Радиосенсибилизаторы - соединения, снижающие радиоустойчивость живых организмов. 1 страница

Возможность повышения поражающего действия ионизирующих излучений привлекает внимание ученых и врачей-практиков. Поэтому велись и проводятся интенсивные поиски соединений, усиливающих поражающее действие радиационного излучения. Такие соединения могут принести большую пользу при лучевой терапии онкологических больных.

По своей химической природе сенсибилизаторы могут относиться к различным классам соединений. Так, радиосенсибилизирующим эффектом обладают иодацетамид, йодуксусная кислота, хлормеркурийбензоат, кетоальдегиды, фторурацил, актиномицин Д. По механизму действия на живые системы их можно подразделить на 2 группы: а) усиливающие первичные радиационные повреждения макромолекул б) ингибирующие процессы пострадиационного восстановления.

По первому механизму действуют соединения с ярко выраженными окислительными свойствами, которые спосбны отбирать электроны у атомов и молекул и способствовать, таким образом, образованию ионов и свободных радикалов. К таким соединениям можно отнести искусственно синтезированные свободные радикалы, такие как тиацетомин –N- оксин, n-нитроацетофенон, нитраимдазолы, нитрофураны.

По второму механизму действуют различные аналоги азотистых оснований и антибиотики. В частности, аналоги азотиситых оснований, повышают количество поврежденых молекул ДНК при облучении за счет ингибирования процессов репарации макромолекул. Например, 5-фторурацил ингибирует активность тимидилат-синтазы, фермента, участвующего в синтезе тимина Антибиотик актиномицин Д связывается с гуаниновым нуклеотидом ДНК и ингибирует синтез и-РНК, и соответственно, белков-ферментов, участвующих в пострадиационной репарации, например, РНК-полимеразы. Таким образом, все ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот и синтеза белка, являются эффективными радиосенсибилизаторами.

Радиомиметики – соединения имитирующие действие ионизирующих излучений.

В 40–ых годах 20 века было обнаружено, что отравляющий газ нервно-паралитического действия иприт вызывает реакции, сходные с реакциями возникающими в организме при облучении. В частности, было показано, что иприт подавляет рост опухолевых клеток, вызывает хромосомные аберрации, задерживает деление клеток. В последующем такие же эффекты были обнаружены и при действии на живые системы структурных аналогов иприта.

CH₂ - CH₂Cl

S иприт

CH₂ - CH₂Cl

Предполагается, что радиомиметики, как и ионизирующие лучи, повреждают макромолекулы и снижают эффективность работы репарационных систем. Естественно, радиомиметики, полностью не могут воспроизводить эффекты, проявляющиеся на тканевом и организменном уровне при облучении. Это связано с тем, что химическое вещество не может проникать одновременно во все клетки, ткани и органы, как в случае ионизирующего излучения.

Радиомиметическая способность обнаружена у различных соединений, содержащих следующие функциональные группировки: ипритную (SCH₂ - CH₂Cl), эпоксидную (-CH –CH-), этиламинную (CH₂ - CH₂), перекисную (-CH –CH-), гидроксиперекисную (-CH –CH-).

Контрольные вопросы и задания.

1. Какие вещества являются радиомодификаторами?

2. Предложите схему эксперимента для определения модифицирующей активности химического соединения.

3. Какие химические соединения можно отнести к радипротекторам? Приведите примеры.

4. Объясните физиологические и биохимические механизмы повышения устойчивости живых организмов при действии радипротекторов.

5. Как Вы понимаете термин «кислородный эффект»? Что означает коэффициент кислородного усиления?

6. Проявится ли кислородный эффект у анаэробных бактерий при облучении их на воздухе? Ответ обоснуйте.

7. Увеличится ли (если увеличится - насколько) поражаемость клеток радиацией при повышении концентрации кислорода в воздухе:

а) на 5 % б) на 10 % в) на 20 %

8. LD₅₀ для дрожжевых клеток равняется 10 Зв. После обработки их актиномицином Д эта доза уменьшается до 5 Гр. К какому классу радиомодификаторов относится этот антибиотик.

