Испытания ядерного оружия

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ РАДИОАКТИВНЫМИ ИЗОТОПАМИ

К ним относятся:

1). Испытания ядерного оружия,

2). Предприятия по добыче, переработке и получению расщепляющихся материалов и искусственных радиоактивных изотопов,

3). Учреждения, предприятия и лаборатории, использующие радиоактивные вещества в технологии производственных процессов.

Испытания ядерного оружия

Испытания ядерного оружия начались после его создания в 1945 г. (США) и 1949 г. (СССР). 15.08.1963 г. в Москве СССР, США и Великобританией был подписан Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой. На 1 января 1984 г. к этому договору присоединились 110 государств. В результате произошло повсеместное снижение количества радиоактивных осадков. Сегодня, несмотря на неподписание этого договора рядом стран, испытания ядерного оружия практически не проводятся (включая подземные испытания). Однако радиоизотопы с большим периодом полураспада продолжают накапливаться в почве и поступать в биосферу.

При атомных взрывах образуются продукты деления ядерного заряда (осколки деления) и наведенная активность, при этом во внешнюю среду поступает и некоторое количество самих расщепляющихся материалов.

По характеру излучения почти все радиоактивные изотопы – осколки деления относятся к b- или b- и g-излучателям (исключение составляют возникающие a-излучатели ). Ниже перечислены изотопы, характеризующиеся наибольшим вкладом по b-излучению в зависимости от времени, прошедшего после деления под действием медленных нейтронов:

1). 2 дня после деления:

2). 10 дней:

3). Один год:

4). Три года:

5). Десять лет:

6). Сто лет:

Наиболее потенциально опасными осколками деления с точки зрения их активного включения в биологический цикл и большого периода полураспада являются и . Подсчитано, что в результате взрыва термоядерной бомбы на 1 Мт (в тротиловом эквиваленте) возникает около 0,1 МКи и 0,17 МКи .

Наведенная активность возникает при захвате нейтронов деления ядрами атомов элементов, входящих в состав конструкции взрываемого устройства, воздуха, почвы или воды. При этом образуются такие радиоактивные изотопы, как и др., характеризующиеся короткими периодами полураспада (от нескольких минут до нескольких дней).

Предприятия по добыче, переработке и получению расщепляющихся материалов и искусственных радиоактивных веществ (предприятия атомной промышленности)

К этой группе относятся урановые рудники и заводы по получению обогащенного урана (уранового концентрата), заводы по очистке урановых концентратов и изготовлению твэлов, экспериментальные и энергетические реакторы.

К отходам, возникающим при добыче урановой руды, относятся шахтные, рудные отвалы и рудничный воздух. Химический состав шахтных вод может колебаться в широких пределах и зависит от разнообразия состава урановых руд. Содержание урана в этих водах достигает 0,3 – 10 мг/л, радия – (0,5 – 10)×10^-11 Ки/л. Объем откачиваемых шахтных вод достигает 2000 м³/сутки и более, поэтому в течение суток во внешнюю среду возможно поступление более 1 кг урана и до 0,2 мг радия.

В рудных отвалах содержатся сотые доли процента урана, радия – от 5×10^-11 до 1×10^-10 г/г. Вследствие вымывания и ветровой эрозии отвалов они могут становиться источниками радиоактивного загрязнения окружающей территории.

Рудничный воздух, поступающий в атмосферу при вентилировании шахт, может содержать повышенное количество радона и его дочерних продуктов.

В отходах заводов по производству обогащенного урана также содержится значительное количество радиоактивных веществ. В сбрасываемых песках содержание урана составляет 0,02 – 0,028%. Содержание радия в песках составляет (2 – 3)×10^-10 г/г.

При переработке руды с содержанием 0,2% на каждый кг извлеченного урана в виде химического концентрата приходится 0,8 – 0,9 т твердых и 3,1 – 3,9 т жидких отходов. Для завода, перерабатывающего около 5000 т руды в сутки, количество радиоактивных отходов может составлять до 100 кг урана, 3 Ки дочерних радиоактивных элементов и до 2×10^-3 Ки радия в сутки.

С газовыми выбросами заводов в атмосферный воздух могут поступать радон, аэрозоли урана, радия и т.д.

