Й учебный вопрос. Аварии с выбросом радиоактивных веществ.

 

Открытие явления радиоактивности

В конце 1895 г. весь ученый мир был взволнован появившимися в печати сооб­щениями об открытии профессором Вильгельмом Конрадом Рентгеном лучей, обладавших необычными свойствами. Эти лучи, названные Рентгеном Х-лучами, свободно проходили сквозь дерево, картон и другие предметы, не прозрач­ные для видимого света. Впоследствии они получили название рентгеновских лучей — в честь открывшего их ученого. Это открытие вызвало большую сенса­цию в научном мире. Может, по этой причине многими учеными не было замече­но другое крупнейшее открытие конца XIX столетия — открытие французским ученым Анри Беккерелем в 1896 г. явления радиоактивности. Вскоре Беккерель на заседании Академии наук сообщил, что наблюдавшиеся им лучи, прони­кавшие подобно рентгеновским лучам через непрозрачные для света предметы и вызывавшие почернение фотопластинок, спонтанно, без всякого вмешательст­ва извне, излучаются некоторыми веществами. Так было установлено, что новые лучи излучаются веществами, в состав которых входит уран. Вновь открытые лучи Беккерель назвал урановыми. Дальнейшая история новооткрытых лучей тесно связана с именами польского физика Марии Склодовской и ее мужа — француза Пьера Кюри. Супругам Кюри наука обязана тщательным всесторон­ним изучением вновь открытого явления, которое, по предложению Марии Склодовской-Кюри, было названо радиоактивностью.

Радиоактивность — это способность ряда химических элементов самопроизволь­но распадаться и испускать невидимое излучение.

Глубокое изучение свойств радиоактивных элементов привело к созданию так на­зываемой планетарной модели атома (английский физик Э. Резерфорд, 1911 г.), затем она была усовершенствована датским ученым Нильсом Бором. Этой моде­лью мы пользуемся до настоящего времени.

Атом похож на солнечную систему в миниатюре: вокруг крошечного ядра (раз­меры атома очень малы — поперечник атома составляет около 10^-8 см, следовательно, на 1 см можно уложить 100 млн атомов) движутся по орбитам крошеч­ные «планеты» — электроны. Размеры ядра в 100 тыс. раз меньше размеров самого атома, но плотность его очень велика, поскольку масса ядра почти равна массе его атома. Ядро, как правило, состоит из нескольких более мелких частиц, которые плотно сцеплены друг с другом. Некоторые из этих частиц имеют по­ложительный заряд и называются протонами. Число протонов в ядре определяет, к какому химическому элементу относится данный атом: ядро атома водорода содержит всего один протон, атома кислорода — 8, атома урана — 92. В каждом атоме число электронов в точности равно числу протонов в ядре; каждый элек­трон несет отрицательный заряд, равный по величине заряду протона, так что в целом атом нейтрален.

В ядре, как правило, присутствуют и частицы другого типа — нейтроны, по­скольку они электрически нейтральны. Ядра атомов одного и того же элемента содержат всегда одно и то же число протонов, но число нейтронов в них может быть разным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различаю­щиеся по числу нейтронов, относятся к разным разновидностям одного и того же химического элемента, называемым изотопами данного элемента. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента добавляют число, равное сумме всех час­тиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов; в уране-235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу нуклидов.

Некоторые нуклиды стабильны, то есть в отсутствие внешнего воздействия ни­когда не претерпевают никаких превращений. Большинство же нуклидов нестабильны, они все время превращаются в другие нуклиды. При каждом акте распада высвобождается энергия, которая и передается в виде радиоактивного излучения.

Сразу же после открытия радиоактивности перед наукой встал ряд новых вопро­сов: что собой представляют открытые лучи, каковы их природа и свойства, насколько широко радиоактивные вещества распространены в природе, какое действие они оказывают на человека и окружающую природу. Понадобилось, однако, несколько десятков лет, чтобы получить ответы на поставленные вопросы. Прежде всего удалось решить вопрос о природе лучей, испускаемых радиоактивными атомами. Было установлено, что радиоактивное излучение — это сложное излучение, в состав которого входят лучи трех видов, отличающиеся друг от дру­га проникающей способностью. Хуже всего проникающие лучи получили назва­ние а-лучей, проникающие лучше — р-лучей, и наконец, лучи, имеющие наибольшую проникающую способность, — у-лучей.