9. При облучении бактерий в анаэробных условиях в дозе 50 Гр погибло 50 % клеток. Какая доза радиации необходима для достижения такого же эффекта при облучении этих бактерий на воздухе, если ККУ = 3?

10. После введения мышам лекарственного препарата, ЛД₅₀ для них увеличилась с 12 Гр до 15 Гр. Является ли этот препарат радиопротектором?

11. Какие способы Вы можете предложить для повышения эффективности лечения при радиотерапии злокачественных опухолей?

12. Введение этилового спирта в организм человека и млекопитающих повышает их устойчивость к облучению. Однако, это соединение не относится к радипротекторам. Почему?

13. Бригада ремонтников на атомной электростанции работала в течение 2 часов при экспозиционной мощности дозы гамма-излучения Р_экс = 0,05 мГр/с. До облучения в организм рабочих был введен радиопротектор с ФИД = 3. Какую эквивалентную дозу облучения получил каждый работник, и каковы прогнозируемые последствия для его здоровья?

14. Человек облучался тотально g - лучами с Р_экс = 1 мГр/с в течение часа. Какой диагноз относительно здоровья этого человека? Какие способы лечения этого облученного Вы можете предложить?

15. Как можно уменьшить вредное действие ионизирующего излучения на нормальные ткани при лечении опухолей?

1. Предложите Ваше объяснение механизмов индуцирования и проявления канцерогенных эффектов ионизирующих излучений.

2. Какова зависимость между появлением злокачественных новообразований и величиной поглощенной дозы у животных?

3. Какими путями в организм человека могут попасть радионуклиды?

4. От каких факторов зависеть транспортабельность радионуклидов в организме человека?

5. Опишите путь распределения в организме человека следующих нуклидов, попавших в желудочно-кишечный тракт:

а) ⁴⁵Cа б) ⁶⁵Zn в) ²²Na

6. В организм человека с питьевой водой попало радиоактивное соединение с ²²⁶Ra (α-излучение, Е = 4,76 Мэв, Т_1/2 = 1620 лет). Начальное значение Д_экз = 1 мГр/час. Какие последствия для здоровья вызовет это облучение?

7. С зараженной радиоактивной пищей в организм попало соединение с ¹⁴С (β-излучение, Е =165 кэВ, Т_1/2 = 5500 лет). Начальное значение Д_экз = 1 мкГр/мин. Какие последствия для здоровья вызовет это облучение?

8. В течение недели с водой и пищей в организм поступала смесь радионуклидов содержащих (в % от общего количества) ³H – 30, ¹⁴С – 30, ¹³¹I– 30, ⁴⁰К – 10. Какой орган в данном случае с наибольшей вероятностью может стать критическим органом? Ответ обоснуйте

9. В результате аварии на АЭС в водопровод попала сверхтяжелая вода, содержащая ²H, ³H. Суммарная активность этих нуклидов в питьевой воде составила 2 ·10^-6 Ки/л. Люди пили эту воду в течение 2-х суток. Какие последствия для здоровья этих людей имел этот случай.

10. Минеральная вода из новой скважины характеризуется следующей активностью изотопов: ²²Na = 3,5·10^-7 Ки/л, ³⁶Cl = 2 ·10^-7 Ки/л. Допускается ли использование этой скважины для производства питьевой минеральной воды? Ответ обоснуйте.

Лекция 7 РЭ

Основные источники радиоактивного загрязнения окружающей среды

Основными источниками загрязнения окружающей среды искусственными радиоактивными изотопами являются: ядерные взрывы в военных или мирных целях, аварии на ядерных объектах различного назначения, накапливающиеся отходы атомной промышленности, использование радиоактивных материалов в различных областях хозяйства, промышленности, науки и медицины.

Первые три источника наиболее значимы и они и в основном за счет них произошло радиоактивное загрязнение нашей планеты. Они также являются главными источниками возможного загрязнения окружающей среды в будущем. Эти источники более подробно будут рассмотрены ниже.

