Радиоактивные изотопы, возникшие при аварии на Чернобыльской АЭС

Какие особо опасные для жизнедеятельности человека радиоактивные изотопы возникли при аварии на Чернобыльской АЭС и как это отражается на здоровье человека. Раскрыть пути попадания радиоактивных изотопов в атмосферу, воду и пищу, их отрицательное воздействие на организм человека.

Чернобыльская АЭС расположена на Украине вблизи города Припять, в 18 километрах от города Чернобыль, в 16 километрах от границы с Белоруссией и в 110 километрах от Киева.

Перед аварией в реакторе четвёртого блока находилось 180—190 тонн ядерного топлива (диоксида урана). По оценкам, которые в настоящее время считаются наиболее достоверными, в окружающую среду было выброшено от 5 до 30 % от этого количества. 180 тонн диоксида урана составляет лишь незначительную часть от объёма реактора. Реактор в основном был заполнен графитом; считается, что он сгорел в первые дни после аварии. Кроме того, часть содержимого реактора расплавилась и переместилась через разломы внизу корпуса реактора за его пределы.

Кроме топлива, в активной зоне в момент аварии содержались продукты деления и трансурановые элементы — различные радиоактивные изотопы, накопившиеся во время работы реактора. Именно они представляют наибольшую радиационную опасность. Большая их часть осталась внутри реактора, но наиболее летучие вещества были выброшены наружу, в том числе:

— все благородные газы, содержавшиеся в реакторе;

— примерно 55 % йода в виде смеси пара и твёрдых частиц, а также в составе органических соединений;

— цезий и теллур в виде аэрозолей.

Суммарная активность веществ, выброшенных в окружающую среду, составила, по различным оценкам, до 14 — 1018 Бк (14 ЭБк), в том числе:

— 1,8 ЭБк йода-131,

— 0,085 ЭБк цезия-137,

— 0,01 ЭБк стронция-90 и

— 0,003 ЭБк изотопов плутония;

— на долю благородных газов приходилось около половины от суммарной активности (Рис. 1).

Загрязнению подверглось более 200 000 км², примерно 70 % — на территории Белоруссии, России и Украины. Значительному загрязнению подверглись леса. Из-за того, что в лесной экосистеме цезий постоянно рециркулирует, а не выводится из неё, уровни загрязнения лесных продуктов, таких как грибы, ягоды и дичь, остаются опасными. От мощного облучения короткоживущими изотопами погибла часть хвойного леса. Весь мертвый лес площадью в несколько га был вырублен, вывезен и навсегда погребен в бетоне. В оставшихся лесах предполагается замена хвойных деревьев на лиственные. В результате катастрофы погибли все мелкие грызуны. Исчез с лица земли целый биоценоз хвойного леса, а сейчас там – буйное разнотравье случайной растительности.

Вода так же подвержена радиоактивному загрязнению, как и земля. Водная среда способствует быстрому распространению радиоактивности и заражению больших территорий до океанических просторов. Уровень загрязнения рек и большинства озёр в настоящее время низкий. Однако в некоторых «замкнутых» озёрах, из которых нет стока, концентрация цезия в воде и рыбе ещё в течение десятилетий может представлять опасность.

В городах основная часть опасных веществ накапливалась на ровных участках поверхности: на лужайках, дорогах, крышах. Под воздействием ветра и дождей, а также в результате деятельности людей, степень загрязнения сильно снизилась и сейчас уровни радиации в большинстве мест вернулись к фоновым значениям. В сельскохозяйственных областях в первые месяцы радиоактивные вещества осаждались на листьях растений и на траве, поэтому загрязнению подвергались травоядные животные. Затем радионуклиды вместе с дождём или опавшими листьями попали в почву, и сейчас они поступают в сельскохозяйственные растения, в основном, через корневую систему. Уровни загрязнения в сельскохозяйственных районах значительно снизились, однако в некоторых регионах количество цезия в молоке всё ещё может превышать допустимые значения. Это относится, например, к Гомельской и Могилёвской областям в Белоруссии, Брянской области в России, Житомирской и Ровенской области на Украине.

