Особенности радиоактивного загрязнения местности при авариях на АЭС (на примере ЧАЭС).

Авария на Чернобыльской АЭС является примером особого типа промыш­ленных катастроф. Техногенную «катастрофу века», про­изошедшую 26 апреля 1986 г. в украинском городе Чернобыле назвали аварией, когда внача­ле масштабы и количество человеческих жертв не казались столь трагическими. На крупнейшей в Европе АЭС произо­шли взрыв реактора РБМК-1000 четвертого энергоблока, частичное разрушение реакторного здания, кровли машинно­го отделения. Причиной этому послужил ряд ошибок, допу­щенных обслуживающим персоналом. Высокая температура обусловила испарение и возгонку из реактора как минимум 50 т ядерного топлива. Через проломы здания наружу было выброшено 70 т ядерного топлива, 700 т радиоактивного реак­торного графита из активной зоны реактора. Выброс составил 60-80% радиоактивных веществ, находящихся в реакторе. Для сравнения: масса радиоактивных веществ, образовавших­ся во время взрыва атомной бомбы над г. Хиросимой (Япо­ния), составила 4,5 т. 27 апреля 1986 г. было эвакуировано население г. Припяти в количестве 44600 человек. После этого руководство СССР и Украины пыталось скрыть от населения страны, как наличие самой аварии, так и ее возможные послед­ствия. Только после того как было замечено резкое повыше­ние радиоактивного фона в сопредельных государствах, совет­ское руководство организовало мероприятия по ликвидации последствий аварии. 3 мая 1986 г. началась эвакуация людей из 10-километровой, а 4 мая из 30-километровой зоны. К 7 мая было переселено 39 213 человек из опасного района, вывезено 34 000 тыс. голов скота из 94 населенных пунктов. За десять лет, прошедших после аварии, всего было переселено более 200 000 человек. Работы по «засыпке» реактора проводились с 27 апреля по 9 мая 1981 г. В общей сложности на четвертый энергоблок было сброшено около 5,5 тыс. т различных матери­алов. Над разрушенным реактором за 6 месяцев был сооружен «саркофаг», на аварийном объекте было уложено свыше 400 000 м³ бетона и смонтировано 6,8 тыс. т металлокон­струкций. В работах участвовало около 32 000 ликвидаторов. В результате аварии, по официальным источникам, погиб 31 человек. Спустя 10 лет число жертв аварии уже достигло 25 000 человек, из них почти 8000 человек умерли от лучевой болезни, многие покончили жизнь самоубийством, понимая свою обреченность. По прогнозам американских специа­листов, число жертв Чернобыля в начале следующего века может достичь 75 000 человек. В результате чернобыльской ава­рии радиоактивными веществами загрязнены многие районы.

Особенности аварийного выброса РВ.

Выброс продолжался с 26 апреля по 5 мая в разных атмосферных условиях (направление и скорость ветра и др.), поэтому РВ распространялись по нескольким направлениям, загрязняя местность с разной степенью интенсивности, создавая мо­заичную картину на местности.

Важной особенностью аварийного выброса радиоак­тивных веществ является то, что они представляют собой мел­кодисперсные частицы, обладающие свойством плотного сцеп­ления с поверхностями предметов, особенно металлических, а также способностью сорбироваться одеждой и кожными покровами человека, проникать в протоки потовых и сальных желез. Это снижает эффективность дезактивации (удаление радиоактивных веществ) и санитарной обработки (мероприя­тия по ликвидации загрязнения поверхности тела человека).

При выработке энергии в ядерно-энергетических реакторах (ЯЭР) накапли­вается большое количество радионуклидов, среди которых наиболее опасны 20 изо­топов.

Доля активности радиоактивных веществ, выброшенных из реактора при ава­рии на Чернобыльской АЭС, составила: йод-131 – 20%; цезий-137 – 13%; цезий-134 – 10%; барий-140 – 5,6%; стронций-89 – 4%; стронций-90 – 4% и другие – менее 4%.

Радиоактивный стронций накапливается в костях, а цезий – в мышечной ткани. Период полураспада этих радиоактивных веществ около 30 лет, что обуслов­ливает возможность длительного их поступления в организм с водой и пищевыми продуктами, выращенными на загрязненной территории.

В связи с тем, что период полураспада основных продуктов деления, вызвав­ших радиоактивное загрязнение, относительно велик, за исключением йода-131, уменьшение мощности дозы происходит медленно. Например, мощность дозы гам­ма-излучения на местности к концу первого года уменьшается в 90 раз по сравне­нию с мощностью дозы на 1 час после аварии. При заражении же территории про­дуктами ядерного взрыва, мощность дозы за этот срок уменьшается в 20 тыс. раз.

Особенности развития аварии.

В развитии аварии на ЧАЭС различают три стадии, каждая из которых требу­ет определенных мер по радиационной защите населения.

Первая стадия - выброс из реактора смеси летучих продуктов деления ядер­ного топлива. К ним относятся следующие радиоактивные изотопы: криптон-94 с периодом полураспада 0,4 с, рубидий-93 - 5,9 с, ксенон-133, молибден-99, непту-ний-239, барий-140 йод-131, теллур-132 и др. На первой стадии наибольшую радиационную опасность представляло мощное гамма-излучение облака, образованного летучими радионуклидами. Единственным способом зашиты от проникающей ра­диации является экранировка населения стенами жилых домов и убежищ. К сожале­нию, в первые часы развития аварии население не получило указания укрыться за стенами зданий или в их подвалах. Таким образом, этот фактор снижения радиоак­тивной опасности остался неиспользованным.