Таблица

Характеристика наиболее значимых для человека радионуклидов глобальных выпадений

Нуклид	Выход на 1 Мт деления, Ки	Период полураспада	Основной критический орган
	4,7×10^6	12,34 года	Все тело
	2,2×10^3	Ок. 5600 лет	Жировая ткань
	1,7×10^7	51 сут	Кость
	1×10^5	28,6 года	Кость
	1,24×10^7	65 сут	Все тело
	-	35 сут	Все тело
	-	30 с	Все тело
	-	8,06 сут	Щитовидная железа
	1,7×10^5	30 лет	Все тело
	11,5×10^7	13 лет	Кость
	3,66×10^6	284,5 сут	Все тело
	3,6×10^3	2,44×10^4лет	Кость

При эксплуатации атомных электростанций и экспериментальных реакторов образуются газообразные, жидкие и твердые радиоактивные отходы. Радиоактивные газы и аэрозоли возникают в результате облучения газов и аэрозолей воздуха нейтронами в зоне реактора. При этом возникают , , , и др.

Рассмотрим подробнее основные радиоактивные изотопы, за счет которых возникает газовая активность и активность воды в баке атомного реактора. Как известно, 1% состава воздуха представляют инертные газы, причем почти весь 1% падает на аргон . При растворении воздуха в воде опять таки составляет 1% от всего растворенного в воде газа. В баке реактора под действием нейтронных потоков происходит реакция

.

Изотоп радиоактивен с периодом полураспада T=110 мин. Именно обусловливает газовую активность надреакторного пространства. Для примера, активность воздуха, удаляемого из зоны реактора атомной электростанции в г. Обнинске, по составляет около 1,6 Ки/ч.

В воде в растворенном виде содержатся различные соединения алюминия и натрия. В результате реакций

,

возникает радиоактивный изотоп с периодом полураспада T=15 час. Радиоактивный изотоп задерживается ионообменными фильтрами.

Содержащийся в воде кислород путем реакции

переходит в радиоактивный изотоп азота с периодом полураспада T=7,4 с. Для нейтрализации этого фактора радиационной опасности часто применяют так называемую задерживающую емкость в баке реактора. Время прохождения воды по лабиринтам задерживающей емкости превышает 7,4 с, поэтому большая часть ядер успевает распасться.

Из протекающих в баке реакций можно еще отметить

,

в которой образуется изотоп кислорода с периодом полураспада T=29 с и

,

где изотоп обладает периодом полураспада T=10 мин.

Особую опасность представляет разгерметизация урановой кассеты. При этом в бак реактора выделяются продукты деления ядер , среди которых основную роль играют криптон , , и ксенон , , .

При нормальной работе реактора незначительная часть продуктов деления все же оказывается в воде в баке реактора. Основную роль в этом случае играют изотопы йода , , , и .

Содержащиеся в воде изотопы йода задерживаются ионообменными фильтрами, а йод, испытавший возгонку в надреакторное пространство, поглощается угольными фильтрами на выходе линий спецвентиляции.

Источниками жидких радиоактивных отходов реакторов могут служить вода или любые растворы, применяемые в качестве теплоносителя. В этом случае наведенная активность, возникающая в теплоносителе первого контура, бывает обусловлена захватом нейтронов атомами элементов, поступающих в теплоноситель в результате коррозии элементов конструкций. Поэтому в теплоносителе обнаруживаются , и др. Кроме того, имеет место диффузия продуктов деления из твэлов в теплоноситель. Другим источником жидких радиоактивных отходов являются бассейны для выдержки твэлов, используемые для подводного хранения отработанных твэлов. Вода бассейнов может загрязняться продуктами деления при нарушении целостности оболочек твэлов, примесями, имеющимися на оболочках, и т.д.

К твердым радиоактивным отходам реакторов могут быть отнесены отдельные элементы их конструкций, подвергавшиеся воздействию потоков нейтронов и пришедшие в негодность, и пр.

Учреждения, предприятия и лаборатории, использующие радиоактивные вещества в технологии производственного процесса

К этой группе потенциальных источников радиоактивного загрязнения внешней среды относятся радиоизотопные лаборатории, радиологические отделения медицинских учреждений, использующие открытые радиоактивные вещества для целей диагностики и терапии, лаборатории НИИ, в которых проводятся работы с использованием открытых радиоактивных веществ, и т.д.

Объем и удельная активность отходов этой группы объектов невелики по сравнению с предприятиями по добыче и переработке расщепляющихся материалов.

Дата добавления: 2015-08-05