Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора

Лекции по радиобиологии

 

  Аварии на атомных реакторах, как источники загрязнения внешней среды радионуклидами

Многолетний опыт эксплуатации реакторов в различных странах показывает, что при нормальном режиме их работы, выброс радиоактивных продуктов деления ядерного горючего в окружающую среду сравнительно невелик. Подсчитано, что при безаварийной работе всех ядерных энергетических установок планеты с суммарной мощностью 2∙106  МВт радиационный фон к 2000 году повысился бы приблизительно на 4 % за счет поступления искусственных радионуклидов в биосферу. К сожалению, число «незапланиро­ванных» утечек продуктов ядерного деления в атмосферу, различного рода происшествий и аварии на этих объектах по-прежнему остается весьма значительным. По неполным данным, только на атомных электростан­циях за время их эксплуатации произошло более 300 крупных аварий и большое число утечек радионуклидов в атмосферу. К числу наиболее крупных аварий, привед­ших к серьезному загрязнению окружающей среды радионуклидами, относятся аварии в Уиндскейле (Анг­лия) и Чернобыле (СССР). Аварии на промышленных атомных реакторах и АЭС являются одним из самых опасных источников повышения радиационного фона Земли.

Авария реактора в Уиндскейле. Эта авария произошла 8 октября 1957 г на заводе по производству плутония из естественного урана. В результате пожа­ра, возникшего в активной зоне реактора и продолжав­шегося в течение 4 сут, были повреждены 150 технологических каналов, что повлек­ло за собой выброс радионуклидов через трубу высотой 125 м.

Активность нуклидов, поступивших в атмосферу в результате аварии, составила (Ки): 131I - 20000, 137Cs - 600, 89Sr - 80 , 90Sr – 9, 132Те – 12000. Из-за неблагоприятных метеорологических ус­ловий, радионуклидами были загрязнены большие террито­рии юго-восточной Англии и сопредельных государствах (Бель­гии, ФРГ, Голландии, Норвегии, Дании). Уровни ра­диации в районе, прилегающем к Уиндскейлу, показа­ны на рисунке 2. -- 

Рис. 2. Уровни v-раднации во внешней среде в районе Уиндскейла спустя 5 дней после аварии (Эйзенбад

В первые же дни после аварии были предприняты энергичные меры по оценке радиационной обстановки в прилегающих к заводу районах. Контролировали уровень g-радиации, концентрации радионукли­дов в воздухе, траве, молоке и других продуктах пи­тания. На основании этих измерений,  был сделан вывод о том, что самым опасным пора­жающим фактором в данной ситуации является за­грязнение коровьего молока радиоактивным йодом. В связи с высокой концентрацией 131I в молоке (свы­ше 0,1 мкКи/л) был введен запрет на использование молока, получаемого на фермах, находящихся на тер­ритории площадью приблизительно 500 км2. У населения было изьято около 3 млн. л молока и запрет на использова­ние молока в этом районе был снят через только 6 нед после аварии. Уровни загрязнения продуктов питания другими радионуклидами не превышали пре­дельно допустимых.

Расчеты показали, что максимальные поглощенные дозы от внешнего g -излучения, которые могли бы по­лучить люди на следе радиоактивного облака (в 5 км от реактора), были равны 30—50 мрад, т. е. примерно 10 % допустимого облучения за год. Дозы облучения щитовидной железы у людей, проживающих в районе с высокими плотностями загрязнения территории ра­диойодом, оказались значительно выше. Так, у детей, проживающих на расстоянии 10 км от источника вы­броса, максимальная поглощенная доза облучения в щитовидной железе была равна 16,1 рад, расстоя­нии 37 км—11,4 рад. У взрослых жителей этого района поглощенная доза облучения в щитовидной железе не превышала 4 рад (предельно допустимая доза облучения щитовидной железы у взрослых и детей составляет соответственно 3 и 1,5 рад).