Загрязнение окружающей среды в результате ядерных взрывов

Образование радиоактивных продуктов ядерных взрывов. Ядерные взрывы осуществляются в результате двух типов ядерных превращений. Первоначально были созданы атомные бомбы, в которых выделение огромного количества энергии осуществлялось в результате деления природного урана ²³⁵U или плутония ²³⁹Pu, полученного в реакторе из урана ²³⁸U. В дальнейшем были созданы так называемые водородные бомбы, в которых в процессе синтеза гелия ⁴Не из водорода ¹Н и трития ³Н, выделяется большое количество энергии. Эта реакция протекает лишь при очень высоких температурах (несколько миллионов градусов). Такие значения температуры достигаются при взрыве урановой и плутониевой атомных бомб. При взрыве водородной бомбы выделяются нейтроны высокой энергии, которые обладают способностью вызывать реакцию деления ядер ²³⁸U. В составе природного урана более 99 % приходится на долю этого изотопа. Поэтому для увеличения мощности взрыва термоядерный заряд помещают в урановую оболочку. В бомбах такого типа, осуществляются три типа ядерных реакций: вначале реакция деления ²³⁵U или ²³⁹Pu, затем реакция синтеза гелия и, наконец, вновь реакция деления урана ²³⁸U. Все эти реакции и ядерных превращений быстротечны, взрыв происходит в течение миллионной доли секунды.

В результате деления ядер урана или плутония образуется большое количество (около 80 типов) так называемых осколков деления. Большинство осколков деления представляют собой радиоактивные изотопы более легких элементов, от ⁷²Zn до ¹⁶¹Тb. Они подвергаются радиоактивному распаду, образуя, в свою очередь, радиоактивные осколки деления ядер. Каждый осколок претерпевает обычно несколько радиоактивных распадов до того, как превратится в стабильный нуклид. Ниже приведен один из подобных примеров радиоактивного распада осколка (в скобках даны периоды полураспада):

⁹⁰Br (16 с) ® ⁹⁰Kr (33 с)-® ⁹⁰Rb (4 мин)- ® ⁹⁰Sr (28 лет) ® ⁹⁰It (64,2 ч)-® ⁹⁰Ce (стабильный изотоп).

Каждый из осколков деления тя­желых ядер характеризуется различной активностью, период полураспада каждого нуклида может колебаться от нескольких секунд до десятков лет. Смесь продуктов деления на каждый момент вре­мени имеет сложный состав. Однако, как показали ис­следования, суммарная радиоактивность осколков де­ления снижается с течением времени с определенной закономерностью, которая описывается соотношением:

А₂ = А₁ t^-1,2

где А₂ , А₁— активность смеси осколков деления соответственно, в моменты времени t₂ и t₁. t— время деления (t₂ - t₁).

Из закона радиоактивного распада (в случае распада смеси множества радионуклидов – активных осколков деления) выведено следующее правило: каждое десяти­кратное снижение активности осколков деления и мощности дозы гамма-излучения происходит в результате увели­чения их возраста в 7 раз.

Данные о динамике суммарной активности осколков де­ления после ядерного взрыва приведены в таблице 4. Как видно, через сутки после взрыва остаточная активность радионуклидов составляет около 0,02 %, через 10 суток – около 0,001 % от исходной радиоактивности.

Мощность ядерного взрыва измеряется по тротиловому эквиваленту, т.е. сравнивается с энергией, выделяемой при взрыве тротила: 1 килотонна = 10³ т тротила, 1 мегатонна = 10⁶ т тротила. Самая мощная водородная бомба, взорванная в атмосфере Советским Союзом над архипелагом Новая Земля в 1961 г., имела тротиловый эквивалент в 60 Мт.

