Радиация

Таблица 2. Воздействие ионизирующего  излучения на ткани организма.

 

Последние исследования  Киевского  Института нейрохирургии показали, что радиация даже в малых количествах,  при дозах в  десятки  бэр, сильнейшим образом воздействует на нервные  клетки - нейроны. Но нейроны гибнут не от прямого воздействия радиации.  Как выяснилось,  в  результате воздействия радиации у большинства  ликвидаторов ЧАЭС наблюдается "послерадиоционная  энцефлопатия". Общие нарушения  в организме под действием  радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой  патологические изменения головного мозга.

Механизм воздействия  радиоактивных выбросов на организм человека.

              Рассмотрим механизм воздействия  радиации на организм человека, пути воздействия различных   радиоактивных веществ на организм, их распространение в организме,  депонирование, воздействие на различные органы и системы организма и последствия этого воздействия. Существует  термин «входные ворота радиации», обозначающий пути попадания радиоактивных веществ и излучений изотопов в организм. Различные  радиоактивные  вещества по – разному проникают в организм человека. Это зависит от химических свойств радиоактивного элемента.

 

 

Пути проникновения радиации в  организм человека

 

Радиоактивные изотопы               Радиоактивные частицы из          Изотопы, находящиеся в земле

могут проникать  в организм        воздуха  во время дыхания            или на ее поверхности, испус-

вместе  с  пищей  или водой.        могут попасть в легкие. Но          кая гамма-излучение, способны

Через  органы  пищеварения        они   облучают  не  только           облучить организм снаружи. Эти

они   распространяются   по         легкие,   а  также  распро-            изотопы также переносятся атмо-

всему организму.                           страняются по  организму.          сферными осадками.

 

Источники радиационного излучения:

1. Естественные источники радиации

Естественные  радионуклиды делятся на четыре группы: долгоживущие (уран-238, уран-235, торий-232); короткоживущие (радий, радон); долгоживущие одиночные, не образующие семейств (калий-40); радионуклиды, возникающие в результате взаимодействия космических частиц с атомными ядрами вещества Земли (углерод-14).

2. Источники радиации, созданные человеком (техногенные)

Искусственные источники радиационного облучения  существенно отличаются от естественных не только происхождением. Во-первых, сильно различаются индивидуальные дозы, полученные разными людьми от искусственных  радионуклидов. В большинстве случаев  эти дозы невелики, но иногда облучение  за счет техногенных источников гораздо  более интенсивно, чем за счет естественных. Во-вторых, для техногенных источников упомянутая вариабельность выражена гораздо  сильнее, чем для естественных. Наконец, загрязнение от искусственных источников радиационного излучения (кроме  радиоактивных осадков в результате ядерных взрывов) легче контролировать, чем природно обусловленное загрязнение.

Основной вклад в загрязнение  от искусственных источников вносят различные медицинские процедуры  и методы лечения, связанные с  применением радиоактивности. Основной прибор, без которого не может обойтись ни одна крупная клиника – рентгеновский  аппарат, но существует множество других методов диагностики и лечения, связанных с использованием радиоизотопов.

Один  из наиболее обсуждаемых сегодня  источников радиационного излучения  является атомная энергетика. На самом  деле, при нормальной работе ядерных  установок ущерб от них незначительный. Дело в том, что процесс производства энергии из ядерного топлива сложен и проходит в несколько стадий.

Дозовые нагрузки на население от разных источников представлены на рис.1.

Рис.1. Дозовая нагрузка населения от разных источников радиации

 

Ядерный топливный цикл начинается с добычи и обогащения урановой руды, затем  производится само ядерное топливо, а после  отработки топлива  на АЭС иногда возможно вторичное  его использование через извлечение из него урана и плутония. Завершающей  стадией цикла является, как правило, захоронение радиоактивных отходов.

На  каждом этапе происходит выделение  в окружающую среду радиоактивных  веществ, причем их объем может сильно варьироваться в зависимости  от конструкции реактора и других условий. Кроме того, серьезной проблемой  является захоронение радиоактивных  отходов, которые еще на протяжении тысяч и миллионов лет будут  продолжать служить источником загрязнения.

Дозы  облучения различаются в зависимости  от времени и расстояния. Чем дальше от станции живет человек, тем  меньшую дозу он получает.