На второй стадии развития аварии основным фактором опасности становит­ся поступление в организм человека радиоактивных изотопов йода. С радиоактив­ной струей выделилось несколько изотопов йода, в наибольшем количестве - изото­пы йода-131. Благодаря своей летучести он распространился на значительные тер­ритории. В связи с тем, что йод-131 обладает малым периодом полураспада (8,1 су­ток), период йодной опасности продлился в течение 1,5-2 месяцев. Особенно ост­рыми в радиационном отношении были первые две недели после аварии.

Являясь биохимически активным радионуклидом, йод легко присоединяется к любым белкам, попадает в организм с воздухом, пищей (в основном с молоком). Из легких и ЖКТ с кровью он распространяется по всем органам и тканям. Но уже через несколько часов большая часть йода оказывается в щитовидной железе. Кон­центрация йода-131 в щитовидной железе в несколько сотен раз выше, чем в других органах.

За период йодной опасности щитовидная железа оказалась облученной более чем у 1,5 млн. человек, в т.ч. у 160 тысяч детей.

В этот же период времени реальную опасность представлял и теллур-132, т. к. при его распаде образуется радиоактивный йод-132, внесший дополнительный вклад в облучение щитовидной железы.

Уменьшить опасность переоблучения щитовидной железы можно методом йодной профилактики – введением в организм безвредного стабильного йода-127. Йодная профилактика проводилась в Польше, ФРГ, Австрии и ряда других госу­дарств с первых дней аварии. В зоне примыкающей к Чернобылю из-за нерастороп­ности штабов ГО и медицинских работников это было проведено позже, так что об­лучения щитовидной железы избежать не удалось.

Если в течение нескольких первых месяцев после аварии основной вклад в суммарную радиоактивность вносили короткоживущие изотопы, то на третьей стадии наибольшую опасность представляют долгоживущие радионуклиды (церий-144-Т1/2 28,4; рутений-106-Т1/2 368; цезий-134-Т1/2 2 года; цезий-137-Т1/2 30 лет; стронций-90-Т1/2 23 года; плутоний-238-Т1/2 88 лет; плутоний-241-Т1/2 14 лет, плутоний-234-Т1/2 243900 лет).

В настоящее время гамма-активность почвы и растений в основном обусловлено цезием 134, 137, в меньшей степени - церием-144 и рутением-106. Бета-активность - стронцием-90, цезием-134,137. Альфа-активность - изотопами плутония. Доминирующими являются изотопы плутония (более 95% - 241). Этот радионуклид с периодом полураспада 14 лет превращается в долгоживущий изотоп америций-241 с Т1/2 433 года, который через 10-15 лет будет вносить заметный вклад в альфа-активность.

Другие радионуклиды (Сз¹³⁴, Сз¹³⁷, Sг⁹⁰), имея своим депо большие по объему и весу органы и ткани человека и длительный период полураспада (30 лет) не могли вызвать серьезные в них изменения. Однако при длительном их поступлении в значительных количествах в организм человека они представляют определенную опасность.

Особенности аварий и катастроф на радиационно-опасном объекте

Оценивая возможные радиационные последствия аварий и разруше­ний других объектов с ядерными компонентами, необходимо отметить главные их отличия от последствий ядерных взрывов.

1.Наличие больших масс ядерного горючего в реакторах АЭС. В четвер­том блоке ЧАЭС было около 180 тонн урана-238, обогащенного ураном-235.

2.Большой срок функционирования реакторов до очередной перезарядки, который определяет особый состав выбрасываемых радиоактивных веществ. При работе реактора образуется до 400 различных радионукли­дов, преимущественно существующих (цезий-134,-137; стронций-89,-90; плутоний-238,-239; теллур-132; церий-141,-144 и др.)

3.При аварии на АЭС возникает паровой взрыв-выброс с выходом радионуклидов во внешнюю среду. От парового взрыва у персонала станции возможны ожоги и механические травмы. От гамма-нейтронного облучения возможно возникновение острой лучевой болезни различной степени тяжести, то есть персонал АЭС может получить комбинированные поражения.

4. Наличие в выбросах большого количества мелкодисперсных аэрозолей и газообразных продуктов (газы – ксенон, криптон, йод-131, теллур-132), поэтому радионуклиды довольно длительно сохраняются в приземном слое, распространяются на большие расстояния и вызывают ингаляционные поражения.

5.Длительный и многократный характер выбросов радиоактивных веществ в окружающую среду при авариях на АЭС обуславливает создание обширных зон радиоактивного загрязнения. В случае с аварией на ЧАЭС активный выброс длился 10 суток, до 5 мая 1986 года. При этом направление ветра менялось, что обусловило обширное и неравномерное (пятнами) загрязнение местности.

6. Особый состав выбрасываемых РВ, преимущественно длительно живущих, вызывает загрязнение местности с уровнем радиации, который снижается значительно медленнее, чем, например, при взрывах ядерных боеприпасов. Так, по опыту аварии на ЧАЭС установлено следующее снижение уровня радиации: за одни сутки в 2 раза, за один месяц – в 5 раз, за 1 квартал – в 11 раз, за 6 месяцев – в 40 раз, за один год – в 85 раз. А при ядерном взрыве: через 1 час после взрыва – в 2 раза, через 7 часов – в 10 раз, через 48 часов – в 100 раз, через 1 год – в 20 тыс. раз.