На каждую килотонну мощности взрыва образуется примерно 37 г высокоактивных осколков, через 1 мин после ядерного взрыва их активность по g-излучению эквивалентна активности 30 000 т радия. Однако, про­дукты деления при ядерном взрыве, главным образом, представлены быст­ро распадающимися радионуклидами. Поэтому активность ос­колков в течение суток после взрыва снижается более чем в 3000 раз. Долговременное радиоактивное заражение местности после ядерного взрыва обуславливается активностью следующих долгоживущих продуктов деления (в скобках указаны периоды полураспада): ⁸⁹Sr (50,5 сут), ¹⁰³Ru (39,8 сут), ¹³¹I (8,05 сут), ¹⁴¹Ce (31,1 сут), ⁹⁵Zr (65 сут), ¹⁰⁶Ru (365 сут), ¹⁴⁰Ba (12,8 сут), ¹⁴⁴Ce (285 сут), ⁸⁵Kr (10,7 лет), ¹³⁷Cs (30 лет), ⁹⁰Sr (28 лет).

Таблица 7.1.

Суммарная относительная активность осколков деления после ядерного взрыва (в условных единицах)

Время после взрыва, ч	Относитель­ная актив­ность	Время после взрыва, ч	Относитель­ная актив­ность
1,5
			7,3
			4,3
			1,7
			0,75
			0,46
			0,33
			0,25

В состав продуктов ядерных взрывов, помимо ос­колков деления тяжелых элементов, входит и часть ядерного горюче­го (²³⁹Рu или ²³⁵U) атомной бомбы, не успевшего про­реагировать во время взрыва. Считается, что во время взрыва, в реакции деления участвуют только 20-30 % ядер тяжелых элементов. После взрыва атомной бомбы мощностью 20 килотонн в окружающую среду выбрасывается около 2,7×10³ Ки ²³⁹Рu. Кроме того, в составе продуктов ядерного взрыва в заметных количествах (особенно в первые дни после взрыва) находятся продукты нейтронной активации. При ядерном взрыве в расчете на 1 килотонну мощно­сти взрыва образуется 2,25×10²³ нейтронов, которые, взаимодействуя с конструктивными материалами бом­бы и ядрами элементов почвы, воды и воздуха, пре­вращают стабильные элементы в радионуклиды. При наземном взрыве бомбы мощностью 1 мегатонна через сутки радиоактивность осколков деления составляет 4×10⁹ Ки, продуктов нейтронной активации - 1×10⁸ Ки. С радиологической точки зрения, из всех радионукли­дов, являющихся продуктами нейтронной активации, наиболее важными являются ³Н, ¹⁴С, ⁵⁴Мn и ⁵⁶Fe.

С 1945 по 1996 г на Земле было произведено более 2000 взрывов ядерных бомб: (США – 1056, СССР – 718, Франция – 188, Китай – 37, Великобритания – 22, Индия и Пакистан – по 6). До заключения в 1963 г. Договора об ограничении испытаний ядерного оружия в трех средах (в атмосфере, под водой и в космосе) значительная часть взрывов (около 500) была осуществлена в наземных условиях и в атмосфере. Суммарная активность ежегодного загрязнения радиоактивными веществами в некоторые годы (особенно интенсивно в 1954–1958 и 1961 – 1962 гг.) достигал 10⁴–10⁵ МКи. После 1963 г. испытания (кроме подземных) почти прекратились, позднее не присоединившиеся к Договору страны Франция и Китай также полностью прекратили испытания в атмосфере (соответственно в 1974 и 1980 гг.). С 1996 года по настоящее время, все ядерные державы придерживаются моратория на любые ядерные взрывы, включая подземные. Суммарная активность, попавших в окружающую среду долгоживущих изотопов в результате испытаний ядерного оружия на Земле находится в следующих интервалах: 26– 41 МКи ¹³⁷Cs; 20-35 МКи ⁹⁰Sr; 1,5 МКи ^24IAm.

За годы гонки вооружений в мире накоплены десятки тонн оружейного плутония и сотни тонн высокообогащенного ²³⁵U. Если последний после соответствующего разбавления природным ураном можно использовать непосредственно в качестве топлива на АЭС, то накопленный оружейный и реакторный плутоний пока вторично не используется. К тому же плутоний – высокотоксичный элемент, и обращение с ним требует большой осторожности.