Альфа-лучи оказались потоком частиц с массой, равной четырем, и двойным по­ложительным зарядом, то есть потоком ядер атомов гелия. Эти частицы вылетают из ядра со скоростью 15 000-20 000 км/с. Альфа-частицы обладают очень малой проникающей способностью. В зависимости от энергии частиц в воздухе они мо­гут пройти путь 2-9 см, в биологической ткани — 0,02-0,06 мм; они полностью поглощаются листом чистой бумаги.

Бета-лучи — это поток р-частиц (электронов), вылетающих из ядер со скоро­стью света. Максимальная энергия р-частиц радиоактивных изотопов может раз­личаться в широких пределах — от нескольких тысяч до нескольких миллионов электрон-вольт. Проникающая способность этих частиц значительно больше, чем а-частиц. р-частицы могут пройти в воздухе до 15 м, в воде и биологической ткани — до 12 мм, в алюминии — до 5 мм.

Гамма-лучи — представляют собой электромагнитное излучение с длиной волны 10^-8-10^-11 см. Проникающая способность у-лучей очень велика — значительно больше, чем а- и р-частиц. Чтобы ослабить у-излучение радиоактивного кобаль­та вдвое, нужно установить защиту из слоя свинца толщиной 1,6 см или слоя бетона толщиной 10 см. Чем короче длина волны, тем большую проникающую способность имеют у-лучи.

Таким образом, под проникающей радиацией понимают поток у-лучей и  нейтро­нов.

Коэффициенты половинного ослабления материалов, см Материал Проникающая радиация   у-лучи нейтроны Свинец 1,8 8,7 Сталь 2,8 4,7 Бетон 10 12 Грунт, кирпич, песок 14 12 Дерево 30 10 Вода 23 3

 

Сейчас каждый школьник знает, что проникающая радиация разрушает организм человека, может вызвать у него лучевую болезнь различной степени. Поврежде­ний, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям; количество переданной организму энергии на­зывается дозой. За единицу дозы принят рентген [Р] (1 Р — это такая доза у-из лучения, при которой в 1 см³ сухого воздуха при температуре 0 °С и давлении 760 мм рт. ст. образуется 2,08 млрд пар ионов (2,08 х 10⁹)).

На организм воздействует не вся энергия излучения, а только поглощенная энергия. Поглощенная доза более точно характеризует воздействие ионизирующих лучей на биологические ткани и измеряется во внесистемных единицах, на­зываемых рад. Достоинства рада как дозиметрической единицы в том, что его можно использовать для любого вида излучений в любой среде. Рад — это такая доза, при которой энергия, поглощенная 1 кг вещества, равна 0,01 Дж, или 105 эрг. Биологическим эквивалентом рада является бэр.

Надо учитывать тот факт, что при одинаковой поглощенной дозе а-излучение гораздо опаснее р- и у-излучений. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данно­го вида повреждать ткани организма; а-излучение считается при этом в 20 раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой; в СИ ее измеряют в единицах, называемых зивертами (Зв). Следует учитывать также, что одни части тела (органы, ткани) более чувстви­тельны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облу­чение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с разными коэффициентами.

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просум­мировав по всем органам и тканям получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для организма, — она измеряется в зивертах.

Активность радионуклида означает число распадов в секунду. Один беккерель равен одному распаду в секунду.

Естественные источники радиоактивности на Земле

Все виды флоры и фауны Земли, в том числе и млекопитающие, возникли и эволюционно развивались на протяжении сотен миллионов лет при постоянном воздействии естественного радиационного фона.

Радиация — поток корпускулярной (а-, Р~, у-лучей, поток нейтронов) и (или) электромагнитной энергии.

Радиоактивный фон необходим для существования жизни на нашей планете. Детальное изучение влияния радиационного фона в дозе 1-10 мЗв в год, или 100-1000 мбэр в год, не выявило каких-либо изменений в состоянии здоровья человека, уровне заболеваемости и уменьшения продолжительности жизни. Од­нако повышенный уровень радиоактивности связан с риском для здоровья лю­дей. Природные источники излучения можно разделить на космические и земные.