Из  продуктов деятельности АЭС наибольшую опасность представляет тритий. Благодаря  своей способности хорошо растворяться в воде и интенсивно испаряться тритий накапливается в использованной в процессе производства энергии  воде и затем поступает в водоем-охладитель, а соответственно в близлежащие  бессточные водоемы, подземные воды, приземной слой атмосферы. Период его  полураспада равен 3,82 суток. Распад его сопровождается альфа-излучением. Повышенные концентрации этого радиоизотопа зафиксированы в природных средах многих АЭС.

До  сих пор речь шла о нормальной работе атомных электростанций, но на примере Чернобыльской трагедии мы можем сделать вывод о чрезвычайно  большой потенциальной опасности  атомной энергетики: при любом  минимальном сбое АЭС, особенно крупная, может оказать непоправимое воздействие  на всю экосистему Земли.

Существует  огромное количество общеупотребительных  предметов, являющихся источником облучения. Это, прежде всего, часы со светящимся циферблатом, которые дают годовую  ожидаемую эффективную эквивалентную  дозу, в 4 раза превышающую ту, что  обусловлена утечками на АЭС, а именно   2 000 чел-Зв. Равносильную дозу получают работники предприятий атомной промышленности  и экипажи авиалайнеров.

При изготовлении таких часов используют радий. Наибольшему риску при  этом подвергается, прежде всего, владелец часов.

 

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ПРЕДПРИЯТИЙ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА

 

Если  исключить взрывы атомных устройств  и аварийные ситуации, то основным источником радиационного воздействия  на биосферу являются предприятия ядерного топливно-энергетического цикла (ЯТЦ) в штатном режиме.

Известны  следующие виды воздействия ЯТЦ  на окружающую среду:

1. Расход природных ресурсов (земельные  угодья, вода, сырье для основных фондов ЯТЦ и т.д.).

При добыче и переработке урановой руды отчуждаются значительные земельные  плошади для размещения пустой породы. На каждый Гвт (эл.) энергии, получаемой на атомной станции, образуется несколько  миллионов тонн пустой породы.

Большая часть земельных угодий, расходуемых  при переработке руды, приходится на пруды – хвостохранилища, куда поступает около 10 т на 1 ГВт (эл.) в год хвостовых растворов.

Расход  воды предприятий ЯТЦ обусловлен необходимостью охлаждения технологического оборудования и применения в технологиях. Максимальное водопотребление на единицу электроэнергии приходится на охлаждение оборудования АЭС и предприятия по обогащению изотопов урана (10 м³ на 1 ГВт (эл.) и 5x10 на ГВт (эл.) соответственно).

2. Тепловое загрязнение окружающей  среды.

Тепловые  сбросы имеют место на всех стадиях  ЯТЦ, достигая максимальных значений на АЭС, где мощность тепловых сбросов достигает 2 ГВт на каждый ГВт электрической мощности при 33% КПД. Тепловые сбросы АЭС вносят вклад в антропогенное поступление тепла в биосферу и в приближение к предельно допустимому уровню антропогенных сбросов тепловой энергии, равному в среднем 2 Вт/м². Этот предел рассчитан из принципа недопущения изменения среднегодовой температуры на 1°С.

3. Выброс загрязняющих веществ  химической природы в окружающую среду. Он имеет место на всех стадиях цикла, достигая максимальных размеров на предприятиях по переработке руды со сбросами хвостовых растворов и при сжигании органического топлива на предприятиях цикла и ТЭЦ, обеспечивающих его энергией.

4. Радиоактивное загрязнение окружающей  среды.

Важнейшей особенностью ЯТЦ является то, что  в процессах производства энергии на АЭС и переработки отработанного топлива образуется большое количество опасных искусственных радионуклидов. Основная часть радиоактивных отходов ЯТЦ имеет высокую удельную активность. Некоторые из радионуклидов имеют значительные (от сотен до миллионов и более лет) периоды полураспада. Это предопределяет необходимость надежной изоляции высокоактивных отходов ЯТЦ от биосферы.

Наиболее  значимый вклад в загрязнение  биосферы дают долгоживущие радионуклиды ¹⁴С, ⁸⁵Кr, ³Т, ¹²⁹I. Это обусловлено высокой миграционной способностью, приводящей к их рассеиванию на большие расстояния за время, меньше периодов полураспада. Из всего количества четырех радионуклидов, поступающих в биосферу с отходами ЯТЦ до 70-80% ¹⁴С приходится на стадию переработки облученного топлива на радиохимическом заводе, остальная часть – на АЭС. 99% ⁸⁵Кr, ³Т, ¹²⁹I выбрасывается при переработке топлива и около 1% – с АЭС.

