Радиационное загрязнение в результате аварий на АЭС

Радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Основными специфическими явлениями и факторами, обусловливающими экологические последствия при радиационных авариях и катастрофах, служат радиоактивные излучения из зоны аварии, а также из формирующегося при аварии и распространяющегося в приземном слое облака (облаков) загрязненного радионуклидами воздуха; радиоактивное загрязнение компонентов окружающей среды.

Атомные электростанции представляют серьезную потенциальную радиационную опасность. Радиоактивное загрязнение окружающей среды при авариях на АЭС - это основной фактор, оказывающий влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся загрязнению.

На АЭС тепло, выделяющееся в ядерном реакторе, используется для получения водяного пара, вращающего турбогенератор для производства электрической энергии. При работе любого ядерного реактора ежесекундно происходит огромное количество делений ядер урана-235. При нормальной эксплуатации АЭС количество радиоактивных веществ, поступающих во внешнюю среду за счет газоаэрозольных выбросов и жидких сбросов, невелико. Доза внешнего и внутреннего облучения организма человека на границе санитарно-защитной зоны вокруг АЭС и за ее пределами намного ниже установленных норм, так как защитные барьеры ослабляют количество поступающей во внешнюю среду радиоактивности во много раз.

Однако в результате аварий, когда защитные барьеры оказываются разрушенными, из реакторов во внешнюю среду могут выбрасываться с потоками пара газообразные и возгоняющиеся радиоактивные элементы: радиоактивные благородные газы, радионуклиды йода и цезия.

На ранней фазе аварии (т.н. фаза "острого" облучения) происходит собственно выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Продолжительность этого периода может быть от нескольких минут до нескольких часов в случае разового выброса и до нескольких суток в случае продолжительного выброса.

Промежуточная фаза аварии - период, в течение которого нет дополнительного поступления радиоактивности из источника выброса в окружающую среду. Эта фаза начинается с нескольких первых часов с момента выброса и длится до нескольких суток, недель и больше. Для разовых выбросов протяженность промежуточной фазы прогнозируют, как правило, в пределах 7 - 10 суток.

Поздняя фаза (фаза восстановления) характеризуется периодом возврата к условиям нормальной жизнедеятельности населения и может длиться от нескольких недель до нескольких десятков лет в зависимости от мощности и радионуклидного состава выброса, характеристик и размеров загрязненного района, эффективности мер радиационной защиты. К наиболее тяжелым радиационным авариям на АЭС, сопровождаемым выбросом урана и продуктов его деления за пределы санитарно-защитной зоны и радиоактивным загрязнением окружающей среды, относятся т.н. запроектные аварии, обусловленные разгерметизацией первого контура реактора. Характерный пример такого типа аварий - авария реактора РБМК-1000 на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года.

Основной источник радиоактивных загрязнений окружающей среды и облучения людей при авариях ядерных реакторов - это выбрасываемые из реактора газоаэрозольных смеси. Радиоактивные аэрозоли после попадания на поверхность объектов закрепляются на ней. Процессы поверхностного и глубинного загрязнений, как правило, происходят одновременно.

В сухую погоду радиоактивные загрязнения являются в основном поверхностными. В то же время отдельные частицы будут проникать в выемки шероховатой поверхности, обуславливая глубинные загрязнения.

При загрязнении поверхности каплями, содержащими радиоактивные вещества, срабатывает другой механизм: первоначально будет происходить адгезия (прилипание) капель к твердой поверхности, которая в дальнейшем приведет к повышению концентрации радионуклидов на поверхности, ионному обмену и диффузии.

Помимо первичного радиоактивного загрязнения возможны последующие циклы загрязнения, так называемое <вторичное> загрязнение. При вторичном загрязнении происходит переход радиоактивных веществ с ранее загрязненного объекта или территории на чистый или загрязненный в меньшей степени объект. Так, радиоактивные загрязнения местности, сооружений и дорог могут переходить в воздушную среду или грунтовые воды, а затем осаждаться, вызывая радиоактивные загрязнения ранее "чистых" объектов, переноситься транспортом, людьми или животными.