Космическое излучение состоит из галактического и солнечного, колебания ко­торого связаны с солнечными вспышками. Космическое излучение достигает Земли в виде ядерных частиц, обладающих огромной энергией, часть которой расходуется на столкновение с ядрами атмосферного азота, кислорода, аргона, в результате чего на высоте 20 км возникает вторичное высокое энергетическое излучение, состоящее из мезонов, нейтронов, протонов, электронов. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из ко­торых в основном и состоят космические лучи).

Люди, живущие на уровне моря, из-за космических лучей получают в среднем эффективную эквивалентную дозу около 300 мкЗв в год, люди, живущие выше 2000 м над уровнем моря, получают дозу облучения в несколько раз больше. Еще более интенсивному, хотя и относительно непродолжительному, облучению под­вергаются экипажи и пассажиры самолетов. При подъеме на высоту от 4000 м (максимальная высота человеческих поселений — деревни шерпов на склонах Эвереста) до 12 000 м (максимальная высота полета трансконтинентальных лайнеров) уровень облучения возрастает в 25 раз.

В состав земных источников излучений входят 32 радионуклида ураново-радие­вого и ториевого семейств, а также ⁴⁰К, ⁸⁷Ru и многие другие с большим перио­дом полураспада. Уровни земной радиации неодинаковы для разных мест земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в определенном участке зем­ной коры. Так 95% населения Франции, Германии, Италии, Японии, США живет в местах, где мощность дозы облучения в среднем составляет от 0,3 до 0,6 мЗв в год. Известны места, где уровни земной радиации намного выше.

Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи. В этом случае речь идет о внешнем облучении. Оно связано с у-излучением нуклидов, содержащих­ся в верхнем слое почвы, в воде, в нижних слоях атмосферы. Внутреннее облуче­ние вызвано попаданием внутрь организма радионуклидов с воздухом, водой, пищей. В районах с нормальным фоном радиации доза внутреннего облуче­ния 1,35 мЗв (135 мбэр) почти вдвое больше дозы внешнего облучения 0,65 мЗв (65 мбэр), из которого 0,3 мЗв (30 мбэр) приходится на космическое облучение.

Основная масса радиоактивных элементов Земли содержится в горных породах, составляющих земную кору. Отсюда радиоактивные элементы переходят в грунт, затем в растения и, наконец, вместе с растениями попадают в организм живот­ных и человека. Большая роль в этом круговороте принадлежит подземным водам. Они вымывают радиоактивные элементы горных пород, переносят их с одних мест на другие — так осуществляется обмен между живой и неживой природой.

Другой процесс, приводящий к распространению радиоактивных веществ в био­сфере, — выветривание горных пород. Мельчайшие частицы, образовавшиеся в результате разрушения горных пород, под действием воды, льда, непрерывных колебаний температуры и других факторов переносятся ветром на значительные расстояния.

Говоря о роли земной коры в создании естественного радиационного фона, целе­сообразно подробнее остановиться на роли газа радона. Лишь недавно ученые поняли, что наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раз тяжелее воздуха) радон. В природе радон встречается как член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238 и тория-232 (соответственно, радон- 222 и радон-220). Радон высвобождается из земной коры повсеместно.

Радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответ­ственен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и при­мерно за половину этой дозы от всех источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом, особенно в непроветриваемых помещениях.

Радон концентрируется в воздухе внутри помещений лишь тогда, когда они в дос­таточной мере изолированы от внешней среды. Поступая внутрь помещения тем или иным способом (просачиваясь через фундамент и пол из грунта или, реже, высвобождаясь из материалов, использованных в конструкции дома), радон скапливается в нем. Герметизация помещений с целью утепления только усугубляет дело, поскольку это затрудняется выход газа из помещения.

Самые распространенные строительные материалы — дерево, кирпич и бетон — выделяют относительно немного радона. Гораздо большей удельной радиоак­тивностью обладают гранит, пемза, используемые в качестве строительных ма­териалов.