Авария реактора на Чернобыльской АЭС. Эта авария произошла на четвертом энергоблоке Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. В результате взрыва было частично разрушена активная зоны реактора, что сопровождалось продолжительным горением графитовых стержней и выбросом в атмосферу огром­ного количества радиоактивных продуктов деления. Катострофические последствия этой аварии обуславливаются тем, что по­ступление в атмосферу газообразных, летучих и аэро­зольных продуктов продолжалось на протяжении не­скольких недель. Ниже приводится цитата из доклада советской делегации на совещании экс­пертов в МАГАТЭ в августе 1986 г, характеризующее формирование радиоактивного загрязне­ния после взрыва.  «В момент аварии образо­валось облако, сформировавшее затем радиоактивный след на местности в западном и северном направлениях, в соответствии с метеорологическими условиями пере­носа воздушных масс. В дальнейшем из зоны аварии в течение длительного времени продолжала истекать струя газообразных, летучих и аэрозольных продуктов. Наиболее мощная струя наблюдалась в течение пер­вых 2—3 сут после аварии в северном направлении, где уровни радиации 27 апреля достигали 1000 мР/ч, а 28 апреля - 500 мР/ч на удалении 5—10 км от места аварии (на высоте 200 м). Высота струи 27 апреля, по данным, полученным с помощью авиации, превышала 1200 м в северо-западном направлении на удалении 30 км от места аварии. В последующие дни высота струи не превышала 200—400 м».

Неблагоприятные погодные условия и большая высота подъема радиоактивных выбросов были причиной интенсивного загрязнения ряда районов Украины, Белорусии и России (рис. 3). Сильный северо-западный ветер в первой по­ловине дня аварии, обусловил выпадение радиоактив­ных осадков на территории Финляндии и Центральной Швеции (27—28 апреля 1986 г.). Во второй половине дня 26 апреля ветер сменил направление и подул на запад и юго-запад, что привело к выпадению радионук­лидов в некоторых районах Польши, ФРГ, Швейцарии, Италии и других стран.

По расчетам на 5 мая 1986 г, в ближней и дальней зонах радиоак­тивного следа, суммарная активность выпавших осадков составляла 31∙ 106 Ки. Эта величина составляет около 3,5 % активности продуктов деления, на­ходившихся в реакторе к моменту аварии.

Рис. 3. Распределение у-ио-ля га территории СССР по пзо-уровию мощности дозы 0,05 мР/ч на 10 июня 1986 г. (Израэль и др., 1987)

На ближ­нем участке следа (до 40 км от места аварии) на 10 мая 1986 г., активность выпавших радионуклидов состав­ляла 11 ∙106 Ки. Большая часть выброшенных радионуклидов были представлены  короткоживущими радиоактивными про­дуктами деления. Из общего количества радио­нуклидов,  выпавших на ближнем участке следа, доля 132Te (T1/2 =77,7 ч) составила 22,7%,  131I (T1/2 = 8,05 дня) - 11,8%, 141Се (T1/2 = 31,7 дня) - 15,4 %, 95Zr (T1/2 -65 дней)- 16,3 %, 103Ru (T1/2 = 39,8 дня) - 13,6 %. Активность долгоживущих и особо опасных в радиологическом плане радионуклидов была значительно меньше, всего 0,8 % суммарной активности выброса (137С - 280 000 Ки , 90Sr- 85000 Ки ).

  Как видно, в первые сутки после аварии, плотность выпавших радионуклидов и, соответственно,  уровень радиации на территории вблизи ава­рии, были очень высоки. мощность экспозиционной дозы достигал до 10-15 мР/ч). Поэтому была осуществлена эвакуация населения и сельскохозяйственных животных из 30-километровой аварийнойц зоны, прилегающей к Чернобыль­ской АЭС.

Как показывают приведенные примеры, промыш­ленные реакторы и реакторы атомных электростанций являются дополнительным источником загрязнения биосферы искусственными радионуклидами. Загрязне­ние территории может быть особенно значительным в районах, непосредственно прилегающих к АЭС или промышленным реакторам. Катастрофическое загряз­нение окружающей среды продуктами ядерного деле­ния будет иметь место в том случае, если ядерный ре­актор окажется целью атомного удара. По расчетам некоторых ученых, при попадании термоядерной бомбы в атомный реактор будет выброшено такое ко­личество радионуклидов, что приведет к гибели всех живых существ на территории площадью 1200 км2. Кроме того, в течение нескольких месяцев после этого события. на территории площадью 150 тыс. км2 проживание людей окажется невозможным из-за высокого уровня радиа­ции. В течение 100 лет будет непригодной для поселе­ния людей территория размером 500 км2.

 Таким образом, все живые существа на Земле подвергаются непрерывному воздействию ионизирующих излучений из-за наличия природ­ного радиационного фона. Уровень естественной радиа­ции на нашей планете варьирует в широких пределах и в некоторых рай­онах в десятки и сотни раз превышает средние значе­ния. Дополнительное облучение от радионуклидов, вы­павших после испытаний ядерного оружия, не превы­шает 10 % природного радиационного фона. Загрязне­ние внешней среды радионуклидами при работе ядер­ных реакторов в нормальном режиме невелико, но становится весьма значительным при авариях.


На главную