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) |
Атмосфера
Миграция радионуклидов в различных компонентах биосферы
Использование ядерной энергии сопровождается появлением в биосфере искусственных радионуклидов и их включением в биогеохимические процессы миграции, а в некоторых случаях также изменением темпов миграции естественных радионуклидов вследствие деятельности человека, связанной с перемещением их из глубоких зон земной коры (например, добыча урана). Накопление в природной среде искусственных радионуклидов может иметь ряд последствий. Во-первых, радионуклиды являются источниками излучения, которое может приводить к различным радиационным эффектам в природной среде. Во-вторых, в результате радиоэкологических процессов переноса может произойти аккумуляциярадионуклидов в некоторых звеньях их миграции и живые организмы, характеризующиеся повышенным накоплением радиоактивных веществ, могут подвергнуться относительно высокому облучению. В-третьих, возможно попадание радиоактивных веществ в пищевой рацион человека и далее в его организм как одно из конечных звеньев круговорота в биосфере радионуклидов (3). Поступившие во внешнюю среду врезультате деятельности человека естественные и искусственные радионуклиды включаются в биогеохимические циклы круговорота, основные особенности которых определяются, прежде всего, свойствами самой среды. Атмосфера является источником радионуклидов для наземных и водных экосистем. Радионуклиды атмосферы формируют внешнее облучение живых организмов, а после поступления из воздуха в наземные биогеоценозы и водную среду эти радионуклиды включаются в процессы круговорота в биосфере. Радиоактивность приземной атмосферы формируется в основном радионуклидами естественного происхождения, но в последние десятилетия значительное влияние стали оказывать выпадающие радиоактивные осадки, сформированные продуктами ядерных взрывов и газо-аэрозольными выбросами АЭС и других объектов ядерной энергетики (29). Испытания ядерного оружия в атмосфере являются источниками дополнительного облучения населения земного шара. По данным ООН с 1945 г. до 1980 г. произведено 423 взрыва суммарной мощностью 545,4 Мт. Сведения о количестве испытаний ядерного оружия в атмосфере пятью странами – участниками «ядерного клуба» приведены ниже в таблице №4. В 1963 г. США, СССР и Великобритания подписали договор о прекращении экспериментальных ядерных взрывов в атмосфере, космическом пространстве и под водой. Франция отказалась присоединиться к этому договору и продолжала испытания ядерного оружия в атмосфере до 1974 г., а КНР–вплоть до 1980 г. Ядерное оружие испытывали на полигонах: в Маралинге (Австралия), Семипалатинске (СССР), шт. Невада близ Лас-Вегаса (США), на атолле Муруроа во французской Полинезии и в китайской провинции Синцзянь (130).
Таблица 1. Количество экспериментальных ядерных взрывов, произведенных в атмосфере странами, владеющими ядерным оружием (130).
При этих взрывах образовалось большое количество радионуклидов как в результате процессов деления ядра, так и при реакциях синтеза легких ядер. Принято считать, что выход продуктов деления пропорционален мощности взрыва за счет реакции деления, а выход нуклидов – за счет продуктов активации таких, например, ядер, как Н3 и С14 – пропорционален мощности взрыва за счет реакции синтеза. При взрывах мощностью 100-200 кт вблизи или на поверхности земли радионуклиды разносятся на высоте тропосферы. После вхождения в атмосферу радиоактивные продукты взрывов быстро перемещаются вниз до высоты около 4 км в результате турбулентного перемешивания и конвективного переноса. Поэтому из тропосферы радиоактивные осадки выпадают на земную поверхность самое большее за несколько месяцев. Как правило, период полуочищения 20-40 дней. При этом самые крупные частицы (более 10 мкм, до нескольких мм) содержатся в составе сухих выпадений, а остальные – преимущественно с дождем или снегом. При взрывах мощностью 1-50 мт высота выброса радиоактивного облака достигает тропосферы. При более мощных взрывах радиоактивные продукты выбрасываются в стратосферу, где перемешивание вертикальных слоев воздуха слабое, а осаждение медленное. Радиоактивные аэрозоли микроскопических размеров (4*10-5 см) в составе радиоактивного облака остаются в стратосфере от нескольких месяцев до нескольких лет, а ветры переносят это облако над всей Землей (стратосферный перенос). До 2/3 общего количества осадков – стратосферные осадки, с которыми на земную поверхность поступают искусственные радионуклиды ядерных взрывов. Сезонные изменения в переносе масс воздуха из стратосферы в тропосферу (обмен стратосфера – тропосфера) определяют и сезонные изменения в выпадениях радионуклидов на земную поверхность. Направленное вниз движение увеличивается над антициклоническими и уменьшается над циклоническими образованиями (из-за образования соответственно нисходящих и восходящих потоков). Отсюда существенная зависимость плотности радиоактивных выпадений от метеопараметров. Кроме того, скорость очистки тропосферы от радиоактивных аэрозолей