Еще один, как правило, менее важный источник поступления радона в жилье представляют собой вода и природный газ. Однако основная опасность, как это ни удивительно, исходит вовсе не от питья воды, даже при высоком содержании в ней радона. Люди потребляют большую часть воды в составе пищи и в виде го­рячих напитков (чай, кофе). При кипячении же воды или приготовлении горя­чих блюд значительная часть радона улетучивается. Гораздо большую опасность представляет попадание паров воды с высоким содержанием радона в легкие вместе с вдыхаемым воздухом, что чаще всего происходит в ванной. При обследовании домов в Финляндии оказалось, что в среднем концентрация радона в ванной комнате в 3 раза выше, чем на кухне, и приблизительно в 40 раз выше, чем в жилых комнатах.

В процесс жизнедеятельности растения усваивают, а некоторые и накапливают в себе радиоактивные вещества, содержащиеся в почве, воде и в воздухе. Из всех радиоактивных веществ лучше всего усваивается растениями калий. Радиоак­тивность растений увеличивается от применения калийных удобрений, которые приводят одновременно к повышению урожайности и улучшению качества раз­личных сельскохозяйственных культур (повышение сахаристости сахарной свек­лы, крахмалистости зерен озимой пшеницы и т. д.).

В радиоактивности растений и животных — причина радиоактивности пищевых продуктов. Вместе с пищей радиоактивные вещества попадают в организм чело­века.

Вместе с пищей, водой, воздухом определенное количество радиоактивных эле­ментов попадает в организм человека. Если бы все они оставались в организ­ме, то радиоактивность человека была бы очень велика. Однако это не так — значительная их часть выделяется из организма вместе с мочой, калом, потом и др., то есть общая радиоактивность человека зависит от интенсивности обменных процессов.

АЭС и урановые рудники как источники радиоактивного загрязнения

Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются АЭС, хотя в настоящее время они вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

Доза облучения от ядерного реактора зависит от времени и расстояния. Чем даль­ше человек живет от атомной электростанции, тем меньшую дозу он получает. Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада. Большинство радионуклидов распадается быстро и поэтому имеет лишь местное значение. Однако некоторые из них жи­вут довольно долго и могут распространяться по всему земному шару, а опреде­ленная часть изотопов остается в окружающей среде практически вечно. При этом различные радионуклиды ведут себя по-разному: одни распространяются в ок­ружающей среде быстро, другие — чрезвычайно медленно.

Ядерные реакторы работают на ядерном топливе. Примерно половина всей ура­новой руды добывается открытым способом, а другая половина — шахтным. Добытую руду везут на обогатительную фабрику, обычно расположенную неподалеку. И рудники, и обогатительные фабрики служат источником загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Если рассматривать лишь непродолжительные периоды времени, то можно считать, что почти все загрязнение связано с местами добычи урановой руды. Обогатительные же фабрики создают проблему долговременного загрязнения: в процессе переработки руды образуется огромное количество отходов — «хвостов».

Эти отходы будут оставаться радиоактивными в течение миллионов лет. Таким образом, отходы являются главным долгоживущим источником облучения насе­ления, связанным с атомной энергетикой. Однако их вклад в облучение можно уменьшить, если отвалы заасфальтировать или покрыть их поливинилхлоридом. Конечно, покрытие необходимо будет регулярно менять.

Урановый концентрат, поступающий с обогатительной фабрики, подвергается дальнейшей переработке и очистке и на специальных заводах превращается в ядер­ное топливо. В результате такой переработки образуются газообразные и жидкие радиоактивные отходы, однако дозы облучения от них намного меньше, чем на других стадиях получения ядерного топлива.

Аварии на радиационно-опасных объектах

Катастрофа на Чернобыльской АЭС стала самой страшной за весь период сущест­вования атомной энергетики трагедией для населения не только бывшего СССР, но и других стран Европы. Аварии на АЭС случались и раньше как в бывшем СССР, так и за рубежом. Первая крупная ядерная авария в СССР произошла 29 сентября 1957 г. на Юж­но-Уральском заводе по производству атомного оружия. Это был секретный объект под названием «Челябинск-40». Об этой аварии, которую принято назы­вать уральской ядерной катастрофой, миру поведал эмигрировавший на Запад советский ученый Жорес Медведев, переславший свою рукопись в английский журнал «Нью сайнтист» (4 ноября 1976 г.). Советская сторона долго замалчива­ла сам факт аварии, но в июне 1989 г., спустя 32 года после аварии, все же опуб­ликовала сообщение об этом событии.

В 1981-1985 гг. на советских атомных станциях произошли 1042 аварийные оста­новки энергоблоков, в том числе 381 на АЭС с реакторами РБМК. На Чернобыль­ской АЭС таких случаев было 104, из них 35 — по вине персонала (из протокола заседания Политбюро ЦК КПСС, проходившего 3 июля 1986 г.). Предупреждаю­щий тревожный сигнал звучал — и не единожды!

Чернобыльская катастрофа и ее последствия

Чернобыльская АЭС расположена в 18 км от г. Чернобыль и в 150 км от Киева. В 4 км от АЭС расположен город атомщиков Припять, названный так по имени реки, которая несет свои воды в Днепр. По генеральному плану предполагалось, что в Припяти будут жить до 80 тысяч жителей.

Общая численность населения в 30-километровой зоне вокруг АЭС была свыше 100 тыс. чел. (средняя плотность населения — 70 чел./км²). Около 50 тыс. про­живало в Припяти, более 12 тыс. — в Чернобыле. Обслуживающий персонал АЭС насчитывал около 6,5 тыс. чел.

К 1986 г. в эксплуатации находилось 4 энергоблока первой и второй очереди. В 1,5 км к юго-востоку от главного корпуса велось строительство двух энергоблоков третьей очереди.

Авария на Чернобыльской АЭС — одна из крупнейших экологических катаст­роф. Облако, содержащее 30 млн Ки, накрыло территорию, границы которой: на севере — Швеция, на западе — Германия, Польша, Австрия, на юге Греция, Югославия.

Причиной аварии явился ряд допущенных работниками электростанции грубых нарушений правил эксплуатации реакторных установок. Произошло внезап­ное нарастание мощности реактора, что привело к резкому повышению темпе­ратуры и давления в его активной зоне и контуре теплоносителя и к последую­щему взрыву реактора с разрушением реакторного здания. Аварийная защита реактора в этих условиях должна была автоматически сработать от любого их ряда аварийных сигналов и предотвратить нарастание реакции деления ядерного горючего.

Авария произошла 26 апреля 1986 г. в 1 ч 23 мин. В это время на станции работа­ло около 400 человек. С момента катастрофы возникли три важнейшие и требо­вавшие немедленного решения задачи: борьба с пожаром на АЭС, предотвраще­ние развития аварии в активной зоне реактора и определение ее масштабов для принятия практических мер по ликвидации последствий.

Через 5 минут после возникновения аварии в район 4-го блока прибыло дежур­ное подразделение АЭС, затем пожарные расчеты из городов Припять и Черно­быль. Благодаря самоотверженным действиям пожарных уже к 2 ч 10 мин на крыше машинного зала и к 2 ч 30 мин на крыше реакторного отделения основ­ные очаги пожаров были подавлены, а к 5 часам пожар на 4-м энергоблоке был ликвидирован полностью.

Над реактором стоял радиационный ало-сизый столб. Реактор пылал — продол­жалась плазменная реакция. Необходимо было измерить уровень радиации — предполагалось, что он от 3,5 до 5 тыс. рентген. Кроме радиации, над реактором была температура 120-180 °С. Уровень радиации замерялся с вертолетов. Верто­лет зависал над центром взорванного энергоблока на высоте 200 м, открывался люк, и на стальном тросе в пылающий зев опускался зонд.

Понимая, что такое мощное радиоактивное излучение может «накрыть» пол- Европы, правительственная комиссия приняла решение — забросать источник излучения песком, бором, свинцом, чтобы затушить радиационное пламя.

В кабину вертолета грузили по 8-10 мешков с песком, бором и свинцом. За­виснув над реактором и привязав себя страховочными ремнями, борттехник вручную сбрасывал эти мешки. Но это была капля в море. Позже придумали подвешивать их на балочных держателях, как авиабомбы. Продуктивность уве­личилась.

В общей сложности разными способами вертолетчики сбросили в реактор около 5 тыс. т разных грузов. Однако реактор продолжал работать. Температура уже поднялась до критической отметки 400 °С. Стали срочно сбрасывать свинец — он погасил температуру. За один день было сброшено около 1500 т свинца.

В начале мая возникла опасность, что раскаленные радиоактивные массы, про­жигая себе путь, опустятся вниз и в конце концов достигнут грунтовых вод, загрязнив их. Для прекращения этих процессов было решено прорыть тоннель под реактор, соорудив теплообменник на бетонной плите с принудительным охлаж­дением. Шахтеры прокладывали тоннель, а воины-химики обеспечивали кон­троль радиационной обстановки в месте работ и безопасную смену бригад.

Основная тяжесть ликвидации последствий аварии на АЭС легла на военнослу­жащих ВС РФ. За весь период работ была дезактивирована территория площа­дью 140 млн м². (Дезактивация — это удаление радиоактивных веществ с воору­жения, техники, обмундирования, продовольствия, местности и воды.) С учетом неоднократной обработки дезактивировано более 500 населенных пунктов, око­ло 10 тыс. км дорог, локализовано радиоактивное заражение местности на пло­щади 25 тыс. га. Вывезено и захоронено свыше 374 тыс. м³ грунта. Обработано около 650 тыс. единиц техники и свыше 3 млн человек личного состава.

Только за два с половиной года с участием личного состава частей и соединений химических и инженерных войск проведена дезактивация территории АЭС пло­щадью около 5 млн м² и внутренних помещений площадью более 20 млн м², вы­везено и захоронено около 500 тыс. м³ загрязненного оборудования, строитель­ных конструкций и грунтов. Вырублено и локализовано 115 га «рыжего» леса. Сложность поставленных перед ликвидаторами задач состояла в том, что опыта ликвидации последствий таких аварий не было, приборы, рассчитанные на дозы облучения военного времени, не позволяли с необходимой точностью проводить измерения, техника подразделений специальной обработки не предназначена для проведения дезактивации местности и помещений в таких масштабах и ус­ловиях.

Общая площадь загрязненных в результате аварии на ЧАЭС территорий (уро­вень радиации более 1 Ки/км²) — 57 000 км². Данные о площади территорий, по­страдавших от Чернобыльской катастрофы, с повышенным уровнем загрязнения

Уровни загрязнения от 15 до 40 Ки/км² и более имеются только в Брянской об­ласти; от 5 до 15 Ки/км² — в Брянской, Калужской, Орловской и Тульской об­ластях; от 1 до 5 Ки/км² — в 19 субъектах Российской Федерации: в 16 областях (Брянской, Белгородской, Воронежской, Калужской, Курской, Ленинградской, Липецкой, Нижегородской, Орловской, Пензенской, Рязанской, Саратовской, Смоленской, Тульской, Тамбовской, Ульяновской) и 3 республиках (Мордовии, Татарстане и Чувашии).

По данным Союза «Чернобыль», только к ликвидации последствий аварии при­влекалось 835 тыс. человек. Каждый 10-й из них — инвалид, каждый 25-й ушел из жизни.

От последствий аварии больше всего пострадали ликвидаторы 1986-1987 гг., дети и подростки до 14 лет, те, кто родился незадолго до этой катастрофы или после нее. На детей и подростков особенно пагубно воздействовали коротко живущие радионуклиды йода. Иод, попадая в организм, быстро накапливается в щитовидной железе. Повышенная его концентрация в конце концов приводит к злокачественным образованиям — раку щитовидной железы. Но это выяснилось не сразу: латентный период продолжался около 5 лет. Начиная с 1991 г. наблюдается стремительный рост этого заболевания у детей. В Брянской, Орловской, Тульской и Калужской областях, где проживает более 1 млн детей до 14 лет, зарегистрировано 124 случая рака щитовидной железы, вызванных радиацией.

Чернобыльская АЭС перестала быть источником электроэнергии, но остается источником большой опасности и будет им еще по меньшей мере 100 лет. До сих пор никто не может сказать точно, что происходит внутри «саркофага», кото­рым накрыт 4-й реактор станции. Пока еще не выгружено топливо из 1-го блока ЧАЭС (2001 г.), 2-й — уже освобожден от него. Вывести из эксплуатации оста­новленный 3-й энергоблок планируется к 2008 г. — все ядерное топливо извле­кут из реактора, а радиоактивные отходы надежно захоронят. До этого времени и сама станция, и 3-й энергоблок будут считаться ядерно-опасными объектами. Последствия Чернобыльской аварии оказались страшными не только для Рос­сии. Только на Украине за последние 10 лет умерли 4 тыс. ликвидаторов аварии на ЧАЭС. Еще 70 тыс. стали инвалидами. Примерно 7% жителей страны, а это около трех миллионов человек, в той или иной степени испытали на себе влияние Чернобыля, получив различные болезни.

По самым скромным оценкам, экономический ущерб, нанесенный Белоруссии в результате аварии на ЧАЭС, составил 235 млрд долларов, 23% территории го­сударства оказались загрязненными выброшенными из поврежденного реактора радионуклидами. Каждый 5-й житель Белоруссии пострадал от аварии, и, что са­мое страшное, здоровью более полумиллиона детей был нанесен непоправи­мый вред.

В чем принципиальное отличие аварии на АЭС от ядерного взрыва? По радиоуклидному составу выброшенная из реактора активность была гораздо сложнее, чем состав продуктов мгновенного взрыва атомной бомбы. Выброс радионукли­дов из жерла раскаленного реактора продолжался с различной интенсивностью более 10 суток, меняя направление и высоту подъема. В течение всего времени выброса направление ветра в слое от 0 до 1000 м изменилось на 360°. Смена ме­теоусловий, выпадение осадков привели к пятнистости радиоактивного загряз­нения местности. Расположение источников излучения после взрыва на 4-м бло­ке ЧАЭС либо вообще не поддается описанию, либо может быть описано весьма приблизительно. При ядерном же взрыве, который происходит в считанные доли секунды, границы следа радиоактивного облака изображают в виде эллипса, вытянутого по направлению движения ветра.

Площадь радиоактивного заражения после аварии, по сравнению с площадью после ядерного взрыва, ничтожно мала. Так, площадь с уровнем дозы 1 Р/ч составляла менее 10 км² (при ядерном взрыве — сотни квадратных километров). Спад радиации после аварии на АЭС идет значительно медленнее, чем после взрыва. На ЧАЭС степень радиоактивного заражения через год (к 1 мая 1987 г.) уменьшилась в 55 раз.

Может ли АЭС выйти из-под контроля и взорваться, как атомная бомба? Нет. Атомные бомбы и реакторы на тепловых нейтронах в корне различны. В атомной бомбе применяется почти абсолютно чистый уран-235 или плутоний-239. Для того чтобы произошел взрыв, отдельные «куски» этих делящихся материалов должны быть быстро соединены для образования критической массы взрыва.

В реакторе же атомной станции используется топливо, содержащее лишь малую часть урана-235. Более того, эта малая доза распределена в большом объеме не - делящегося топлива, которое, в свою очередь, распределено по конструкционным элементам реактора. Таким образом, случайное сжатие больших количеств топлива, необходимых для взрыва, принципиально невозможно. Чернобыльская авария произошла в результате развития неуправляемой самоподдерживающейся цепной ядерной реакции, однако скорость выделения энергии и ее масштаб принципиально не соответствовали параметрам ядерного взрыва.

После аварии на ЧАЭС был принят и внедрен в практику целый комплекс мер по повышению безопасности энергетических реакторов РБМК, в частности, мо­дернизированы системы управления и защиты (СУЗ). Раньше для погружения в активную зону стержней, гасящих нейтронный поток, требовалось 18 с, сей­час — 12 с. Введена дополнительная быстродействующая система аварийной за­щиты, время срабатывания которой составляет 2 с. Естественно, эти операции возложены на автоматику, причем системы ее многократно дублированы. Ужесто­чен контроль состояния трубопроводов наиболее важных систем АЭС. Намного чаще, чем раньше, контролируется состояние металла, из которого они изготовле­ны. Проведение разного рода не регламентных испытаний энергоблоков (а именно это послужило причиной аварии на ЧАЭС) строжайше запрещено.

Действия населения при аварии на атомных электростанциях

Причины и последствия Чернобыльской трагедии хорошо изучены специали­стами. Поэтому на сегодняшний день наиболее точно можно спрогнозировать последствия аварии с реакторами таких же типа и мощности, как на Чернобыль­ской АЭС.

В результате возможной аварии с разрушением ядерного реактора радиоактивные вещества в виде паровоздушной смеси выбрасываются на высоту до 3 км в течение нескольких суток. Облако выброса будет распространяться от АЭС по направлению ветра.

В момент прохождения облака выброса и после него в результате радиоактивно­го загрязнения воздуха и местности люди будут подвергаться внешнему и внут­реннему облучению в случаях попадания радиоактивных частиц с вдыхаемым воздухом, а также при употреблении загрязненных пищи и воды.

