АВАРИЯ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС И ОСОБЕННОСТИ

РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ МЕСТНОСТИ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Авария, ее развитие и ликвидация

Авария произошла 26 апреля 1986 года, когда два взрыва уничтожили I активную зону четвертого энергоблока, а также разрушили крышу здания реактора. Авария была вызвана комбинацией двух факторов - как дефектами конструкции, так и действиями операторов. В результате двух взрывов произошел выброс как радиоактивных газов, так и раскаленных, крайне радиоактивных частиц в атмосферу.

Радиоактивное облако, состоящее из дыма, радиоактивных продуктов деления и частиц топлива, поднялось в воз­дух на высоту около 1 км. Более тяжелые частицы из этого радиоактивною облака осели на территорию в непосредственной близости от АЭС, а более легкие частицы ветром стало относить к северо-западу от станции.

На развалинах энергоблока 4 начался пожар, который перебросился и

на крышу соседнего турбинного зала. Пожар был потушен к 5.00 того же дня.

Но в это время начал гореть графит, который еще больше разогрел реактор, кто явилось причиной дисперсии радиоизотопов и продуктов деления, под­нявшихся в атмосферу. Выброс продолжался примерно 20 суток, но особен­но интенсивно - в первые 10 суток.

Для поглощения нейтронов применялся сброс с вертолетов окиси бора, свинца, а для поглощения тепла и снижения количества выбрасываемых частиц с вертолетов сбрасывали доломит, песок, глину. Однако это не дало Результата, а лишь привело к дополнительному выбросу радиоизотопов спустя неделю после аварии.

К 9 мая горение графитовых материалов было остановлено. После этого под реактором был проделан туннель, где жидкий азот позволил остано­вить цепную реакцию деления разрушенной активной зоны окончательно.

Построенный к ноябрю 1986 г. саркофаг уменьшил радиацию из разрушен­ного реактора в 100 раз.

Выбросы и особенности радиоактивного загрязнения местности Республики Беларусь

В соответствии с последними исследованиями на январь 2000 г. доля выброшенного в атмосферу цезия-137 составила от 20 до 40% на основе усредненной доли выброса от ядерного топлива в 47% с последующим удержанием остатка выброса в здании реактора. Йода-131 было выброшено 25% общего количества выброшенных радионуклидов.

Выброшенные радионуклиды распределились примерно так: Беларусь - 34%, Украина - 20%, Россий­ская федерация - 24%, Европа - 22%.

Первый крупный выброс в основном объяснялся механиче­ской фрагментацией топлива во время взрыва. Он содержал в основном более летучие радиоизотопы, такие как благородные газы, различные со­единения йода и определенное количество цезия.

Второй крупный выброс, происшедший между 7-ми и 10-ми сутками после катастрофы, был связан с высокими температурами, которые возникли в расплавленном топлив ядре.

Резкое уменьшение выбросов через 10 дней после аварии объясня­лось быстрым охлаждением топлива по мере того, как остатки топлива прошли через нижний уровень защиты и вступили во взаимодействие с другими материалами в реакторе. После 6 мая выбросы были незначительными

Химические и физические формы выбросов

Выброс радиоактивных материалов в атмосферу состоял из газов, аэрозолей и топлива, измельченного до микроскопических частиц.

Газообразные элементы, такие как криптон и ксенон, практически полностью оказались выброшенными в атмосферу из ядерного топлива. Помимо того, что йод встречался в газообразной форме и в форме частиц, hа месте аварии был также обнаружен органически связанный йод. Всего было выброшено от 50 до 60% йода из реактора в атмосферу. Другие летучие элементы и смеси, такие как цезий и теллур, вместе с аэрозолями были выброшены в воздух отдельно от частиц топлива. Пробы воздуха показали наличие частиц этих элементов размером от 0,5 до 1 мм.

Более крупные частицы выпали в районе стан­ции, а более мелкие «горячие» частицы были обнаружены на больших рас­стояниях от места аварии.

Загрязнение территории радионуклидами оказалось неравномерным, так как в течение первых 10 суток выбросы происходили периодически, а ветер неоднократно менял свое направление.

Основной вклад в радиоактивное загрязнение местности Республики Беларусь в первые дни после аварии внесли йод-131,132, теллур-132, такие «короткоживущие» радионуклиды как рутений-103, барий-140 и другие.

Позже стали доминировать цезий-134 и цезий-137.

25% от общего количества выброшенных радионуклидов составлял йод-131. Прак­тически вся территория Республики Беларусь была загрязнена йодом-131. На отдельных участках территории республики активность йода-131 в почве достигала 37000 кБк/м² (1000 Ku/км²).

Являясь бета- и гамма-излучателем, находясь в аэрозольном состоянии, он нанес основной удар по щитовидной железе людей с дефицитом йода.

Он лег­ко проникает в овощи, ягоды, мо­локо. После распада йода-131 (его период полураспада составляет 8,05 суток) и других короткоживущих радио­нуклидов основными источника­ми радиоактивного загрязнения местности в Республике Беларусь в настоя­щее время остались:

• цезий-137 - загрязнил 23% территории республики (46450км²);

• стронций-90 - загрязнил 10% территории республики (4230 км²);

• плутоний-239 - загрязнил 2% территории республики (430 км²).

Радиационное загрязнение местности в настоящее время создают вышеперечисленные радионуклиды и продукты их распада .

В результате первоначального радиоактивного загрязнения цезием 134, 137, стронцием-90 и плутонием-239 в зонах загрязнения оказалoсь3668 населенных пунктов с населением более 2 млн человек, в том числе 500 тыс. детей. Полностью оказались радиоактивно загрязненными Гомельская и Могилевская области, 10 районов Минской области, 6 районов Брестской области, 6 районов Гродненской области и 1 район Витебской области.

На территории Республики Беларусь плотность радиоактивного за­грязнения составила от 1 до 200 Ku/км². Распределение жителей по зонам на январь 1996 г. составило:

• 1-5 Ku/км² - более 1 млн 400 тыс. человек;

• 5-15 Ки/км² - примерно 700 тыс. человек;

- 15-40 Ки/км²-120 тыс. человек;

- Более 40 Ки/км² - около 10 тыс. человек.

С территорий с активностью более 40 Ки/км² после аварии на ЧАЭС население было выселено. Всего отселено 135 тысяч человек.

Распределение населения, проживающего на радиоактивно загряз­ненных территориях, по областям показано на рис. 3.6.

Дадим краткую характеристику основным оставшимся радионуклидам

и продуктам их распада.

• Цезий-137. Это щелочной металл серебристо-белого цвета, мягкий, тягучий. В воздухе моментально воспламеняется. В природе входит в состав отдельных минералов. Хорошо сорбируется почвами (особенно чернозема­ми). Бета- и гамма-излучатель (рис. 3.7). Период полураспада составляет 30 лет. На территорию республики выпал в виде дисперсных частиц размером от 2 мкм до нескольких сотен мкм.

Цезий-137 закрепляется в бедных калием почвах, а в почвах богатых органикой хорошо усваивается корневой системой и легко передвигается в самих растениях. Цезия много в зерне, стеблях картофеля, в зелени и других растениях. В водной среде процессы миграции цезия идут интенсивнее, по­этому в рыбе он накапливается в значительных количествах.

В организм человека поступает через желудочно-кишечный тракт. Лег­ко всасывается в желудочно-кишечном тракте (50%-80%) и свободно цирку­лирует в составе крови по всему телу. Основная часть цезия накапливается в мышцах (80%), в костях - (8%). Выводится из организма с мочой, калом и потом.

Период биологического полувыведения из организма взрослого че­ловека - до 3-х месяцев, у детей от 50 до 20 суток в зависимости от возраста.

Аналогичное накопление радионуклидов происходит и у животных, но у коров большая часть цезия переходит в молоко, у кур в яйца. По химиче­ским свойствам цезий-137 близок к калию и является его конкурентом (если в организме дефицит калия, усваивается цезий).

При попадании в организм человека вызывает лейкемию, рак молочной железы, печени, подавление системы кроветворения, угнетение костного мозга, опухоли кожи и другие заболевания. При попадании на кожу цезий всасывается по кровеносным лимфатическим капиллярам. Период биологического полувыведения его из кожи равен одним суткам.

Стронций-90.

Это серо-белый металл, пластичный.

Входит в состав минералов. Бета-излучатель. Период полураспада 2 года (рис. 3.8). Входит в состав биологической ткани животных и растений, растениях в основном накапливается в корневой системе. Его много в зерне, листовых овощах. Обладая хорошей растворимостью, стронций легко вымывается из по­чвы и попадает в водоемы, где активно накапливается гидробионтами.

Стронций-90 конкурирует с кальцием, поэтому у человека и животных избирательно накапливается в костях. Но некоторое накопление происходит в почках, слюнной и щитовидной железах, в легких, откладывается также на стенках сосудов, способствует интенсивному отложению солей. Больше строн­ция откладывается в молодых костях. Период биологического полувыведе­ния - около 20 лет.

Процент всасывания стронция зависит от :

• возраста (у детей процент всасывания выше);

• физиологического состояния организма (период беременности, лактации);

• количества в организме витамина D ( ускоряет всасывание стронция);

• количества поступающего в организм кальция (чем больше поступа­ет кальция, тем меньше всасывается стронция);

• пола (у мужчин всасывание идет активней).

У кур стронций переходит в скорлупу яиц, у коров значительная часть переходит в молоко. Стронций-90 вызывает онкологические и другие заболевания. Период биологического полувыведения - около 20 лет

Плутоний-239. Это металл серого цвета. Альфа-излучатель. Обла­гает также слабым гамма-излучением. Период полураспада - 24065 лет (рис. 3.9). Особо опасен при попадании в органы дыхания, желудочно-ки­шечный тракт и на поврежденную кожу.

При дефиците кальция и стронция избирательно накапливается в костях, но при попадании в кровеносную систему 45% плутония задерживается в печени, откуда половина выводится через 20 лет. Однако уже через 2-3 месяца развивается цирроз печени.

Аккумулируется в скелете и в лимфатичес­ких узлах. Подавляет систему кроветворения , иммунную сис­тему.

На территории республики плутоний-239 выпал в Брагинском, Светлогорском и Рогачевском районах.

• Америций-241. Америций-241 является продуктом распада плутония-241 (рис. 3.10), альфа- , гамма-излучатель. На территорию Республики Бе­ларусь америция-241 выпало незначительное количество . Однако этот элемент опасен тем, что обладает очень жестким гамма-излучением. Оно более опасно, чем рентгеновское излучение.

Кроме того, опасность америция-241 состоит в том, что он хорошо растворяется в воде. Это означает, что он будет активно поступать в орган человека с водой, растительной пищей, с животными продуктами. Учитывая, что америций-241 имеет большой период полураспада (432 года), будет представлять опасность тысячи лет.

Америций-241 обладает еще одним важным свойством. Для его взрывной реакции требуется небольшая критическая масса, которая исчисляются микрограммами (в то время как для урана или плутония — килограммы)