6. Формирование радиоактивного загрязнения Беларуси
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.
Общая масса радиоактивных веществ, выброшенных в атмосферу, составляет около 77 кг, большая часть из них осела на площадях, находящихся в 100–400 км от атомной электростанции. В состав изотопов, выброшенных при аварии на Чернобыльской АЭС, входило около 30 радионуклидов с периодом полураспада от 1,1 ч (для криптона-77) до более 24 тыс. лет (для плутония-239) (таблица 1.13).
В результате аварии на ЧАЭС сложилась весьма неравномерная картина радиоактивной загрязненности территории. Это обусловлено несколькими причинами.
Во-первых, истечение радиоактивной струи из разрушенного реактора было длительным (рисунок 1.11). Взрывом 26 апреля 1986 г. одномоментно выброшена лишь четверть всех радиоактивных веществ. Остальная их часть выделялась почти десять суток, пока реактор не был заглушён.
Сначала в атмосферу устремились радиоактивные газы и лёгкие аэрозольные частицы. Продолжавшееся несколько суток горение графита постепенно разогрело активную зону до такой высокой температуры, что, в конце концов, стали испаряться и тугоплавкие элементы (цирконий, барий, стронций, теллур), поэтому в разные дни в истекающей струе был различный состав радионуклидов. Кроме того, на расплавленную зону реактора с вертолётов постоянно сбрасывались тонны песка, бора, свинца. Вначале, пока слой вещества не стал достаточным, чтобы «закупорить» струю, падая со значительной высоты они увеличили количество выносимых в атмосферу пыли и других аэрозолей, ставших радиоактивными. Следует также заметить, что и после того, как реактор был заглушён, вплоть до его окончательного захоронения (завершения строительства «саркофага») в атмосферу ежедневно продолжало поступать 2–6×1015 Бк (около 100 000 кюри).
Таблица 1.13 – Выброс радионуклидов в результате аварии на Чернобыльской АЭС
Радионуклид |
Было всего радиоактивности в реакторе Бк·1018 |
Процент выброшенной активности на 05.05.1986г. |
Распространилось в окружающую среду |
Период полураспада |
|
Бк·1016 |
г |
||||
Криптон-85 |
0,033 |
100 |
3,3 |
0,26 |
10,72 часа |
Ксенон-133 |
1,7 |
100 |
170 |
246 |
5,25 дня |
Иод-131 |
1,3 |
50 |
65 |
142 |
8,05 дня |
Теллур-132 |
0,32 |
35 |
11 |
9,8 |
3,26 дня |
Цезий-137 |
0,29 |
30 |
8,7 |
27000 |
30 лет |
Цезий-134 |
0,19 |
25 |
4,7 |
980 |
2,06 года |
Стронций-89 |
2,0 |
10 |
20 |
186 |
50,5 дня |
Стронций-90 |
0,2 |
10 |
2 |
4000 |
29,12 года |
Цирконий-95 |
4,4 |
8 |
35 |
440 |
64 дня |
Рутений-103 |
4,1 |
8 |
33 |
275 |
39,3 дня |
Рутений-106 |
2,1 |
8 |
17 |
1370 |
368 дней |
Барий-140 |
2,9 |
15 |
43,5 |
160 |
12,7 дня |
Церий-144 |
3,2 |
8 |
25,5 |
2160 |
284 дня |
Плутоний-238 |
0,001 |
8 |
0,008 |
125 |
87,74 года |
Плутоний-239 |
0,0008 |
8 |
0,006 |
26400 |
24390 лет |
Плутоний-240 |
0,001 |
8 |
0,008 |
9470 |
6537 лет |
Плутоний-241 |
0,17 |
8 |
1,4 |
3665 |
14,4 года |
Рисунок 1.11 – Истечение радиоактивных веществ в атмосферу при взрыве 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС
Во-вторых, с изменением ветра менялось и направление распространения радиоактивного облака.
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 (рисунок 1.12).
Рисунок 1.12 – Направление и скорость перемещения атмосферных выбросов Чернобыльской АЭС
В-третьих, происходило неравномерное очищение атмосферы от радиоактивных изотопов. Самые лёгкие радиоактивные частицы и газы поднялись в верхние слои атмосферы. Они осаждались очень медленно (от нескольких месяцев до года), успев за это время несколько раз обогнуть земной шар, распространившись по всему северному полушарию. Более тяжёлые аэрозоли расположились в приземном воздухе, откуда некоторые за дни, другие за недели опустились на земную поверхность, по пути прилипая к облачным каплям. Дождь очень эффективно вымывает радионуклиды из атмосферы. Но в ту тёплую весну дождей было мало, и они выпадали неравномерно. Там же, где пролились апрельско-майские дожди, образовались радиоактивные пятна. Осаждение радиоактивных частиц из атмосферы можно вызвать и искусственно, если в воздухе с помощью авиации или специальных метеорологических снарядов распылить вещества, которые соберут радиоактивные изотопы на своей поверхности. Чтобы предотвратить бесконтрольное распространение облака и не допустить загрязнения крупных промышленных центров, такая операция также осуществлялась.
На территории СССР, радиоактивные вещества после Чернобыльской аварии выпали, в основном, тремя крупными пятнами на Украине, в Беларуси и в западных областях РСФСР. В Беларуси изотопами цезия и стронция загрязнено 37 500 км2 (18% территории), причём 7 000 км2 активностью выше 15 Ки/км2 (таблица 1.14, рисунок 1.13).
Таблица 1.14 – Распределение территорий по уровням загрязнения цезием-137
Страна |
Уровень загрязнения, кБк/м2 |
Общая площадь, км2 |
||
185-555 |
555-1 480 |
>1 480 |
||
Беларусь Россия Украина Общая площадь |
10 250 5 760 1 960 17 970 |
4 120 2 060 820 7 000 |
2 150 310 640 3 100 |
16 520 8 130 3 420 28 070 |
В первое время после аварии основной вклад в суммарную радиоактивность вносили короткоживущие изотопы – йод-131, стронций-89, теллур-132, инертные газы ксенон и криптон и др. В настоящее время всё ещё существуют рутений-106, церий-144. Но наибольшую опасность представляют цезий-137, стронций-90, плутониевые радионуклиды, входящие в состав «горячих» частиц.
«Горячие» частицы – это сравнительно крупные (десятки и более микрон) с исключительно высокой радиоактивностью частички ядерного топлива, выброшенные взрывом. В основном, они выпали в южной части Гомельской области недалеко от АЭС, но в небольшом количестве обнаружены и в других местах.
Большинство стронция-90 также сосредоточено в 30-километровой зоне. Весьма летучий цезий отнесён на большие расстояния, а газообразные радиоуглерод и тритий распространились повсеместно.
Рисунок 1.13 – Загрязнение территорий России, Украины и Беларуси радиоактивным цезием
В целом, по состоянию на май 1986 года на территории Беларуси сложилось два основных радиоактивных пятна: восточное, которое затронуло Гомельскую и Могилевскую области, а также южное (Гомельская и Брестская область). Кроме того, пятна радиоактивного загрязнения наблюдались в Минской и Гродненской областях (рисунок 1.14).