовища із-за дії іонізуючого випромінювання пов'язане з експлуатацією підприємств ядерного паливного циклу (ЯПЦ). На рис. 6.1. показана схема ЯПЦ. ЯПЦ починається із добування палива. по переробці уранової руди і рафінування рудного концентрату відбувається отримання уранового концентрату U₃O₈, частка якого використовується для виробництва газоподібної сполуки UF₆ з метою його подальшого

Рисунок 6.1. Схема ядерного паливного циклу [16]

1 - Впливи, викликані гірничо-технологічною діяльністю; 2 - Хімічні впливи; 3 Тепловий вплив; 4 – Радіоактивний вплив.

збагачення ізотопом ²³⁵U. Із збагаченого урану і U₃O₈ , що за лишилася після рафінування готується паливо для АЕС. У міру вигорання палива активна зона реактора АЕС розвантажується. Після зберігання в басейнах витримки (не менше 150 діб для легководних реакторів - ЛВР) відпрацьоване паливо перевозиться на радіохімічний завод, де плутоній і уран, що залишився, хімічним шляхом відокремлюють від продуктів ділення і використовують для приготування нового палива. Радіоактивні продукти ділення, небезпечні для людини і природного середовища, є прямим відходом виробництва.

Радіоактивні відходи утворюються на всіх етапах ЯПЦ. На початковому етапі у відходи йде порожня порода, яка утворюється при відділенні уранового концентрату від уранової руди. Ці відходи не лише радіоактивні, але і хімічно токсичні. Їх радіоактивність зв'язана, в основному, з природним ізотопом ²²⁶ra, що має дуже тривалий період напіврозпаду, - 1620 років. При припиненні використання конкретного району поховання відходів уранової переробної промисловості він має бути стабілізований і озеленений для забезпечення від водної і вітрової ерозії; на цей район навіки накладаються обмеження по подальшому використанню.

Переважна частка радіоактивних відходів утворюється при вивантаженні відпрацьованого палива з реактора АЕС. З розрахунку на 1 Гвт електричної потужності при щорічному завантаженні 29,1 т ²³⁸U и 0,9 т ²³⁵U (3% збагачення) сумарна активність складає 12 Кі. (1 Кі – одиниця радіоактивності речовини, яка дорівнює активності 1 г ²²⁶Ra і що становить 37 млрд. розпадів в секунду. Для порівняння - активність 1 г ⁹⁰Sr дорівнює 140 Кі). В процесі «ядерного горіння» відбувається поступове накопичення продуктів ділення і трансуранових елементів. Найбільшу екологічну небезпеку серед продуктів ділення, загальною масою близько 1 т, представляють ⁹⁰Sr і ¹³⁷Cs, маса (активність) яких складає відповідно 32 кг (4,6 10⁶ Кі) і 75 кг (6 10⁶ Кі), а періоди напіврозпаду 29 і 30 років. Серед трансуранових елементів найбільшу екологічну небезпеку представляють ізотопи плутонію, америцію і кюрію, щорічне виробництво яких в ЛВР складає близько 250 кг сумарною активністю 3,4 10⁶ Кі (табл. 6.1).

Так, вивантажуване паливо з розрахунку на 1 Гвт електричної потужності має активність 10,6 млн. Кі. При ефективності виділення урану і плутонію 99,5% тільки 0,5% плутонію потрапляє в радіоактивні відходи. Проте і така їх кількість створює серйозні екологічні проблеми. З урахуванням виділення з відпрацьованого палива 99,5% урану і плутонію легководний реактор АЕС електричною потужністю 1 Гвт щорік вироблятиме близько 1800 кг відходів, включаючи 1 т продуктів ділення, 140 кг урану, 140 кг нептунію, 7 кг плутонію, америцію і кюрію.

Таблиця 6.1 - Річне виробництво трансуранових елементів в легководному реакторі електричною потужністю 1 ГВт [19]

Елемент	Атомний номер ізотопу	Період напіврозпаду років	Маса, кг	Активність, Кі
Pu	238 239 240 241 242	86,5 24400 6600 13,2 379000	5,9 143,7 59 27,8 9,6	1,01105 8.82103 1,30104 2,81106 0,04103
Am	241 242 243	485 152 7950	1,32 0,01 2,48	4,53103 0,12103 0,48103
Сm	242 243 244	0.45 32 17,6	0,13 0,002 0.91	4,40105 0,09103 7,38104
Сумарна кількість			250,8	3,35106