За время прохождения облака люди, находящиеся на открытой местности, могут получить дозы внешнего облучения в пределах нескольких рентген. Доза внутреннего облучения щитовидной железы за счет присутствия радиоактивного йода в облаке выброса при допустимой дозе 30 бэр может достигать:

□ для детей — от 50 до 300 бэр;

□ для взрослых — от 15 до 100 бэр.

Поэтому очень важно своевременное проведение йодной профилактики.

 

Установлены временные допустимые нормы радиационного заражения:

□ кожные покровы человека, нательное белье, полотенце, постельное белье, обувь, средства индивидуальной защиты — 0,07 мр/ч;

□ поверхности помещений, внутренняя поверхность транспортных средств — 0,15 мр/ч;

□ транспорт и покрытие дорог — 0,2 мр/ч.

С 1976 г. в СССР действовали Нормы радиационной безопасности (НРБ-76). После Чернобыльской катастрофы они были уточнены, дополнены и получили наименование НРБ-76/87, но со временем утратили свое значение. Требовалось коренным образом пересмотреть радиационную безопасность населения, ужесточив правила защиты людей от различного рода ионизирующих излучений (ИИ).

Законом устанавливаются следующие основные гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения в результате использования источников ИИ:

□ для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 Зв, за период жизни (70 лет) — 0,07 Зв;

□ для работников средняя годовая эффективная доза равна 0,02 Зв, за период трудовой деятельности (50 лет) — 1 Зв. Допустима годовая эффективная доза облучение до 0,05 Зв, но при условии, что она, исчисленная за пять последо­вательных лет, не превысит 0,02 Зв.

Эти нормативы введены в действие с 1 января 2000 г. На основе этого закона были разработаны и постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 19 апреля 1996г. № 7 введены в действие новые Нормы радиационной безопасности — НРБ-96, затем они были уточнены и вступили в действие под названием НРБ-99. В новых Нормах радиационной безопасности изменена классификация облучаемых лиц, они разделены на две категории (табл. 12.9):

□ персонал — лица, работающие с ИИ (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);

□ население, не занятое в сферах производства и обслуживания.

 

При аварии на АЭС система водоснабжения в результате радиоактивного зара­жения воды выйдет из строя на 70%. (Однако, по опыту аварии на ЧАЭС, в источниках питьевой воды населенных пунктов Киевской области — колодцах и ар­тезианских скважинах — в течение мая — июня 1986 г. радиоактивное загрязнение практически не отмечалось. Лишь в некоторых открытых колодцах определялись йод-131 и другие радионуклиды.) Авария на АЭС практически не окажет влия­ния на состояние транспортных магистралей, систем электро-, газо- и теплоснаб­жения, канализации, систем управления, оповещения и связи.

В случае аварии на АЭС с одним из энергоблоков, подобно Чернобыльской, спад уровней радиации будет составлять:

□ за 1-е сутки — в 2 раза;

□ за 30 суток — в 5 раз;

□ за 6 месяцев — в 40 раз;

□ за год — в 85 раз.,

Радиоактивные вещества проникают в организм человека главным образом че­рез желудочно-кишечный тракт и в меньшей степени — через органы дыхания, так как эти вещества относительно быстро оседают на поверхность земли, а зараженные продукты и вода используются длительное время. Чтобы избежать зара­жения, необходимо принять меры, предотвращающие поступление в организм радиоактивных веществ с продовольствием и водой. Запасы продовольствия и воды следует хранить в пыле- и водонепроницаемых емкостях. Хотя внешняя поверхность таких емкостей может оказаться зараженной радиоактивными веществами, все же большую их часть можно удалить перед открыванием емкостей путем смывания.

Если запасы продовольствия оказались зараженными и возникла необходимость потребления зараженных продуктов, их необходимо подвергнуть дезактивации. Например, достаточно обмыть многие свежие фрукты и овощи или снять с них кожуру. Плохо дезактивирующиеся продукты, имеющие пористую поверхность, подлежат уничтожению. Молоко находящихся в зараженной зоне коров из-за наличия в нем радиоактивного йода, возможно, окажется непригодным для упот­ребления в пищу, так как молоко может