и, соответственно, плотность радиоактивных выпадений, зависят от размеров аэрозолей и их физико-химических свойств (в том числе формы химических соединений), растворимости, электрического заряда, характера радиоактивного распада, наличия других аэрозольных частиц в атмосфере (пыли, солей, жидкостей) и характера подстилающей земной поверхности. Выпадения бывают с осадками и без них (сухие). В умеренных широтах с осадками выпадают в 9 раз больше радиоактивных продуктов. В засушливых зонах преобладающими становятся сухие выпадения. Для выпадения на земную поверхность характерны сезонные колебания: весенний максимум в марте – мае (в северном полушарии) и сентябре – ноябре (в южном полушарии). Это связанно с весенней перестройкой высоты тропосферы. Возможны максимумы, связанные с изменением метеорологических параметров и с близостью источников радиоактивности. Снег вымывает аэрозоли в несколько раз эффективнее, чем дождь той же интенсивности, а эффективность вымывания мелкокапельными осадками больше, чем крупнокапельными. Количество удаленных радиоактивных примесей прямо пропорционально количеству удаляющих их осадков. В умеренных широтах с атмосферными осадками (влажные выпадения) удаляется около 60—70 % общей суммы радиоактивных выпадений. Причем, скорость выпадения радиоактивных осадков в северном полушарии больше, чем в южном. Радиоактивные выпадения делятся на три вида в зависимости от времени, прошедшего с момента взрыва до оседания частиц на земную поверхность. 1. Ближние, или локальные выпадения представлены относительно крупными (более 100 мкм) частицами, оседающими на землю преимущественно под действием силы тяжести. Локальные выпадения начинаются сразу после взрыва и продолжаются в течение последующих 1—2 суток, охватывая по мере переноса радиоактивного облака ветром все более обширную территорию. В результате локальных выпадений на земной поверхности образуется радиоактивный след шириной несколько десятков и протяженностью в несколько сот километров. Крупные частицы, оседающие под действием силы тяжести, попадают непосредственно на земную поверхность, в том числе на растительность и животных, обусловливая их поверхностное загрязнение. 2. Промежуточные, или тропосферные выпадения представлены мелкими частицами (несколько микрометров и менее). Эти частицы формируются в тропосфере, ниже тропопаузы (переходный слой между тропосферой и стратосферой), на высоте 11—16 км. Период полувыведения этих частиц из тропосферы составляет 20—30 суток. 3. Глобальные, или стратосферные выпадения состоят из частиц от нескольких сотых до десятых долей микрометра, забрасываемых в стратосферу на высоту 10—30 км. Оттуда они переносятся в тропосферу струйными течениями и циклональными вихрями либо с воздушными массами через разрывы в тропопаузе (58). При перемешивании воздушных потоков в стратосфере радионуклиды переносятся из одного полушария в другое. Время пребывания частиц в стратосфере достигает почти двух лет. Глобальные выпадения характеризуются практически полной усвояемостью биологическими системами. Радиоактивные вещества, образующиеся при испытательных ядерных взрывах, создают радиационное воздействие – внутреннее облучение (от вдыхания радиоактивных веществ, содержащихся в приземных слоях атмосферы, и употребления в пищу продуктов питания и питьевой воды, загрязненных радионуклидами) и внешнее облучение (от радиоактивных веществ, присутствующих в приземном слое воздуха или выпавших на поверхность земли). Бóльшая часть дозы облучения населения земного шара от радионуклидов Zr95, Ru106, Се144, I131, образовавшихся в результате всех проведенных по 1980 г. испытаний, уже сформирована. Значительная часть дозы Sr90, Cs137 сформирована к 2000 г (130). Кроме долгоживущих радионуклидов в атмосферу Земли при ядерных взрывах выбрасывались короткоживущие радионуклиды. Индивидуальная эквивалентная доза облучения вследствие проведения испытаний ядерного оружия в атмосфере составила 4,5 мЗв в СССР, а в среднем по земному шару – 3,8 мЗв, причем основной вклад (~2,6 мЗв) в указанные дозовые нагрузки вносит С14, обладающий очень большим периодом полураспада. Выбросы АЭС. При нормальном функционировании АЭС в атмосферных выбросах преобладают инертные радиоактивные изотопы ксенона, криптона и аргона. Для уменьшения их радиоактивности на АЭС осуществляется их временная задержка в реакторе (для распада короткоживущих радионуклидов) перед тем как выбрасывать в атмосферу. При распаде инертных радиоактивных газов образуются стронций-90 и цезий-137, которые характеризуются большими периодами полураспада. Кроме инертных радиоактивных газов объекты ядерной энергетики выбрасывают в атмосферу тритий, углерод-14, стронций-90, йод-131, цезий-137, а также следовые количества техногенных радионуклидов — хрома-51, марганца-54, кобальта-58, кобальта-60, циркония-95, ниобия-95 и т. п. Большинства из них оседают в непосредственной близости от АЭС и только йод-131 обнаруживаются на расстоянии 30—50 км.
Дата добавления: 2014-12-26; Просмотров: 1223; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |