ЭКОЛОГИЯ / Литература / РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

2.3.Искусственные источники ионизирующих излучений и их характеристика

2.3.5.Полигоны для испытания ядерного оружия

Официально известны четыре ядерных полигона, принадлежащие сверхдержавам: Невада (США, Великобритания), Новая Земля (Россия), Моруроа (Франция), Лобнор (Китай). Кроме того, в СССР интенсивно использовался Семипалатинский полигон, который в настоящее время не функционирует. Именно в этих пунктах произведена основная масса испытательных взрывов ядерных и термоядерных зарядов. Их насчитывается 2077 (по другим источникам – 1900), из которых 1090 принадлежит США, 715 – СССР, 190 – Франции, 42 – Великобритании, 40 – Китаю.

Полигон на Новой Земле был открыт для испытаний атомного оружия в 1954 году. Первое испытание бомбы под водой было проведено в губе Черной 25 сентября 1955 года. В 1961 г. осуществлен взрыв водородной бомбы мощностью 58 мегатонн тротила. Пик испытаний пришелся на 1962-63 годы. Всего произведено около 200 взрывов.

Семипалатинский полигон расположен в 120 км от г. Семипалатинска, в 60 км от р. Иртыш. Здесь проведено первое испытание атомной бомбы 29 августа 1949 года, а в 1954 г. испытан термоядерный заряд. За время действия полигона (до 1989 г.) в реки Иртыш и Ишим попало несколько миллионов кюри активности. При наземных и воздушных взрывах продукты распада через атмосферу перемещались на огромные расстояния и выпадали на поверхность Земли в виде радиоактивных осадков. Значительная часть ядерных материалов поднялась в стратосферу на высоту до 50 км и оттуда постепенно в течение ряда лет осаждалась на континенты и океаны всей планеты.

В результате испытаний ядерного оружия в окружающую среду выброшено около 30 млн Ки цезия-137 и 20 млн Ки стронция-90. В 60-е годы в биосферу попало около 5 тонн плутония-239. Все это привело к мощной вспышке глобального радиационного фона. В настоящее время большая часть радионуклидов, выброшенных в атмосферу в результате ядерных испытаний, осела на поверхность Земли и смыта в океаны.

Трагедия ядерных полигонов заключается не только в том, что обширные территории превращены атомными взрывами в «мертвые зоны», которые в обозримом будущем не могут быть обустроены человеком. Площади полигонов часто используются как пункты захоронения радиоактивных отходов. Особенно это касается архипелага Новая Земля, который вместе с прилегающими акваториями Северного Ледовитого океана превращен в гигантский могильник отработанных реакторов и других частей атомных кораблей. У Новой Земли затоплены многие тысячи контейнеров с жидкими и твердыми радиоактивными отходами и компонентами отработанных ядерных устройств.

81

2.3.6. Ядерные взрывы в мирных целях

Ядерные взрывы производились не только на всем известных полигонах. Существовало более сотни других испытательных пунктов, информация о которых в последние годы все больше проникает в литературу. Наиболее достоверные сведения содержатся в книге коллектива авторов, многие из которых были участниками рассматриваемых событий («Мирные ядерные взрывы»). В СССР существовала Программа № 7 «Ядерные взрывы для народного хозяйства». Начало ее реализации относится к 1965 году. В рамках этой программы в СССР с 1965 по 1988 годы было проведено 124 промышленных ядерных взрыва (рис. 21) с подрывом 135 зарядов. Из них 130 зарядов взорваны в скважинах, 4 – в штольнях и один заряд – в шахте. Из общего количества мирных ядерных взрывов 80 были проведены на территории Российской Федерации, 39 – на территории Казахстана, по 2 взрыва – на Украине и в Узбекистане и один – в Туркменистане. Многие из этих испытательных пунктов использовались многократно, являясь, по сути дела, испытательными полигонами. К примеру, на площадке «Азгир» было произведено 17 подземных ядерных взрывов, на площадке «Вега» – 14, на площадке «Лира» – 6.

2.3.7. Ядерные реакторы исследовательского типа

Наряду с производственными реакторами, вырабатывающими электроэнергию и производящими оружейный плутоний, имеются исследовательские ядерные установки. В России они расположены вблизи крупных научных центров, занимающихся вопросами ядерной физики: в Москве, Санкт-Петербурге, Томске, Обнинске, Арзамасе-16, Челябин- ске-40 и других городах. Многие из этих научных учреждений имеют собственные хранилища радиоактивных отходов.

2.3.8. Загрязнение морей атомными кораблями

Одной из трудно решаемых проблем атомного флота являются жидкие радиоактивные отходы – отработанная вода, используемая для охлаждения реакторов. Ее просто сливают в моря Северного Ледовитого океана, а также в Охотское и Японское моря (Булатов, 1993). Опасными в радиационном отношении являются все базы подводных лодок, места переоборудования и ликвидации боевых ракет атомных подводных лодок.

82

2.3. Искусственные источники ионизирующих излучений и их характеристика

Срок эксплуатации подводных лодок составляет 20-30 лет, после чего они должны быть утилизированы, а ядерные реакторы и детали с наведенной радиоактивностью захоронены по действующим правилам и инструкциям, что нередко не соблюдается по причине недостатка денежных средств или по халатности. В результате во всех морях Северного Ледовитого океана имеются затопленные реакторы подводных лодок даже с невыгруженным ядерным топливом.

Корабли атомного флота по разным причинам терпят аварии и погружаются на дно океана вместе с реакторами и ядерными зарядами. Так, 7 апреля 1989 года в 400 км севернее побережья Норвегии в результате аварии затонула подводная лодка «Комсомолец», в результате чего на дне Норвежского моря, помимо ядерных боеголовок, лежит реактор с обогащенным ураном-235 весом 116 кг. Подъем лодки невозможен, поэтому сейчас организованы постоянные наблюдения за радиационной обстановкой у побережья Норвегии.

Подводя итоги вышесказанному, следует отметить, что за счет искусственных (техногенных) источников ионизирующей радиации формируется около 10% годовой эффективной эквивалентной дозы, в т.ч. рентгеновские и другие диагностические приборы и средства занимали на протяжении 1945-1980 годов до 7%, доза от ядерных взрывов достигала 7% в начале 60-х годов, снижалась до 0,8% в 1980 году; а дозы облучения, связанные с ядерной энергетикой, увеличились от 0,001 до 0,035% в 1980 году. Данные более поздних исследований представлены в таблице 23.

Таблица 23 – Структура доз облучения населения источниками ионизирующего излучения (по данным ООН и радиационно-гигиеническому паспорту РФ за 1999 год)

83

2.3.9. Источники ионизирующего излучения в быту

В быту наибольшее влияние оказывают излучения видеотерминалов – телевизоров, компьютеров и др.

Сегодня трудно найти более изменившее нашу жизнь изобретение, неизмеримо ускорившее сам процесс творчества и цивилизацию в целом, чем компьютер. С ним давно освоились ученые и инженеры, он прочно вошел в научные учреждения и конструкторское бюро, стал любимой игрушкой детей и подростков. Растет число компьютерных классов в школах и вузах. Одним словом, количество видеотерминалов стремительно нарастает.

Поэтому всеобщая компьютеризация общества остро поставила вопросы безопасности работы оператора. Объективно зафиксированы многочисленные жалобы пользователей компьютеров на ухудшение здоровья. Проблема безопасности работы с монитором настолько серьезна, что находит отражение в деятельности многих международных организаций.

Видеотерминалы излучают электромагнитные поля в очень широком диапазоне. Основными же их источниками служат горизонтальные и вертикальные отклоняющие катушки, которые сканируют электронный луч и работают в диапазоне 15-35 кГц. На расстоянии 50 см от экрана обычная напряженность электрических полей – от 0,5 до 10 В/м, а интенсивность магнитного поля – от 0,1 до 1,0 мГс.

В1988 году американские исследователи сообщили об увеличении на 80% частоты выкидышей у женщин, проводивших за видеотерминалом не менее 20 часов в неделю. Эти тревожные факты они поспешили объяснить не прямым воздействием компьютеров, а эмоциональным стрессом.

В1992 году скандинавские ученые опубликовали результаты исследований, выводы из которых были весьма неутешительны: при пользовании видеотерминалами, создающими сильные магнитные поля в диапазоне низких частот, у женщин, активно работающих на компьютерах, вероятность выкидышей в 3,5 раза выше, чем у не пользующихся видеотерминалами (Анисимов В.Н., 1995). Мало того, из опытов на животных выяснилось, что магнитные поля (даже слабые) могут отрицательно воздействовать на развитие плода.

Рентгеновское излучение, возникающее при торможении электронного луча на внутренней поверхности кинескопа, является еще одним источником вредных воздействий на оператора. И хотя уровень такого излучения обычно ниже фонового значения в любом офисе, тем не

84

2.3. Искусственные источники ионизирующих излучений и их характеристика

менее, Национальный институт радиационной защиты в Стокгольме (Швеция) установил достаточно жесткий стандарт уровня рентгеновского излучения мониторов, который гласит, что «уровень рентгеновского излучения мониторами должен быть настолько низким, чтобы его невозможно было зафиксировать измерениями».

Синий люминофор экрана монитора вместе с ускоренными в элек- тронно-лучевой трубке электронами являются источником ультрафиолетового излучения. Его воздействие особенно сказывается при длительной работе с компьютером или при заболеваниях сетчатки глаза. Защититься от воздействия ультрафиолета можно, используя стеклянный защитный фильтр.

Излучение телевизора. В настоящее время ничто не может сравниться с голубым экраном телевизора по скорости, полноте, достоверности и красочности передаваемой информации. Но вместе с тем телевизор также таит в себе определенную опасность для человека.

Телевизор представляет собой электронно-вакуумный пробор, создающий видимое изображение (цветное или черно-белое) за счет облучения электронами люминесцентного экрана кинескопа. В кинескопе с особого катода, находящегося под высоким напряжением, вылетают с большой скоростью электроны, бомбардирующие люминесцентный экран, создавая за счет движения луча (15-120 кГц) видимое изображение. Возникающее во время бомбардировки экрана вторичное облучение губительно действует на любой живой организм, находящийся вблизи экрана. Спектр вторичного излучения очень широк – микроволновая, рентгеновская и ультрафиолетовая радиация, электронное излучение и другие виды электромагнитных полей.

Средняя мощность радиации у цветного телевизора составляет 4050 мкР/ч. Для сравнения, полет самолета на высоте 10-12 тыс. км –

500 мкР/ч.

При пользовании компьютером:

–освещение должно быть слева от компьютера, старайтесь избегать бликов от дополнительных источников света. Общая освещенность должна быть порядка 300-500 люкс;

–излучение идет не только со стороны экрана, но и с боковых и задних поверхностей. Поэтому лучше, чтобы компьютер тылом был расположен к стене. Если это по каким-то причинам невозможно, то расстояние между тылом одной ЭВМ и экраном другой должно быть не менее 2 метров; между боковыми поверхностями – не менее 1,2 м. Электромагнитные поля быстро убывают с увеличением расстояния от источника излучения: в 10 см от экрана компьютера в 5-10 раз выше, чем на рас-

85

стоянии, где обычно сидит человек. Площадь на одно рабочее место должна составлять не менее 6 м2.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА:

1.В среднем через каждые 2 часа нужно делать 10-15 минутные перерывы. Беременные и кормящие женщины к работе с компьютером не допускаются.

2.Для преподавателей вузов и школ установлена длительность работы в дисплейных классах и кабинетах информатики не более 4 часов

вдень.

3.Инженеры, обслуживающие учебный процесс, могут находиться

вних не более 6 часов.

4.Студенты 1 курса могут работать на компьютере 1 час, старшекурсники – 2 часа с перерывом на 15-20 минут.

5.Для учащихся:

–10-11 классов должно быть не более 2 уроков на компьютерах в неделю, а для остальных классов – один урок;

–1-х классов –10 минут;

–2-5 классов – не более 15 минут;

–6-7 классов – не более 20 минут;

–8-9 классов – не более 25 минут.

2.4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ИСКУССТВЕННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ

В эту группу входят радионуклиды, которых нет в природе. Лишь некоторые из них в ничтожных количествах встречаются в горных породах. Основная же их масса появилась в середине XX столетия в результате деятельности человека. Это продукты деления радиоизотопов, используемых при атомных взрывах и управляемых ядерных реакциях.

Искусственные радионуклиды легко включаются в пищевые цепи и накапливаются в живых организмах. Энергия частиц, испускаемых этими изотопами, колеблется от 0,1 до 5 МэВ. Искусственные радионуклиды приведены в таблице 24. В этом списке отсутствуют крайне короткоживущие радиоизотопы, которые не представляют интереса для экологии.

86

2.4. Экологическая характеристика искусственных радиоактивных изотопов

Таблица 24 – Искусственные радиоактивные изотопы, имеющие важное значение в экологии

К наиболее опасным искусственным радионуклидам, являющимся продуктами распада урана, относятся цезий-137 и стронций-90, а также искусственно получаемый изотоп – плутоний-239. Источниками поступления их во внешнюю среду являются аварийные выбросы и утечки из атомных реакторов, хранилищ и могильников РАО, заводов ядерного цикла и, конечно, ядерные взрывы. В таблице 25 приведен выход строн- ция-90 и цезия-137 при делении ядер урана-235 и плутония-239, по данным ВНИИФТРИ (1996).

87

В настоящее время фоновые значения глобального радиоактивного загрязнения составляют: по стронцию-90 – 0,045, по цезию-137 – 0,08, по плутонию-239 – 0,005 Ки/км2.

2.5. РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ И ЭКОЛОГИЯ

После запрещения испытаний ядерного оружия в трех сферах проблема уничтожения радиоактивных отходов, образующихся в процессе использования атомной энергии в мирных целях, занимает одно из первых мест среди всех проблем радиационной экологии.

По физическому состоянию радиоактивные отходы (РАО) подразделяются на твердые, жидкие и газообразные.

Согласно ОСПОРБ-99 (Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности) к твердым радиоактивным отходам относятся отработавшие свой ресурс радионуклидные источники, не предназначенные для дальнейшего использования материалы, изделия, оборудование, биологические объекты, грунт, а также отвержденные жидкие радиоактивные отходы, в которых удельная активность радионуклидов больше значений, приведенных в приложении П-4 НРБ-99 (нормы радиационной безопасности). При неизвестном радионуклидном составе к РАО следует относить материалы с удельной активностью больше:

100 кБк/кг – для источников бета-излучения; 10 кБк/кг – для источников альфа-излучения;

1 кБк/кг – для трансурановых радионуклидов (химические радиоактивные элементы, расположенные в периодической системе элементов после урана, т.е. с атомным номером больше 92. Все они получены искусственно, а в природе встречаются лишь Np и Pu в чрезвычайно малых количествах).

К жидким радиоактивным отходам относятся не подлежащие дальнейшему использованию органические и неорганические жидкости, пульпы и шламы, в которых удельная активность радионуклидов более чем в 10 раз превышает значения уровней вмешательства при поступлении с водой, приведенные в приложении П-2 НРБ-99.

88

2.5. Радиоактивные отходы и экология

К газообразным радиоактивным отходам относятся не подлежащие использованию радиоактивные газы и аэрозоли, образующиеся при производственных процессах с объемной активностью, превышающей допустимые среднегодовые объемные активности (ДОА), приведенные в приложении П-2 НРБ-99.