Множество проблем возникло в связи с деятельностью атомных ВМС. На советском атомном флоте произошло несколько крупных аварий, например мощный взрыв в 1985 г. в бухте Чажма (Шкотово-2) при перегрузке реакторного топлива с атомной подводной лодки (АПЛ), приведший к загрязнению кораблей, причалов и береговой территории на расстоянии до 30 км в заливе Петра Великого близ Владивостока. В разные годы в результате аварий в открытом море затонули 5 советских АПЛ вместе с реакторами.

Срок службы АПЛ – 30–40 лет. К 2005 г. из всех 250 построенных в советское время лодок более 200 уже были сняты с эксплуатации, однако утилизированы только около 80 кораблей, остальные ждут своей очереди (причем до 80 % списанных АПЛ стоят с еще не выгруженным ядерным топливом). В переполненных хранилищах флота накоплено около 40 тыс. м³ жидких и твердых радиоактивных отходов. В северных и дальневосточных морях в прошлые годы затоплено не менее 18 реакторных отсеков, снятых с АПЛ (6 из них – с невыгруженным топливом). Особенно много прибрежных захоронений контейнеров, твердых радиоактивных отходов и реакторных отсеков АПЛ у архипелага Новая Земля. Суммарную активность всех подводных захоронений у нас в стране за время между 1959 и 1992 гг. оценивают в 9–10 МКи. Захоронения твердых и слив в океан жидких радиоактивных отходов продолжались вплоть до 1993 г., пока Россия не присоединилась к Лондонской конвенции по запрещению сброса радиоактивных отходов в Мировой океан. Отходы с общей активностью до 2 МКи с предприятий военно-промышленного комплекса европейских стран (Великобритании, Бельгии, Нидерландов, Швейцарии и др.) слиты или захоронены в контейнерах в виде низкоактивных отходов в северной части Атлантического океана и, в меньшем количестве, – в Тихом океане.

Ядерные взрывы в промышленных целях

В середине 20 –го века предпринимались попытки использования ядерных взрывов для мирных целей: разведка полезных ископаемых, интенсификация газо- и нефтеотдачи промыслов, создания подземных емкостей для хранения углеводородного топлива или для захоронения биологически опасных отходов, тушения пожаров на скважинах, создания траншей (каналов) и плотин и др. На территории бывшего СССР, в период 1965 и 1989 гг., осуществлено 124 (общее число зарядов–135) подземных ядерных взрыва промышленного назначения. Наибольшее количество таких взрывов произведено в Казахстане (30), Астраханской обл. (15), Якутии (12), Красноярском крае (9), Пермской и Тюменской областях (по 8). На территории Башкирии было произведено 2 ядерных взрыва. Эти взрывы в ряде случаев сопровождались выбросами радиоактивных веществ на поверхность, что привело к появлению локальных очагов загрязнения в Оренбургской, Астраханской, Пермской и Ивановской областях, Якутии, Башкирии, Казахстане.

Опасность таких взрывов заключается не только возможности локального радиоактивного загрязнения окружающей среды, но и в непредсказуемости экологических последствий в последующие годы. Как известно, такие взрывы проводятся не в условиях специализированного полигона, а в разных районах планеты с различными геологическими и климатическими характеристиками. Очевидно, что экологический ущерб от таких взрывов значительно превышает временные экономические выгоды. Учитывая это обстоятельство, США вообще отказались от идеи «мирного» использования ядерных взрывов.

Необходимо отметить, что проекты такого рода в нашей стране, во многих случаях оказались недостаточно проработанными и обоснованными. Так, с помощью ядерных взрывов в Астраханских солевых месторождениях предполагали создать емкости для хранения стратегических запасов газового конденсата. Полученные в 1980–1984 гг. благодаря 15 ядерным взрывам емкости общим объемом 6 ·10⁵ м³ вскоре оказались непригодными к использованию: емкости стали заплывать, а через устья скважин на поверхность выносилась радиоактивная жидкость. Радиоактивное загрязнение земной поверхности у устьев скважин наблюдалось и на нефтепромыслах, где с целью усиления нефтеотдачи были произведены подземные взрывы. В наследство от опытного подрыва в 1971 г. двух сравнительно небольших ядерных зарядов в Пермской тайге осталось впечатляющее по размерам озеро со значительными уровнями радиоактивного загрязнения по берегам и в донных отложениях.

