Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Техногенные радионуклиды

Радионуклиды космогенного происхождения

Они образуются при взаимодействии космических лучей с газами земной атмосферы и некоторыми элементами земной коры. Наиболее радиоэкологически важные изотопы – углерод-14 (Т 1/2 = 5730 лет) и тритий (Т 1/2 = 12,35 года). Тритий (радиоактивный водород) и углерод-14 (14С) образуются непрерывно, так как мы не можем ограничить взаимодействие космического излучения с атмосферой. Скорость образования 14С остаётся неизменной уже 15 000 лет [6], поэтому он находится в равновесии с углеродом биосферы (т.е. доля радиоуглерода в составе стабильного практически постоянна) и поступает в организм человека с водой, воздухом, растительной и животной пищей, став составной частью человеческого тела. На определении количества 14С основан метод оценки возраста органических материалов, произведённых из “живого вещества” (например, дерева), и отмерших организмов. Радиоуглеродный метод разработан американским радиохимиком У. Либби (Нобелевская премия 1960 года) и применим при определении возраста объектов не старше 50 000 лет.

Доля 14С в смеси со стабильными изотопами (12С и 13С), из которых состоит элемент углерод, при жизни любого организма постоянна вследствие непрерывного обмена веществ (метаболизма). Эта доля такая же, как у углерода, который входит в состав углекислого газа атмосферы (CO2); именно этот газ участвует в фотосинтезе, который “строит” тело всех растений. В отмерших материалах из-за прекращения метаболизма доля 14С вследствие его распада только убывает со скоростью радиоактивного распада (А = Аоеt, где λ = ln 2/ Т 1/2). Эта экспериментально устанавливаемая доля находится в строгом количественном соответствии с отрезком времени, который прошёл с момента прекращения метаболизма (например, естественного отмирания или срубания дерева) до момента определения доли 14С. Так устанавливают “возраст” археологических и палеонтологических объектов органического происхождения.

 

Они стали появляться в биосфере после открытия способов искусственных превращений элементов (деления ядер, ядерных реакций на нейтронах, ядерных реакций на заряженных частицах). Источники техногенных радионуклидов хорошо известны: штатная работа атомных реакторов (технологических, энергетических, транспортных, исследовательских), испытания ядерного оружия, аварии на предприятиях ядерно-топливного цикла (ЯТЦ), переработка и захоронение их отходов.

В ядерный топливный цикл входят предприятия по добыче урана, производству ядерного топлива, АЭС, предприятия по переработке отработанного ядерного топлива. На всех этапах ЯТЦ образуются жидкие, твёрдые и газообразные отходы, содержащие естественные и искусственные радионуклиды. Проблема обезвреживания радиоактивных отходов и их безопасного хранения является важнейшей проблемой ЯТЦ. Подавляющая часть радионуклидов, образующихся в результате работы ядерного реактора, остаётся в отработанном топливе, поэтому при его переработке образуется самое большое количество радиоактивных отходов. Отходы переработки содержат около 90 радионуклидов продуктов деления ядерного топлива и свыше 120 радионуклидов, образующихся в результате радиоактивного распада продуктов деления. Большая часть произведённого во всём мире количества долгоживущих радионуклидов находится сегодня в хранилищах отработанного топлива на радиохимических заводах. Из-за ограниченной мощности перерабатывающих заводов только 5 % отработанного топлива подвергается переработке, а 95 % остаётся на хранение. Крупное предприятие по переработке облучённого ядерного топлива ПО “Маяк” находится в г. Озёрске. Суммарная активность твёрдых и жидких отходов, накопленных на ПО “Маяк”, составляет около 1 млрд Ки (1 Ки = 3,7·1010 Бк).

Деятельность перерабатывающего предприятия в первые годы развития ядерных технологий привела к радиоактивному загрязнению ряда территорий. Слабоактивные отходы ПО “Маяк” сбрасывало в каскад водоёмов, отделённых от реки Теча Обского бассейна плотиной. Основной источник загрязнения Течи – пойменные участки (Асановские болота), территория которых открыта для населения. Официальные данные о загрязнении десятков посёлков и деревень в результате сброса радиоактивных отходов в реку Теча появились только в 1993 году. Среднеактивные отходы ПО “Маяк” долгое время сбрасывало в бессточные озёра Карачай и Старое болото. В озере Карачай накопилось 120 млн Ки активности, в основном это долгоживущие радионуклиды 90Sr (Т 1/2 = 29,12 года) и 37Cs (Т 1/2 = 30 лет). Такое хранение отходов не может гарантировать их неподвижность: радиоактивные изотопы мигрируют в подземные и затем в поверхностные воды – существует опасность выноса радионуклидов в речную сеть. В настоящее время наиболее перспективными и экологически безопасными методами хранения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) считаются методы отверждения, дающие надёжную изоляцию отходов от окружающей среды на длительное время.