В результате аварии из сельскохозяйственного оборота было выведено около 5 млн. га земель, вокруг АЭС создана 30-километровая зона отчуждения, уничтожены и захоронены (закопаны тяжёлой техникой) сотни мелких населённых пунктов. Но загрязнение не ограничилось 30-километровой зоной. Было отмечено повышенное содержание цезия-137 в лишайнике и мясе оленей в арктических областях России, Норвегии, Финляндии и Швеции.

Авария на ЧАЭС привела к выбросу из активной зоны реактора 50 МКи радионуклидов и 50 МКи радиоактивных благородных газов, что составляет 3-4% от исходного количества радионуклидов в реакторе, которые поднялись с током воздуха на высоту 1200 м.

Радиоактивные вещества распространялись в виде аэрозолей, которые постепенно осаждались на поверхность земли. Благородные газы рассеялись в атмосфере и не вносили вклада в загрязнение прилегающих к станции регионов. Загрязнение было очень неравномерным, оно зависело от направления ветра в первые дни после аварии. Наиболее сильно пострадали области, в которых в это время прошёл дождь. Большая часть стронция и плутония выпала в пределах 100 км от станции, так как они содержались в основном в более крупных частицах. Йод и цезий распространились на более широкую территорию.

В выбросах было выделено 23 основных радионуклида. Большая часть из них распалась в течение нескольких месяцев, облучая при этом все вокруг дозами, в несколько десятков и сотен раз превосходящих фоновые. Из этих нуклидов наиболее опасенйод-131, имеющий период полураспада 8 сут. и обладающий высокой способностью включаться в пищевые цепи. Однако его воздействие кратковременно, и заражения им человеку легко избежать путем проведения йодопрофилактики (т.е. в молекулы организма включается только «нормальный» йод, а радиоактивному как бы уже и места нет, и он спокойно выводится из организма) и снижения потребления продуктов, превышающих санитарные нормы содержания его. В первые месяцы после аварии было категорически запрещено вести какую-либо хозяйственную деятельность на загрязненной территории, поэтому со стороны йода опасности заражения продуктов питания не возникло, она заключалась лишь в альфа — и бета — излучении. Из долгоживущих изотопов, которые лучше назвать среднеживущими, наиболее значимыми являются стронций-90 и цезий-137 с периодами полураспада соответственно 29 и 30 лет. Они обладают рядом особенностей поведения в организме, путей поступления и способов выведения из организма, разные продукты обладают различной способностью концентрировать их в себе.

Стронций-90. В организм попадает с едой и водой. Как и кальций откладывается преимущественно в костных тканях, которые содержат в себе жизненно важные кроветворные органы. Поэтому стронций-90 очень опасен для людей. Для того чтобы вывести его из организма, понадобится 18 лет.

Цезий-137. Попадает в организм человека с едой. В живых организмах он может заменять калий, и распространятся по всему организму, очень опасен для людей. Наибольшие концентрации цезия-137 обнаружены в поверхностном слое почвы, откуда он попадает в растения и грибы.

Что же можно сказать о таких долгоживущих изотопах, как калий-40, плутоний-239 и других, выбросы которых также имели место, периоды полураспада которых исчисляются тысячами и миллионами лет, об их участии в загрязнении окружающей среды сказано достаточно мало. Можно лишь сказать, что радиоактивный калий так же активно вступает в метаболизм, как и стабильный его изотоп, а плутоний, попадая в легкие, даже в очень малых концентрациях, способен вызвать рак их.

Нуклиды плутония. Наиболее опасным для человека является вдыхание плутония, который накапливается в легких. Плутоний может попадать в организм человека с едой и водой. Он откладывается в костях. Радиоактивные изотопы плутония сохранятся в почве в течение сотен, а возможно и тысяч лет, однако их количество не представляет угрозы.

