Динамика радиационной обстановки после аварии на ЧАЭС

Выброс радионуклидов во время аварии на Чернобыльской АЭС

Выброс	Радионуклиды	Количество •10^18 Бк
Суммарный	≈ 30	9,95
Благородные газы	Ксенон, криптон	5,3
Элементы с атомной массой ~ 130	Йод, теллур, цезий, барий, церий
Элементы с атомной массой ~ 90	Стронций, ниобий, молибден, цирконий	2,1
Уран и трансурановые элементы	Плутоний, нептуний, кюрий	0,5
Долгоживущие изотопы	Йод-129 (Т1/2 15,7 млн.л.), трития (Т1/2 12,3 г), углерода (Т1/2 5,73 тыс. л)	0,01

вокруг станции, интенсивно загрязнив её. За пределами этой зоны осели не только коротко живущие летучие радиоизотопы (радиоизотопы йода, благородные газы и др.), но и радионуклиды с большими сроками жизни, важными среди которых являются радиоизотопы цезия (^{134, 137}Cs).

В результате распространения радионуклидов в атмосфере и переноса их в водной среде в нашей республике сложилась после катастрофы на ЧАЭС довольно сложная радиационно-экологическая обстановка. Она характеризуется масштабностью и пятнистостью загрязнения.

3.1. Изменчивость радиационной обстановки. Спектр воздействующих на человека радионуклидов менялся трижды в течение развития радиационной послеаварийной обстановки.

В первые недели после аварии на ЧАЭС наибольшую радиационную опасность представляли летучие короткоживущие радионуклиды. Это, в основном, изотопы йода, теллура, бария, лантана и др. (¹³¹I, ¹²⁷Te, ¹³²Te, ¹⁴⁰Ba, ¹⁴⁰La, ⁹⁹Mo) - см. табл. 3.2.

Таблица 3.2.

Период	Основные радионуклиды, определявшие (ющие) радиационную обстановку	Тип радионуклидов
I Апрель-июнь 1986 г.	Короткоживущие	^131I, ^127Te, ^132Te,^140Ba, ^140La, ^99Mo.
II Лето 1986-лето 1987 г.	Среднеживущие	^103, ^106Ru, ^141, ^144Ce, ^89Sr, ^95Zr, ^95Nb, ^134Cs, ^241Pu.
III Лето 1987 г.–по настоящее время	Долгоживущие	^137Cs, ^90Sr, ^238, 239, ^240Pu, ^241Am.

1. Короткоживущие радионуклиды определяли радиационную остановку в течение апреля-июня месяцев 1986 г. В первые дни после аварии на ЧАЭС особенно высокой была концентрация в воздухе ¹³¹I, находившегося в аэрозольной форме. ¹³¹I — короткоживущий изотоп с периодом полураспада 8,14 дней, является β- и γ- излучателем. Дозовые нагрузки у человека за счёт радиоактивного йода сформировались в течение первых 2—3 мес. после аварии (радионуклид оказывал влияние на здоровье человека в течение 10-15 периодов своего полураспада).

¹³¹I имеет 19 радиоактивных и 1 стабильный изотопы с М = 120-139. При распаде он превращается в ксенон-131 с выделением электрона (средняя энергия – 203 кэВ) и γ-кванта с энергией 637 кэВ:

₅₃¹³¹I → ₅₄¹³¹Xe + е^- + γ.

Поступает в организм йод-131 ингаляционным и алиментарным путём. В последнем случае - через биологическую цепочку: почва — растения — молочно-продуктивный скот — молоко - человек). Максимальное содержание радиойода в почве наблюдалось в период 28 апреля – 9 мая 1986 г. (сотни мкР/ч, зачастую выше 1 мР/ч). Попадая в организм, ¹³¹I избирательно накапливался в щитовидной железе и создавал кратковременное локальное облучение дозой высокой мощности (более 200 рад/с).

Облучение щитовидной железы привело к нарушению образования в ней трёх гормонов: тироксина, трийодтиронина и кальцитонина. Два первых гормона контролирует процессы роста, созревания тканей и органов, обмен веществ и энергии; кальцитонин - один из факторов управления обменом кальция в клетках, участник процессов роста и развития костного аппарата. Следовательно, после воздействия ионизирующей радиации произошли нарушения этих процессов в организме, особенно у детей. Изменения в генетическом аппарате клеток щитовидной железы явились причиной развития в ней ракового заболевания. Число этих заболеваний, как у облучённых детей, так и у взрослых возросло в десятки раз.