Самые крупные радиационные аварии в СССР – это авария на Чернобыльской АЭС (произошла 26 апреля 1986 года, и суммарный выброс продуктов деления составил 50 млн Ки); аварии на ПО “Маяк”: взрыв ёмкости жидких радиоактивных отходов в 1957 году, когда в окружающую среду было выброшено приблизительно 23 млн Ки, в результате выброса образовался Восточно-Уральский радиоактивный след длиной до 110 км, шириной 35–50 км и привёл к загрязнению районов Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областей; в 1967 году зона радиационного загрязнения расширилась вследствие ветрового разноса радиоактивных аэрозолей с пересохшей части озера Карачай.

Испытания ядерного оружия стали основным источником появления искусственных радионуклидов в окружающей среде. Советский Союз, США, Франция, Китай и Великобритания в течение десятилетий нарабатывали ядерные материалы, производили и испытывали новые боезаряды. 16 июля 1945 года в пустыне Аламогордо (штат Нью-Мексико, США) была взорвана первая атомная бомба. В августе 1945 года США сбросили атомные бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. В СССР первый ядерный взрыв осуществили на Семипалатинском полигоне 29 августа 1949 года [9].

Взрывообразно цепная ядерная реакция деления протекает лишь тогда, когда в качестве “заряда” используются изотопы уран-235 (235U, выделенный из природной смеси с изотопом 238U) и плутоний-239 (239Pu, который можно получить искусственным образом из 238U).

Ядерный взрыв – это сложное физическое явление, при котором практически мгновенно высвобождается огромное количество энергии [10]. Радиоактивные продукты, образующиеся при ядерном взрыве, состоят в основном из продуктов деления ядер изотопов урана, плутония-239, непрореагировавшего ядерного горючего и радионуклидов, образующихся при взаимодействии нейтронов с конструкционными материалами бомбы, веществами воздуха и грунта. В момент взрыва первоначальная смесь продуктов содержит 200 изотопов 36 химических элементов, большинство из которых имеет относительно малый период полураспада. Из долгоживущих радионуклидов следует упомянуть стронций-90, цезий-137, плутоний-239 и изотопы урана - они будут вносить свой вклад в загрязнение окружающей среды ещё десятки и сотни лет.

Взрывы бывают подземные, воздушные, наземные и подводные. Самое большое количество радиоактивных осадков дают атмосферные взрывы. Радиоактивные выпадения от взрыва делятся на три типа.

1. Ближние или локальные выпадения.

Крупные частицы размером более 100 мкм оседают на землю под действием силы тяжести. Эти выпадения обычно бывают сухими и не связаны с атмосферными осадками. Начинаются сразу после взрыва и продолжаются 1–2 суток. В результате выпадений образуется радиоактивный след шириной в несколько десятков и протяженностью в несколько сотен километров.

2. Промежуточные или тропосферные выпадения.

Мелкие частицы (в несколько мкм и меньше) попадают в тропосферу на высоту 11–16 км. На землю они выпадают с дождями, туманами, осаждаясь на поверхности земли, почве и растениях в течение 30 суток. Мелкие частицы проникают внутрь организма человека ингаляционным путём. В основном это могут быть радионуклиды 131I, 140Ba, 89Sr.

3. Глобальные или стратосферные выпадения.

На высоту 10–30 км забрасываются самые мелкие частицы размером десятые-сотые доли мкм. Там они переносятся воздушными течениями, оставаясь надолго – на месяцы и годы, затем переходят в тропосферу и выпадают с влажными осадками по всей поверхности земного шара. Эти выпадения определяются долгоживущими продуктами: 90Sr, 137Cs, 3H, неразделившимися 238U, 239Pu, 235U. Они попадают в воду, заражают почву (поверхностный слой почвы толщиной 5-6 см содержит 80–90 % активности).

Выпадения радионуклидов на поверхности планеты вследствие проведения испытаний ядерного оружия происходило неоднородно. Проведение взрывов на Новой Земле привело к загрязнению островов и прилегающих частей Баренцева и Карского морей, сложная радиационная ситуация сложилась на Семипалатинском полигоне. 76 % глобальных выпадений пришлось на северное полушарие, где и было произведено 90 % от общего числа испытаний. Максимум выпадений пришёлся на 40–50º северной широты. В 1963 году СССР, США и Великобритания подписали в Москве договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космосе и под водой в связи с растущим загрязнением окружающей среды искусственными радионуклидами. После этого начался спад интенсивности глобальных выпадений радионуклидов.

Искусственные радионуклиды при ядерных взрывах, авариях и бесконтрольном сбросе радиоактивных отходов попадают в окружающую среду, распространяясь согласно своим физико-химическим, геохимическим и биохимическим свойствам, попадают в организм человека и другие живые организмы из воды, воздуха через органы дыхания и по пищевым цепям.


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Природные радионуклиды | Применение ионизирующего излучения в медицине
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 672; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.015 сек.