Криптон-85. Является продуктом деления. После разбавления он попадает в атмосферу. Криптон практически не растворим в воде. Радиационное влияние на человека происходит преимущественно через облучение кожного покрова. Кроме того, накопление в атмосфере криптона способствует потенциальной опасности изменения электропроводимости воздуха, что может вызвать глобальное последствие.

В настоящее время (и в ближайшие десятилетия) наибольшую опасность представляют изотопы стронция и цезия с периодом полураспада около 30 лет.

Радиация вызывает различного рода неблагоприятные изменения в организме человека. К ближайшим последствиям относят острую лучевую болезнь (ОЛБ) и хроническую лучевую болезнь (ХЛБ), к отдаленным — злокачественные опухоли, лучевую катаракту, снижение продолжительности жизни, атеросклероз и другие явления, являющиеся признаками старения организма. ОЛБ возникает при дозах более 2 Гр, полученных одномоментно или в течение нескольких дней, ХЛБ – при облучении малыми дозами 0,1 — 0,5 сГр. / сут. после накопления суммарной дозы 0,7 — 1 Гр, т.е. через 140 — 1000 дней.

Известно пагубное влияние радиации на детородную функцию. Однократное облучение семенников в дозах 0,1 — 0,2 Гр приводит к временной стерильности с последующим полным восстановлением, дозы от 2 Гр и выше приводят к почти полной стерильности, восстановление функции наступает только через несколько лет.

Воздействие радиации приводит к ускорению старения организма. В основе старения лежат изменения ДНК клеток, накопленные с возрастом в результате мутагенного действия факторов среды и химических агентов, образующихся в результате жизнедеятельности клетки (О2, ОН*, Н2О2 и др.) (Рис. 2).

Радиоактивность — самопроизвольное превращение (распад) ядер элементов, приводящее к изменению их атомного номера или массового числа. Радиоактивные вещества испускают б — и В-частицы, г — и тормозное излучение и нейтроны.

Радиоактивный фон нашей планеты складывается из четырех основных компонентов:

— Излучения от космических источников;

— излучения от рассеянных в окружающей среде первичных радионуклидов;

— излучения от естественных радионуклидов, поступающих в окружающую среду от производств, не предназначенных непосредственно для их получения;

— излучения от искусственных радионуклидов, образованных при ядерных взрывах и вследствие поступления отходов от ядерного топливного цикла и других предприятий, использующих искусственные радионуклиды.

Все живые организмы на Земле являются объектами воздействия ионизирующих излучений. Воздействие ионизирующего излучения на живой организм называется облучением. Результатом облучения являются физико-химические и биологические изменения в организмах.

Создание ядерного оружия, расширение применения атома в мирных целях при недостаточном обеспечении безопасности радиационного заражения окружающей природной среды приводит к угрозе проживанию человечества на Земле из-за радиационной загрязнённости.

Радиоактивные изотопы, возникшие при аварии на Чернобыльской АЭС

Дни

Рис. 1. Процентное соотношение загрязнения, создаваемого различными изотопами через некоторое время после аварии.

Радиоактивные изотопы, возникшие при аварии на Чернобыльской АЭС

Дни

Рис. 2. Доза внешнего гамма — облучения, получаемого человеком около Чернобыльской станции.

Список использованной литературы

1. Ващекин Н.П., Лось В.А., Урсул А.Д. «Концепции современного естествознания», М.: МГУК, 2000.

2. Горелов А.А. «Концепции современного естествознания », М.: Высшее образование, 2006.

3. Козлов Ф.В. Справочник по радиационной безопасности.- М.: Энергоатом – издат, 1991.

4. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом «Дрофа», 1995.

5. Поннамперума С. «Происхождение жизни», М., Мир, 1999 г.

6. Сивинцев Ю.В. Радиация и человек. — М.: Знание, 1987.

7. Хотунцев Ю.М. Экология и экологическая безопасность. — М.: АСADEMA, 2002.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

+ 22 = 25