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

Закономерности формирования радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь.

Основные уровни загрязнения почвы в результате глобальных выпадений на территории РБ сформировались в середине 70-х годов после интенсивных ядерных испытаний, когда плотность годовых выпадений плутония достигла максимальных значений: 10 – 15 Бк. В воздухе концентрация 239+240Pu достигла десятков мкБк/м3, что привело к повышенному ингаляционному поступлению трансурановых элементов (ТУЭ) в организм жителей РБ и к моменту аварии на ЧАЭС содержание 239+240Pu в организме жителей РБ составляло 7 Бк. В мае 1981 г на северо-западе РБ концентрация 137Cs возросла с 4 мкБк/м3 до 130 мкБк/м3. Для 239+240Pu это повышение составило от 57 нБк/м3 до 2300 нБк/м3 (результат стратосферных выпадений от последнего 26-го китайского наземного ядерного испытания, проведенного в октябре 1980 г). Максимальное содержание 239+240Pu и 137Cs наблюдалось в середине мая и составило 3500 нБк/м3 и 220 мкБк/м3 соответственно. Для глобальных выпадений соотношение по активности на апрель 1986 г наиболее значимых актинидов было равно: 238Pu : 239Pu : 240Pu : 241Pu : 241Am = 0,043 : 1,0 : 0,57 : 20 : 0,5.

В динамике загрязнения территории РБ радионуклидами после аварии на ЧАЭС можно выделить следующие стадии:

1. Йодно-нептуниевый этап. Длительность – около месяца после выброса. Содержание радионуклидов в приземном воздухе в этот период возросло более, чем в 106 раз по сравнению с глобальными уровнями. Отношение активностей 137Cs/239+240Pu возросло со 100 до 105. На этой стадии содержание «чернобыльского» Pu-238+239+240 в организме жителей Гомельской области оценивается величиной 15 Бк. Радиационная обстановка определялась 131I, хотя в первые дни аварии существенный вклад в дозу внесли и короткоживущие изотопы 132Te, 132I, 133I, 135I, а также 91Y, 99Mo, 99mTc, 140La, 140Ba, 95Zr, 95Nb, 89Sr, 242Cm, 239Np. Среднее соотношение активностей «чернобыльских» актинидов в пересчёте на момент выброса (26.04.1986 г) составляло: 238Pu : 239Pu : 240Pu : 241Pu : 241Am : 239Np : 242Cm = 1,2 : 1,0 : 1,5 : 210 : 0,17 : 56000 : 40. Систематика элементарных частиц Бозоны и фермионы

2. Этап стабилизации радиационной обстановки.

3. Цезиево-стронциевый этап. Характеризуется тем, что в сотни и тысячи раз снизилось радиоактивное загрязнение радионуклидами с периодом полураспада оголо 1 года. Началась деструкция топливных частиц и повышенная миграция 90Sr. Радиационная обстановка на этом этапе в основном обусловлена 137Cs и 90Sr. Происходит заметное накопление 241Am за счёт распада 241Pu.

4. Актинидный этап. В сотни раз снизилось загрязнение 241Pu, 137Cs, 90Sr. Загрязнение в основном определяется актинидами 239,240Pu и 241Am, причём загрязнение 241Am превышает загрязнение 239,240Pu. Опасные уровни загрязнения располагаются локально в радиоактивных пятнах ближнего следа. Наблюдается постоянный рост содержания 241Am во всех компонентах экосистемы Беларуси в результате распада 241Pu. Максимальный уровень загрязнения 241Am установится к 2060 году и превысит загрязнение 239+240Pu в 2,7 раза, при этом территории с уровнем загрязнения 238+239+240Pu + 241Am до 1000 Бк/м2, возможно, выйдут за пределы 30-километровой зоны.

Через 15 лет после аварии на ЧАЭС более 70% «чернобыльского» урана находилось в верхнем (0 –10 см) слое почвы. Средняя скорость вертикальной миграции для различных типов почв ~ 1 мм в год. Установлено, что накопление растительностью 90Sr преобладает над таковым для 137Cs, а поступление 241Am в луговую растительность на порядок выше, чем 239,240Pu.

3. Пути поступления радионуклидов внутрь организма.

Инкорпорированными называют радионуклиды, попавшие внутрь живого организма ингаляционным, пероральным путями и через кожу. В течение некоторого времени радионуклиды находятся в органах дыхания, пищеварения и на коже, в так называемых входных депо. Из депо часть радионуклидов попадает в кровь и с кровью разносится по внутренним органам и тканям, непосредственно не связанным с внешней средой. Дальнейшая судьба радионуклидов зависит от их физико-химических свойств и от процессов, происходящих в организме. В конечном итоге радионуклиды частично распадаются, частично выводятся из организма в результате биологических обменных процессов. В течение некоторого времени они создают внутреннее облучение. Поглощенная доза при внутреннем облучении может быть сопоставлена с биологическими последствиями и может являться мерой радиационной опасности излучения инкорпорированных радионуклидов. Радиоактивные и стабильные изотопы одного и того же элемента имеют одинаковые физико-химические свойства. Основные дозообразующие радионуклиды 137Cs и 90Sr химически очень активны. По химическим свойствам Sr близок к Ca, а Cs – к K. Sr более подвижен, чем Cs, хорошо вымывается водой, попадая в водоёмы, характеризуется большей вертикальной (вглубь почвы) и горизонтальной (по поверхности земли) миграцией.