В 1970-е гг. прорабатывался проект прокладки канала длиной 64 км для переброски части северных вод на «спасение» мелеющего Каспия с помощью 200 – 250 мощных ядерных взрывов. К счастью, этот авантюрный проект, не учитывающий ни периодических колебаний уровня Каспийского моря, ни экологических последствий таких взрывов, не был осуществлен. В настоящее время уровень воды, без всякой «переброски вод», повысился здесь настолько, что затопленными оказались громадные площади Прикаспийской низменности.

Использование радиоактивных материалов в различных областях промышленности, науки и медицины

Второстепенное, но немаловажное значение имеют случаи бесконтрольного обращения с различными радиоактивными материалами, которые довольно широко применяются в нашей современной жизни. Их активность обычно невелика, но встречаются (особенно в промышленности) источники излучения повышенной мощности (с соответствующей защитой при нормальной эксплуатации). Это различные измерительные приборы: уровнемеры и толщиномеры, расходомеры и измерители плотности, дефектоскопы (например, для контроля сварных швов), приборы со светящимися табло и циферблатами, радиоизотопные детекторы противопожарных систем контроля и др. Радиационные методы применяют в химической медицинской, промышленности, в различных областях научных исследований. Так, например, в г. Москве и Московской области находятся около 1500 предприятий и учреждений, использующих радиоактивные изотопы.

Индикаторы задымления, содержащие безопасные при нормальной эксплуатации радиоактивные вещества, используют в противопожарных системах сигнализации в жилых домах и гостиницах. В культурных и развлекательных комплексах в целях безопасности устанавливают табло с люминесцентными составами постоянного свечения, также содержащими радиоактивные вещества (чаще всего тритий). Такие устройства не всегда имеют предупреждающие надписи о радиоактивности.

В современном здравоохранении все шире применяется «ядерная медицина», использующая радиоактивные фармацевтические препараты для диагностики и источники излучения для лучевой терапии. Радиоизотопные меченые вещества применяются также для разработки новых лекарственных препаратов и ускорения исследований их безопасности (отсутствия побочных эффектов). Радиоиндикаторные методы исследования широко применяют и в научных исследованиях.

Это только отдельные примеры использования радиоактивных веществ в различных сферах человеческой деятельности. Иногда такие устройства и материалы становятся опасными из-за механических повреждений при неаккуратном с ними обращении. Крупнейший инцидент такого рода произошел в 1987 году в г. Гойяна (Бразилия), где вследствие разгерметизации цезиевого источника медицинского назначения, украденного из института радиотерапии, подверглись облучению 24 человека, из которых 4 погибли. Нередки случаи, когда из-за потери контроля над источниками со значительной радиоактивностью (такими, к примеру, как в заводских дефектоскопах) они оказываются на несанкционированных свалках вместе с мусором или попадают на переплавку вместе с

Использование ядерной энергии для получения электричества

Ядерная энергетика в настоящее время является важным компонентом мирового производства электроэнергии. Число стран, которые не менее четверти всей вырабатываемой электроэнергии получают на АЭС, приближается к 20 (табл. 4.1). По суммарной мощности атомных станций лидируют США, Франция, Япония, Германия и Россия.

