Воздействие ядерных испытаний на окружающую среду

В результате многолетних испытаний ядерного оружия, проводившихся на территории бывшего Семипалатинского испытательного полигона, в атмосферу было выброшено огромное количество радиоактивных веществ. Практически все наземные взрывы, произведенные в СССР, были осуществлены на территории СИП. Мощность наземных взрывов составила примерно 0,6 Мт. При этом 73% мощности приходится на первый термоядерный взрыв, произведенный 12.08.1953 г.

Наземные взрывы сформировали на местности радиоактивное загрязнение в виде длинных полос, так называемых «радиоактивных следов». Пространственное распределение радиоактивности определялось скоростью и направлением ветра, а также атмосферными осадками, которые способствовали ускоренному выпадению радиоактивных частиц на местность.

О загрязнении прилегающих к полигону территорий свидетельствует многолетний контроль Казгидромета, осуществляющийся на базе метеорологических станций с 1954 года. Мониторинг заключался в ежесуточном отборе проб выпадений в приземной атмосфере.

На территории Карагандинской области радиационный мониторинг осуществлялся в городах Караганда, Каркаралинск, Балхаш, Агадырь, Моинты. Некоторые ядерные испытания оказали воздействие на территорию Карагандинской области. Было зафиксировано прохождение радиоактивных облаков от 73 взрывов.
Кроме того, имело место радиационное загрязнение, обусловленное глобальными радиоактивными выпадениями. Исследования показали, что выпавшие радиоактивные вещества осели на почвенный покров и включились в миграционные процессы. Следовательно, почвенный покров можно рассматривать как биохимический барьер, но не в качестве пассивного разбавителя.

Как было сказано ранее, все радиоактивные вещества, обусловленные ядерными испытаниями, в конце концов выпадают на земную поверхность. После приземления радиоактивные вещества вступают во взаимодействие с подстилающей поверхностью и наносят ущерб биологическим объектам, вызывая морфологические, физиологические нарушения в организмах.
Радиоактивные выпадения, обусловленные ядерными взрывами, в конечном итоге включаются в биологические циклы и подчиняются общим закономерностям поведения, определяемым ландшафтно-геохимическими условиями.

В настоящее время основными радиоактивными загрязнителями являются 137Cs, 90Sr, 239/240Pu.
Следует отметить, что на территории Карагандинской области в пределах СИП проводились испытания с применением боевых радиоактивных веществ (БРВ), представляющих собой высокоактивную жидкую рецептуру (~10 Ки/л). БРВ в виде химических авиабомб сбрасывались с самолетов. Заправка БРВ производилась из подземных емкостей, местонахождение которых неизвестно.

Результаты исследований, приведенных в последние годы, показали, что радиационная обстановка не является стабильной. Происходит постоянное перераспределение радиоактивных веществ, что обусловлено многими факторами. Сильные ветры, степные пожары, а также несанкционированная деятельность на загрязненной территории способствуют формированию процесса дефляции, т.е. подъему радиоактивных частиц с подстилающей поверхности. Как показали исследования, в воздух поднимаются биологически значимые, так называемые «горячие» частицы (

Выполненные в период с 1995 по 2002г. экологические обследования территории Семипалатинского испытательного полигона, расположенной в пределах Карагандинской области, позволило собрать большой объем информации, характеризующей экологическую обстановку исследуемой территории.

На основании выполненных исследований были определены количественно-качественные показатели загрязняющих веществ различного генезиса — радиоактивных и химических.

Техногенная радиация стала одной из главных угроз существования биосферы. Если другие антропогенные загрязнители нейтрализуются в экосистемах, то этого не происходит с искусственной радиоактивностью. Так называемых «вечных» радионуклидов, период полного распада которых составляет: по 241Аm 4320 лет, 239Рu и 240Рu соответственно 240650 и 65370 лет, ранее — до расщепления урана — не существовало в биосфере.

Следствием техногенеза, как мощного фактора антропогенного явления, отражающего состояние технологий мирового сообщества, является рассеяние химических элементов в биосфере. Локализация и интенсивность поступления техногенных потоков химических элементов обусловливает формирование техногенных аномалий и биогеохимических провинций с различной степенью экологической напряженности.

Преобразование среды приводит к обеднению флористического и фаунистического состава биогеоценозов. При этом возрастает значение взаимодействия различных химических элементов и веществ природного и техногенного характера в биогеохимических циклах. Мы еще очень далеки от понимания истинного масштаба возможных последствий техногенеза, который усиливается во времени.
Анализ выполненных исследований показывает, что вышеуказанные проблемы характерны и для территории Карагандинской области в границах СИП.

Было установлено, что наряду с радиоактивными аномалиями существуют ореолы химического загрязнения. Особенно вызывает тревогу существенное загрязнение мышьяком, медью и никелем. Их содержание превышает предельно допустимые концентрации.

Загрязнение, как радиоактивными веществами, так и химическими элементами носит неравномерный характер, что чрезвычайно затрудняет возможность полностью охарактеризовать экологическое состояние исследуемой территории. Затруднение обусловлено тем, что исследования проводились по среднемасштабной сетке, т.е. 1 точка на 2,25 км2. Это означает, что на исследуемой территории могут быть участки меньших размеров, представляющие опасность для биосферы.