2. По мере распада короткоживущих радионуклидов, радиационная обстановка стала определяться среднеживущими радионуклидами (лето 1986 - лето 1987 г.). Одним из его представителей является цезий-134 - ₅₅¹³⁴Cs (T_1/2 = 2,06 года). При β - распаде его выделяется электрон (энергия 662 кэВ) и γ-квант с энергией 128 и 796 кэВ:

₅₅¹³⁴Cs → ₅₆¹³⁴Ва + е^- + γ.

Другой представитель среднеживущих радионуклидов - стронций-89 (₃₈⁸⁹Sr) - Т_1/2 = 51 день. Излучая β- частицу с энергией 1,462 МэВ, он переходит в стабильный иттрий-89 - ⁸⁹Y.

₃₈⁸⁹Sr → ₃₉⁸⁹Y + е^-

3. Начиная с 1987 г. по настоящее время радиационная обстановка в Беларуси определяется долгоживущими радионуклидами: ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ^{238, 239, 240} Pu и ²⁴¹Am (см. табл. 3.2). Из перечисленного списка большее облучение человека в настоящее время осуществляет цезий-137 (₅₅¹³⁷Cs).

Во-первых, им загрязнено почти 23% территории Беларуси.

Во-вторых, он является β- и γ-излучателем, T_1/2 у него = 30,2 года. Цезий имеет 20 радиоактивных и 1 стабильный изотоп. При β-распаде ₅₅¹³⁷Cs выделяется электрон (энергия 514 кэВ, макс. – 1,18 МэВ) и γ-квант (энергия – 661 кэВ), что способствует превращению его в стабильный изотоп бария:

₅₅¹³⁷Cs → ₅₆¹³⁷Ва + е- + γ.

Рис. 3.1. Загрязнение территории Беларуси цезием-137

Цезий-137 попадает в организм, как правило, с цельным молоком и мясом, полученными в районах повышенного загрязнения. ₅₅¹³⁷Cs является аналогом калия, содержится преимущественно в крови и мышцах. Циркуляция его в организме и поступление туда по биологическим цепочкам определяют постоянное воздействие ионизирующей радиации на внутренние органы человека в течение всей его жизни. В районах, загрязненных цезием, формирование доз у жителей происходит сравнительно медленно. Поэтому основным видом облучения на сегодняшний день является общее хроническое внутреннее облучение.

Стронцием-90 (₃₈⁹⁰Sr) загрязнено 10% территории Беларуси. Известны 12 радиоактивных изотопов стронция с М = 81-83, 85, 89-96. Он испускает электрон с энергией 546 кэВ, превращаясь в иттрий-90 (₃₉⁹⁰Y). Последний теряет электрон с максимальной энергией 2,27 МэВ и превращается в цирконий-90 (₄₀⁹⁰Zr):

₃₈⁹⁰Sr → ₃₉⁹⁰Y + е^- → ₄₀⁹⁰Zr + е^-.

Рис. 3.2. Загрязнение территории Беларуси стронцием-90.

Период полураспада стронция-90 и иттрия-90 составляют, соответственно, 29,12 лет и 64,8 часа.

Изотопы стронция накапливаются в костях скелета, в особенности в позвонках, зонах активного роста и перестройки костей. Вызывают развитие опухолей. Эффективный период полувыведения из скелета: ⁸⁹Sr – 50,4 дня, ⁹⁰Sr – 6,4∙10³ дней.

Плутоний-238, 239 и 240 распространились на 2% территории республики. ₉₄²³⁹Pu излучает α-частицы (энергия около 5 МэВ), мягкое рентгеновское излучение с энергией 10-22 кэВ, γ-кванты – 380 кэВ и превращается в уран-238:

₉₄²³⁹Pu → ₉₂²³⁸U + ₂⁴α+ + R + γ

Период полураспада у ₉₄²³⁹Pu = 24,38 тыс. лет, у ₉₂²³⁸U = 713 млн. лет. Большой интерес представляет также плутоний-241, который испускает α-, β-частицы (122 и 524 кэВ), и γ-кванты (2,54

Рис. 3.3. Загрязнение территории Беларуси плутонием-239, 240.

МэВ), превращаясь в америций-241. Образующийся америций более токсичный, с бóльшим периодом полураспада, чем плутоний-241:

₉₄²⁴¹Pu → ₉₅²⁴¹Am + ₂⁴α+ + β^- + γ

Период полураспада у ₉₄²⁴¹Pu - 14,4 года, у ₉₅²⁴¹Am - 432 года. Оба они накапливаются в костях, печени, лёгких. Вызывают развитие хронической анемии, остеопороза, рака костей, лёгких и др.

В зависимости от уровня загрязнения почвы долгоживущими радионуклидами территория нашей республики делится на зоны (табл. 3.3).

Таблица 3.3.

Зонирование территории республики по уровню

Дата добавления: 2014-10-23