При авариях на АЭС выделяют два основных периода: "йодовой опасности", продолжительностью до 2 месяцев, и "цезиевой опасности", которая продолжается многие годы.

В "йодном периоде", кроме внешнего облучения (до 45 % дозы за первый год), основные проблемы связаны с молоком и листовыми овощами - главными "поставщиками" радионуклида йода внутрь организма. На первом этапе радиационное воздействие на людей складывается из внешнего и внутреннего облучений, обусловленных соответственно радиоактивными облучениями от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и вдыханием радионуклидов с загрязненным воздухом. На втором этапе - облучением от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и введением их в организм человека с потребляемой пищей и водой, а в дальнейшем - в основном за счет употребления населением загрязненных продуктов питания.

Принято считать, что 85 % суммарной прогнозируемой дозы облучения на последующие 50 лет после аварии составляет доза внутреннего облучения, обусловленного потреблением продуктов питания, которые выращены на загрязненной территории, и лишь 15 % падает на дозу внешнего облучения.

Рассмотрим некоторые аспекты экологических последствий радиационных катастроф на примере аварий на Чернобыльской АЭС, которая является не только самой крупной по своим масштабам, но и классической по опасным радиоэкологическим последствиям.

Первичное парогазовое облако, образовавшееся в результате разрушения реактора, содержало всю гамму радионуклидов, накопившихся в реакторе за время его работы, а также компоненты ядерного топлива.

Все эти выбросы радионуклидов при меняющихся в этот период метеорологических условиях и вызывали в целом неравномерное радиоактивное загрязнение огромных территорий. Следует отметить, что выбросы радионуклидов представляли собой достаточно сложную аэродисперсную систему, из аэрозоля различные физические - химические природы. В этой аэродисперсной системе можно выделить две основные группы компонентов: диспергационную и конденсационную. При этом диспергационная группа компонентов включала частицы диспергационного топлива, а конденсационная - аэрозоли, образовавшиеся путем конденсации паров радионуклидов в выбросах. Заметим, что средняя дисперсность аэрозоли была в порядке 1мкм, что впоследствии сказалось на характере радиоактивных загрязнений окружающей среды.

В развитии радиационной обстановки после аварии на Чернобыльской АЭС принято выделять два основных периода: период " йодовой опасности " месяцев, и "цезиевый" период, начавшийся спустя 2 месяца. Второй период будет длиться еще многие годы.

В "йодовом периоде", кроме внешнего облучения, за счет которого формировалось до 45% дозы за первый год, основные проблемы были связаны со снижением уровней внутреннего облучения, которое определялось в основном употреблением молока - главного "поставщика" радионуклида йода в организм человека, и листовых овощей. Для примера отметим, что корова ежесуточно съедает на пастбище корм с площади около 150м и является идеальным концентратором радиоактивности в молоке.

"Цезиевый период", наступивший по прошествии 10 периодов полураспада йода-131 в конце июня 1986 года, будет продолжаться длительное время, и цезий будет являться основной причиной радиационного воздействия на население и окружающей среды. Как известно, период полураспада цезия-137 составляет 300 лет.

Все изложенное определяло характер экологических последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Анализ Чернобыльской аварии убедительно подтверждает, что радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизни деятельности людей на территориях, подвергающихся радиоактивному загрязнению.

Причем, если на первом этапе, как отмечалось выше, радиационное воздействие на людей складывалось из внешнего и внутреннего облучений, обусловленных соответственно радиоактивными излучениями из облака выброса, от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и попаданием радионуклидов в организм человека с потребляемой пищей, водой. А в дальнейшем, в основном, за счет употребления населением загрязненных продуктов питания.

Необходимо заметить, что процессы радиоактивного загрязнения различных объектов, как подтвердил опыт Чернобыля, зависят от агрегатного состояния загрязняющих веществ, их химической природы, вида и состояния загрязняемых поверхностей, длительности контакта с ним радиоактивных веществ.

Радиоактивное загрязнение различных поверхностей при аварии на Чернобыльской АЭС происходило, в основном, за счет удержания радиоактивных веществ на поверхностях силами адгезии, сорбции и диффузии радиоактивных веществ вглубь загрязняемых поверхностей.