Таблица 7.2. Количество энергоблоков на атомных электростанциях различных стран планеты (по состоянию на 2001 год)

Страны	Количество энергоблоков	Страны	Количество энергоблоков
США			Тайвань
Франция			Швейцария
Япония			Словакия
Великобритания			Венгрия
Канада			Финляндия
Германия			Чехия
Ю. Корея			КНР		1,2
Швеция			Россия		14,4
Индия		2,7	Украина
Испания			Литва
Бельгия			Армения
Болгария			ВСЕГО

Некоторые страны, такие как Германия, Канада, Бельгия, Швеция, из-за изменившегося после Чернобыльской катастрофы отношения общественности к безопасности этой отрасли, предполагают в дальнейшем постепенно закрывать свои станции. Ряд других государств, особенно развивающиеся страны Азии и Латинской Америки, возлагают большие надежды на ядерную энергетику и строят новые АЭС. Ядерная энергетика развивается не только в странах с ограниченными природными ресурсами (Франция, Япония, Ю. Корея, Тайвань), но и в странах с большими запасами угля (США, Великобритания) или богатых гидроресурсами (Канада, Швеция, Швейцария). В России доля ядерной энергетики в общем производстве электроэнергии приближается более 15 % (в европейской части России, включая Урал, – более 30%).

В реакторах атомных станций реакцию деления ²³⁵U осуществляют обычно с помощью тепловых нейтронов. На природном уране запустить цепную реакцию невозможно из-за слишком низкого содержания изотопа ²³⁵U (~0,7%), поэтому технология получения топлива включает обогащение урана по данному изотопу. Общая схема ядерного топливного цикла (ЯТЦ) состоит из следующих этапов (рис. 4.1):

1) добыча урана: ранее в открытых карьерах и в шахтах, в последнее время – чаще всего методами подземного выщелачивания;

2) переработка урановой руды с использованием сорбции, жидкостной экстракции и других методов гидрометаллургии, в результате которых получают чистые оксиды урана;

3) изотопное обогащение методами диффузии или газового центрифугирования (после предварительного перевода урана в газообразный гексафторид UF₆). Содержание ²³⁵U в продукте доводят до 2–4% путем многократного повторения основного процесса, поскольку в единичном акте достигается лишь очень незначительное обогащение по целевому изотопу;

4) производство топлива высокотемпературным спеканием UO₂ в жаропрочные таблетки керамического типа, которыми заполняют рабочие стержни реактора - тепловыделяющие элементы, или ТВЭЛы;

5) «выгорание» топлива в реакторе, продолжающееся 2–4 года после загрузки, после чего приходится заменять топливо (эффективность работы реактора постепенно снижается из-за «отравления» – накопления продуктов, в первую очередь ¹³⁵Хе, которые склонны к перехвату медленных нейтронов). Однако к этому времени в отработанном ядерном топливе (ОЯТ) остается еще до 96–97% «невыгоревшего» ²³⁵U;

6) выдерживание отработанного топлива в бассейне с водой для охлаждения тепловыделяющих сборок (ТВС) и распада короткоживущих изотопов. ТВС выдерживаются в бассейнах в течение нескольких месяцев или лет;

7) утилизация или захоронение радиоактивных отходов.

Большая часть мировых запасов урана сосредоточена в Канаде, Австралии и Африке. До распада СССР главные рудные районы страны находились в Казахстане и Средней Азии, в настоящее время основную добычу и первичную переработку урановой руды ведут на Стрельцовском месторождении в Забайкалье (Читинская область). При добыче и первичной переработке руды накапливаются большие объемы пустой породы и отходов флотационного обогащения руды – так называемых «хвостов», размещаемых на открытых площадках и представляющих угрозу распространения радиоактивного загрязнения на близлежащие территории. В хвостах от переработки руд содержится около 70% исходного количества радиоактивных веществ, тория, радия и продуктов их распада. Обычно эти отходы в виде пульпы удаляются в пруды-отстойники, отработанные карьеры и другие естественные углубления, огражденные насыпями, но впоследствии высохшая масса подвергается выветриванию, вымыванию, соответственно, вторичному распространению воздушным и водным путями. Вследствие таких процессов, неблагоприятная экологическая обстановка сложилась в Читинской области на Забайкальском и Приаргунском горно-обогатительных комбинатах, где в «хвостохранилищах» сосредоточено около 60 млн. кубометров отработанной руды с суммарной активностью более 0,6 МКи.

Дата добавления: 2014-11-08