К основным проблемам радиационной безопасности для окружающей среды при работе ЯТЦ в штатном режиме можно  отнести следующие:

1. Возможное увеличение отрицательных последствий за счет стохастических эффектов, особенно в зонах влияния действующих АЭС.
2. Влияние инертных газов. Известно, что радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе, другие изотопы, еще недавно считавшиеся безвредными, накапливаются в клеточных структурах – хлоропластах, митохондриях, клеточных мембранах. Их влияние на метаболизм еще не до конца изучено.
3. Нерегулируемый выброс радионуклида криптона-85 в атмосферу от АЭС и предприятий по переработке отработанных ТВЭЛ. Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы и формировании парникового эффекта. Уже сейчас его содержание в миллионы раз превышает содержание в до ядерную эпоху и прибывает 5% ежегодно.
4. Накопление в пищевых цепях радиоактивность излучения Н. Он связывается протоплазмой клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепях. При распаде он превращается в гелий и испускает сильное b-излучение, вызывая генетические нарушения. Содержание трития в хвое деревьев в районе дислокации АЭС (США) в десятки раз выше, чем в удалении от них.
5. Накопление углерода-14 в биосфере. Предполагается, что оно ведет к резкому замедлению роста деревьев. Такое замедление роста фиксируется на Земле повсеместно и может быть связано с 25% увеличением содержания С в атмосфере по сравнению с до ядерной эпохой.

Образование трансурановых элементов. Особенно опасным является  ²³⁹Рu. Таким образом, радиоактивные вещества занимают особое место среди загрязняющих окружающую среду агентов.

 

 

 

Чернобыльская авария

 

       Крупнейшая  в мире ядерная авария произошла  на Чернобыльской атомной электростанции (Украина). В тот роковой день, 25 апреля 1986г., на 4-ом энергоблоке ЧАЭС готовились к новым испытаниям. Причиной случившейся трагедии явилось непредсказуемое сочетание нарушений регламента и режима эксплуатации энергоблока, допущенных обслуживавшим его персоналом.

Чернобыльская АЭС  расположена на территории Украины вблизи города Припять, в 18 километрах от города Чернобыль, в 16 километрах от границы с Белоруссией и в 110 километрах от Киева.

Ко времени аварии на ЧАЭС использовались четыре реактора РБМК-1000 (реактор большой мощности канального типа) с электрической мощностью 1000 МВт (тепловая мощность 3200 МВт) каждый. Ещё два аналогичных реактора строились. ЧАЭС производила примерно десятую долю электроэнергии Украины.

Примерно в 1:24 26 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС произошёл взрыв, который полностью разрушил реактор. Здание энергоблока частично обрушилось, при этом погибло 2 человека — оператор насосов ГЦН (Главный Циркуляционный Насос) Валерий Ходемчук (тело не найдено, завалено под обломками двух 130-тонных барабан-сепараторов), и сотрудник пуско-наладочного предприятия Владимир Шашенок (умер от перелома позвоночника и многочисленных ожогов в 6:00 в Припятской МСЧ, утром 26-го апреля). В различных помещениях и на крыше начался пожар. Впоследствии остатки активной зоны расплавились. Смесь из расплавленного металла, песка, бетона и частичек топлива растеклась по подреакторным помещениям. В результате аварии произошёл выброс в окружающую среду радиоактивных веществ, в том числе изотопов урана, плутония, иода-131 (период полураспада 8 дней), цезия-134 (период полураспада 2 года), цезия-137 (период полураспада 33 года), стронция-90 (период полураспада 28 лет).

В разное время выдвигались  различные версии для объяснения причин чернобыльской аварии. Специалисты  предлагали разные гипотезы о том, что  привело к скачку мощности. Среди  причин назывались: так называемый «срыв» циркуляционных насосов (нарушение  их работы в результате кавитации), вызванный превышением допустимого расхода воды, разрыв трубопроводов большого сечения и другие. Рассматривались также различные сценарии того, как конкретно развивались процессы, приведшие к разрушению реактора после скачка мощности, и что происходило с топливом после этого. Некоторые из версий были опровергнуты исследованиями, проведёнными в последующие годы, другие остаются актуальными до сих пор. Хотя среди специалистов существует консенсус по вопросу о главных причинах аварии, некоторые детали до сих пор остаются неясными. Важность этих деталей обуславливается оценками выброшенного в течение аварии топлива и радиоактивных материалов в окружающую среду, а следовательно, и необходимыми масштабами работ по ликвидации аварии (например, сооружение объектов «Укрытие-2»).