Жидкие и твердые радиоактивные отходы подразделяются по удельной активности на 3 категории: низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные (табл. 26).

Таблица 26 – Классификация жидких и твердых РАО (ОСПОРБ-99)

Радиоактивные отходы образуются:

−в процессе добычи и переработки радиоактивного минераль ного сырья;

−при работе атомных электростанций;

−в процессе эксплуатации и утилизации кораблей с ядерными установками;

−при переработке отработавшего ядерного топлива;

−при производстве ядерного оружия;

−при проведении научных работ с использованием исследова тельских ядерных реакторов и делящегося материала;

−при использовании радиоизотопов в промышленности, меди цине, науке;

−при подземных ядерных взрывах.

Система обращения с твердыми и жидкими РАО в местах их образования определяется проектом для каждой организации, планирующей работы с открытыми источниками излучения, и включает их сбор, сортировку, упаковку, временное хранение, кондиционирование (концентрирование, отверждение, прессование, сжигание), транспортирование, длительное хранение и захоронение.

Для сбора радиоактивных отходов в организации должны быть специальные сборники. Места расположения сборников должны обеспечиваться защитными приспособлениями для снижения излучения за их пределами до допустимого уровня.

89

Для временного хранения РАО, создающих у поверхности дозу гам- ма-излучения более 2 мГр/ч, должны использоваться специальные защитные колодцы или ниши.

Жидкие радиоактивные отходы собираются в специальные емкости, после чего направляются на захоронение. Запрещается сброс жидких РАО в хозяйственно-бытовую и ливневую канализацию, водоемы, колодцы, скважины, на поля орошения, поля фильтрации и на поверхность Земли.

При ядерных реакциях, происходящих в активной зоне реактора, выделяются радиоактивные газы: ксенон-133 (Тфиз. = 5 сут.), криптон-85 (Тфиз. = 10 лет), радон-222 (Тфиз. = 3,8 сут.) и другие. Эти газы поступают

вфильтр-адсорбер, где теряют свою активность и только после этого выбрасываются в атмосферу. В окружающую среду поступает также некоторое количество углерода-14 и трития.

Другой источник родионуклидов, попадающих в окружающую среду от функционирующих АЭС, – дебалансная и техническая вода. ТВЭЛ-ы, находящиеся в активной зоне реактора, часто деформируются и продукты деления попадают в теплоноситель. Дополнительным источником радиации в теплоносителе являются радионуклиды, образующиеся в результате облучения материалов реактора нейтронами. Поэтому периодически вода первого контура обновляется и очищается от радионуклидов.

Чтобы не произошло загрязнение окружающей среды, вода всех технологических контуров АЭС включается в систему оборотного водоснабжения (рис. 8).

Тем не менее часть жидких стоков сбрасывают в водоем-охладитель, имеющийся при каждой АЭС. Этот водоем является слабопроточным бассейном (чаще всего это искусственное водохранилище), поэтому сброс в него жидкостей, содержащих даже малое количество радионуклидов, может привести к опасной их концентрации. Сброс жидких радиоактивных отходов в водоемы-охладители категорически запрещен «Санитарными правилами». В них можно направлять только жидкости,

вкоторых концентрация радиоизотопов не превышает допустимые нормы. Кроме того, количество сливаемых в водоем жидкостей ограничивается нормой допустимого сброса. Эта норма устанавливается таким образом, что бы воздействие радионуклидов на водопользователей не

превысило дозу 5 10-5 Зв/год. Объемная активность основных радионуклидов в сбрасываемой воде АЭС Европейской части России, по оценке Ю.А. Егорова (2000), составляет (Бк):

137Cs-1,5 10-3; 60Со-1,5 10-4; 59Fe-1,5 10- 4; 54Мn-4 10-4.

90