В результате ядерных испытаний в атмосферу впервые поступили радиоактивные вещества техногенного происхождения, которые были ранее не свойственны нашей планете. Возник искусственный радиационный фон – глобальное, по всему земному шару, загрязнение окружающей среды радионуклидами, образующимися при ядерных взрывах. Особенно вредны были взрывы в атмосфере, когда продукты радиоактивного распада заражали большие территории, населенные людьми. При ядерных взрывах в атмосфере определенная часть радионуклидов (при наземных взрывах до 50%) выпадает вблизи района испытаний. Однако значительная доля радиоактивных веществ задерживается в воздухе и под действием ветра перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе примерно месяц, радиоактивные вещества во время этого перемещения постепенно выпадают на землю. Большая часть радионуклидов выбрасывается в стратосферу (на высоту 10–15 км), а затем радионуклиды выпадают по всей поверхности Земли. Радиоактивные осадки содержат большое количество различных радионуклидов, но из них наибольшую роль играют ⁹⁵Cr, тритий, ¹⁷Cs, ⁹⁰Sr и ¹⁴C, периоды полураспада которых составляют соответственно 64 суток, 12,4 лет, 30 лет (цезий и стронций) и 5730 лет.

Особенно интенсивно испытания ядерного оружия проводились в периоды 1954–1958 и 1961–1962 годов.

По официальным данным, на существующих пяти ядерных полигонах – Невадский (США, Великобритания), Новая Земля (СССР, теперь Россия); Семипалатинский (СССР, теперь Казахстан), атолл Муруроа (Франция), Лобнор (Китай) – была выполнена большая часть из 2059 экспериментальных ядерных взрывов разных типов, в том числе 501 испытание проводилось непосредственно в атмосфере. За весь период испытаний активности главных радионуклидов, поступивших на земную поверхность из глобальных выпадений, составили: 949ПБк ¹³⁷Сs, 578ПБк ⁹⁰Sr и 5550ПБк¹³¹J. Однако многие эксперты считают, что приведенные данные по радиоактивным выбросам в окружающую среду занижены, в связи с чем реальные показатели необходимо увеличить на 20–30%.

Понятия «радиоактивное загрязнение» в те годы еще не существовало, и потому этот вопрос тогда даже не поднимался. Люди продолжали жить и отстраивать разрушенные постройки там же, где они были раньше. Даже чрезвычайно высокую смертность населения в последующие годы, а также болезни и генетические отклонения у детей, родившихся после бомбардировок, поначалу не связывали с воздействием радиации. Эвакуация населения из зараженных районов не проводилась, так как никто не знал о самом наличии радиоактивного загрязнения. Степень этого загрязнения сейчас оценить довольно трудно из-за недостатка информации. Однако, учитывая, что сброшенные бомбы были вторым и третьим экземплярами атомного оружия, они были технически несовершенными, «грязными» на языке специалистов, то есть оставляли после взрыва сильное радиоактивное загрязнение местности.

С военной точки зрения атомная бомбардировка была бессмысленной жестокостью, так как исход второй мировой войны к этому времени был уже предрешен и действия правительства США явились демонстрацией силы.

Это привело к существенному ускорению темпов советской ядерной программы. 25 октября 1946 г. в Москве был произведен пуск экспериментального графитового реактора. Он состоял из 450 т графитовых блоков, внутри которых были размещены блоки из природного урана. Экспериментальные работы, проведенные на этом реакторе, позволили оценить принципиальные особенности и перспективы новой ядерной технологии, а также дали исходные данные для проектирования более сложных конструкций реакторов. В частности, в июне 1948 г. в СССР начал работать первый промышленный реактор, использовавшийся преимущественно в военных исследовательских целях.

Испытание первого советского ядерного устройства, получившего название РДС-1, было проведено 29 августа 1949 г. на Семипалатинском полигоне. Мощность произведенного взрыва соответствовала расчетной мощности устройства и составила 22 кВт.

В ходе состоявшихся в 1951 г. испытаний был произведен взрыв более совершенного ядерного взрывного устройства, а также была впервые осуществлена доставка ядерного боеприпаса с помощью бомбардировщика. Для отработки действий войск в условиях применения ядерного оружия в сентябре 1954 г. на полигоне Таромское (Новая Земля) были проведены войсковые учения, в ходе которых произведен подрыв ядерного боезаряда.

Параллельно с совершенствованием атомных бомб, основанных на неуправляемой цепной реакции деления 235 U и 239 Pu, в США и СССР активно велись работы по созданию термоядерных взрывных устройств, основанных на реакции синтеза тяжелых изотопов водорода (дейтерия и трития). Первым советским термоядерным устройством стал заряд РДС-6, взрыв которого был произведен 12 августа 1953 г. После проведения этого испытания была начата работа по созданию на его основе доставляемого боеприпаса, а также работа над созданием двухступенчатых термоядерных устройств, которые позволяли создавать заряды большей мощности. Доставляемый вариант заряда РДС-6 и двухступенчатое термоядерное устройство, получившее обозначение РДС-37, были испытаны в октябре–ноябре 1955 г. Мощность взрыва, произведенного 22 ноября 1955 г. в ходе испытания термоядерного устройства РДС-37, составила 1,6 МВт.

К концу 50-х годов ХХ ст. в СССР и США было в основном закончено формирование инфраструктуры, необходимой для массового производства расщепляющихся материалов и ядерных боезарядов.

Естественно, о проблемах сохранения и охраны окружающей природной среды в тот период практически никто всерьез не задумывался. Испытания ядерного оружия привели к тяжелым экологическим последствиям глобального масштаба: впервые в истории планеты Земля в результате радиоактивных выпадений практически на всей ее поверхности заметно повысился радиационный фон.