В растения радионуклиды попадают из почвы, при фотосинтезе () и во время атмосферных осадков. У лиственных деревьев накопление радионуклидов меньше, чем у хвойных. В настоящее время радионуклиды в растения поступают главным образом из почвы и особенно те, которые хорошо растворимы в воде. По убыванию растворимости некоторые радионуклиды можно выстроить в ряд: 90Sr, 131I, 140Ba, 137Cs, 134Cs. Лишайники, мхи, грибы, бобовые, злаки являются сильными концентраторами (накопителями) радионуклидов. В табл 14 приведены результаты исследования накопления радиоактивного Cs некоторыми сельскохозяйственными (с/х) культурами:

Табл. 14 Накопление 137CS различными видами с/х культур при плотности радиоактивного загрязнения 25-30 Ки/км2.

Видовой состав культур

НКи/кг

Зерно (корнеплоды)

Солома (вегетативная масса)

Озимая рожь

0,70

2,2

Озимая пшеница

0,30

1,3

Ячмень

0,61

2,6

Овес

0,98

2,4

Люпин

52,0

39,0

Горох

24,2

15,3

Рапс озимый

19,2

1,2

Сахарная свекла

1,25

6,5

Картофель

1,10

-

Кукуруза

0,55

1,6

Повышено содержание Cs и Sr в укропе, петрушке, шпинате, щавеле, но их вклад в суммарную активность невысок. Высокой концентрацией радионуклидов характеризуются луговые травы (пастбища). Поэтому высоко содержание радионуклидов и в организме животных. В табл. 15 приведено содержание 137Cs и 90Sr у совхозных (совхоз “Звезда” Чериковского р-на, 1993) животных:

Табл. 15 Содержание радионуклидов в органах и тканях крупного рогатого скота, Бк/кг.

Органы и ткани

Радионуклиды

Органы и ткани

Радионуклиды

Cs-137

Sr-90

Cs-137

Sr-90

Мышечная ткань

1700

<0,1

Легкие

430

0,9

Язык

1600

0,9

Мозги

211

2,1

Почки

1140

0,7

Вымя

313

0,8

Сердце

1040

0,4

Трахея

59

4,5

Пищевод

460

2,0

Кровь

132

0,6

Селезенка

630

0,3

Кости пластинчатые

300

1269

Печень

490

1,1

Кости трубчатые

63

746

При дыхании радионуклиды из воздуха поступают в легкие. Человек за день отфильтровывает через легкие ~20-25м3 воздуха. С воздухом в организм поступает ~1% всей радиоактивности. С питьевой водой – еще ~5%. Основная масса радионуклидов попадает в организм с пищей. Пищевые цепочки: растение (овощи, фрукты) – человек; растение, мясо (молоко), человек; придонные животные – рыба – человек. Выводятся радионуклиды через выделительные органы. В табл. 16 приведены некоторые характеристики ряда радионуклидов, в том числе и период полувыведения (время, в течение которого из организма выводится половина радионуклидов Т1/2(б)). В таблице 16 также приведены период полураспада Т1/2(ф), значения эффективной энергии (Еэф), поглощенной в критическом органе взрослого условного человека на один акт распада радионуклида, доля нуклида, попадающая в орган (кровь) алиментарным путем или при вдыхании.

Табл. 16 Характеристики ряда радионуклидов.

нуклид

Орган, его масса, эффективный радиус

Периоды полураспада и полувыведения, сутки.

Эффективная энергия, МэВ/расп

Доля нуклида, попадающая в рассматриваемый орган

перорально, в кровь, f1

при вдыхании fa,

от общего кол-ва в организ-ме, f2

3H

Все тело, 7∙104г, 30см (равномерное распределение в ‘воде’ всего тела)

4,5∙103

10

0,01

1,0

1,0

1,0

137Cs

--//--

1,1∙104

140

0,437

--//--

--//--

--//--

14C

Все тело

2∙106

10

0,54

1,0

0,75

1,0

Жировая ткань

--//--

12

0,54

1,0

0,38

0,6

Скелет

--//--

40

2,7

1,0

0,02

0,1

24Na

Все органы (кроме скелета)

0,63

10

2,7

1,0

0,7

0,7

Скелет

--//--

--//--

--//--

1,0

--

0,3

32P

Мягкие ткани

14,3

19

0,69

0,8

0,6

0,4

Плазма крови; 3,1∙103г

--//--

0,5

0,04

--//--

0,15

0,15

Скелет

--//--

1500

3,5

0,3

0,13

0,3

35S

Все органы и ткани (равномерное)

87,1

20

0,056

0,8

0,75

0,15

89Sr

Скелет

50,5

1,8∙104

2,8

0,3

0,28

0,97

90Sr

--//--

104

--//--

1,1

0,3

0,12

--//--

131I

Все тело (кроме щитовидной железы)

8,05

12

0,41

1,0

0,7

0,7

Щитовидная железа

--//--

120

0,20

--//--

0,23

0,3

210Po

Все тело (кроме почки, селезенки, печени)

138,4

50

55

0,1

0,28

0,7

Почки; 310г, 7см

--//--

--//--

--//--

--//--

0,02

0,1

Селезенка

--//--

--//--

--//--

--//--

0,01

--//--

Печень

--//--

--//--

--//--

--//--

0,05

--//--

226Ra

Все тело (кроме скелета)

5,9∙105

8,1∙103

110

0,2

0,4

0,17

Скелет

--//--

1,64∙104

196

--//--

0,03

0,83

239Pu

Все тело

8,9∙106

6,5∙104

53

10-4

0,25

0,1

Скелет

--//--

3,6∙104

270

--//--

0,20

0,45

Печень

--//--

1,4∙104

53

--//--

0,04

--//--

241Am

Скелет

1,6∙105

3,6∙104

27

5∙10-4

0,2

0,45

Печень

1∙105

1,4∙104

19,2

--//--

0,04

0,45

42K

Все органы и ткани (равномерное распределение)

0,52

30

1,6

1,0

0,75

1,0


На главную