2. Динамика и состав аварийного выброса на чаэс

В аварии на ЧАЭС можно выделить две фазы: мгновенную (взрывную) и пролонгированную, закончившуюся только 6 мая, а по новым данным продолжавшуюся до 15-16 мая и даже до 25 мая. При взрыве мелкодисперсная фракция достигла тропосферы и была обнаружена во многих странах северного полушария. Грубодисперсная фракция топливных частиц выпала в основном в ближней зоне АЭС, в том числе и в пределах промплощадки, включая кровли зданий ЧАЭС, где к топливным частицам добавились фрагменты разрушенной активной зоны. Хотя 26 апреля суточный выброс составил всего 20-25% от всей активности, выброшенной в атмосферу, именно продукты взрыва являются одним из ведущих факторов поверхностного загрязнения на промплощадке и кровлях зданий.

В момент первичного аварийного выброса активность составила 740-814 ПБк (20-22 МКи). Общая суммарная активность выбросов за 9 дней (на 6 мая 1986г.) достигла примерно 50МКи, что составило 3,5 % общего количества радионуклидов, находившихся в активной зоне реактора. Аварийный выброс к этому времени в основном завершился. Уровни радиации в районе станции превышали 100 мР/ч. Часть персонала и люди, участвовавшие в неотложных противоаварийных мероприятиях (пожарники и др.), получили значительные дозы облучения (более 100 бэр). В течение 26 апреля были госпитализированы 132 человека. Последующий выброс радионуклидов за пределы АЭС имел несколько стадий. Принято различать 4 стадии аварии.

1 стадия – 26.04 (эксплозийная). Выброс радиоактивности определялся взрывом. Наряду с отдельными макроскопическими фрагментами топлива, выброшенными на территорию и здания, находящиеся вблизи 4-го блока, наблюдался (в основном) выброс продуктов деления в виде мелкодисперсного топлива. Выбрасывались также летучие радионуклиды в атомарной и аэрозольной форме (йод, цезий и др.). Они выделялись из перегретого (до температуры 1600 - 1800˚К) топлива, оставшегося в зоне реактора.

2 стадия – 26.04 – 02.05 (эманацийная низкотемпературная). Выброс радиоактивности связан с горением графита, в процессе которого вместе с продуктами горения выбрасывались мелкодисперсные частицы топлива и продукты деления, сорбированные графитом на первой стадии. Температура топлива в это время меньше 1600˚К и утечка продуктов деления из него незначительная. Состав выброса близок к выбросу на первой стадии при относительном уменьшении количества летучих компонентов, т.е. близок к составу топлива реактора на конец кампании.

3 стадия – 02.05 – 05.05 (эманацийная высокотемпературная). Выброс радиоактивности определяется перегревом топлива вплоть до 2500-2800˚К. Начало повышения утечки связано с разогревом топлива за счет радиоактивного распада продуктов деления. Вначале возрастает доля летучих радионуклидов (йод, цезий), в конце периода могла иметь место утечка и таких радионуклидов как рутений. После выделения из топлива часть продуктов деления осаждается на материалах, находящихся в реакторном блоке. За его пределы полностью выносятся только инертные газы.

4 стадия – после 05.05. Выброс радионуклидов резко уменьшился, хотя до конца причина столь резкого спада до сих пор не ясна. Однако продолжали наблюдаться достаточно мощные залповые выбросы в течение всего мая 1986 г.

По оценкам разных авторов в разрушенных помещениях 4-го блока ЧАЭС осталось от 70% до 95% топлива от содержания его в активной зоне на время аварии. Следовательно, более 95% облученного топлива из разрушенной активной зоны реактора и, значит, >95% нелетучих радионуклидов, связанных с топливной матрицей, находится в объекте Укрытие", закрывшего разрушенный блок. Остальное вместе с продуктами деления и активации было выброшено за пределы блока, что послужило причиной глобального загрязнения окружающей среды. В течение всей активной стадии Чернобыльской аварии основная часть радионуклидов выбрасывалась из активной зоны разрушенного реактора в составе частиц мелкодиспергированного топлива - в матрице UO₂. В установившемся процессе образования лавы (Т~ 2000^oС) только летучие вещества, такие, как - галогены, щелочные металлы, группа теллура, могли выходить из топлива независимо. Со временем активность радионуклидов, выброшенных в окружающую среду, существенно уменьшилась и основную радиологическую опасность представляют трансурановые элементы и ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr (таб.1).

На момент аварии биологически наиболее значимыми были радиоизотопы йода, цезия и стронция. Что касается таких радиологически опасных летучих радионуклидов, как ¹³⁷Cs и ¹³⁴Сs, то их выброс за пределы объекта "Укрытие" составил (33 ± 10)% от накопленного в активной зоне перед аварией количества. Цезий выносился из реактора, сорбируясь на легких аэрозолях, поднимающихся на значительную высоту с потоком теплого воздуха. "Радиоактивные облака" удалялись на большое расстояние от Чернобыля и здесь, в силу выпадения дождя или из-за сложного характера воздушных течений, загрязняли территорию. Именно эти загрязнения обусловили огромные масштабы аварии.

Оценка выброса иода имеет крайне плохую точность, рекомендуемое значение - (50-60)%.

Через 20 лет после аварии наибольший вклад в общую активность из всех выброшенных радионуклидов вносят ¹³⁷Сs , ⁹⁰Sr, ²⁴¹Pu и ²⁴¹Аm.

Таблица 1. Оценки активности радионуклидов, выброшенных в окружающую среду вследствие Чернобыльской катастрофы на момент аварии и 20 лет спустя.

Радионуклид	Период полураспада	Активность выброса, ПБк
		26.04.1986	26.04.2006
Инертные газы
85Kr	10.72 л.	33	9.058000
133Хе	5.25 д.	6500	< 0.000000
Легко летучие элементы
131Те	33.6 д.	240	<0.000000
132Те	3.26 д.	1150	< 0.000000
131І	8.04 д.	1760	< 0.000000
133І	20.8 ч.	2500	<0.000000
134Сs	2.06 г.	54	< 0.065000
136Сs	1 3.1 д.	36	< 0.000000
137Сs	30.0 л.	85	53.550000
Элементы с промежуточной летучестью
89Sr	50.5 д.	115	< 0.000000
90Sr	29.12 л.	10	6.210000
103Ru	39.3 д.	168	< 0.000000
106Ru	368 д.	73	< 0.000077
140Ba	12.7 д.	240	< 0.000000
Трудно летучие элементы
95Zr	64.0 д.	196	< 0.000000
99Mo	2.75 д.	168	< 0.000000
141Сe	32.5 д.	196	< 0.000000
144Сe	284 д.	116	< 0.000002
239Np	2.35 д.	400	< 0.000000
238Pu	87.74 л.	0.035	< 0.030000
239Pu	24065 л.	0.030	< 0.030000
240Pu	6537 л.	0.042	< 0.042000
241Pu	4.4 г.	6	< 2.292000
242Pu	376000 л.	0.00004	< 0.000040
242Cm	18.1 л.	0.9	< 0.419000
Общее загрязнение	13935.89593		<71.696119