Дипломная работа: Оценка радиационного фона на территории города Вологда

3.4 Экологические последствия испытаний и применения оружия

Мощным источником загрязнения биосферы и изменения радиационного фона являются ядерные взрывы. С 1945 - по 1981 годы в атмосфере было произведено более 400 взрывом ядерных устройств США, России, Великобритании, Франции и КНР различного типа и мощности. В результате в биосферу было выброшено более 12,5 тонн радиоактивных продуктов деления. Для сравнения следует отметить, что при взрыве атомной бомбы над Хиросимой выделилось 1,1 кг. продуктов деления, также в биосферу было выброшено 3,4 тонн плутония. При ядерных взрывах образуются радиоактивные радионуклиды. Но часть из них образуются в ничтожно малых количествах, а другая часть распадается очень быстро [28].

Однако, при взрывах образуются и долгоживущие радионуклиды, и в достаточно больших количествах. Наиболее известные из них - это углерод-14, цезий-137, цирконий-95 и стронций-90. При взрывах, радиоактивное облако, содержащее продукты ядерных реакций, поднимается на большую высоту, которая зависит от мощности взрыва, его типа (воздушный, наземный, подводный) места проведения испытаний и метеорологических условий. Среднее время пребывания продуктов в стратосфере - от 3 до 24 месяцев. В тропосфере радионуклиды при взрывах остаются в среднем примерно один месяц, опускаясь и рассеиваясь на поверхности Земного шара. В нашей стране атомное оружие испытывалось на двух полигонах (Семипалатинск, о. Новая Земля). 25 октября 1991 году был введен мораторий на ядерные испытания, действующий и по настоящее время [4].

Вологодская область находится на севере Европейской части России, где тоже имеется, в не такой большой территориальной отдаленности значительное количество потенциальных источников радиоактивного загрязнения. Одним из важнейших источников загрязнения в Архангельской области является испытательный полигон "Северный" на архипелаге Новая Земля, на котором в период между 1955 и 1990 годах было произведено 214 испытаний ядерного оружия, причем 87 из них были атмосферными, такие испытания давали наибольшее загрязнения окружающей среды. Максимальная интенсивность испытаний пришлось на 1961-1962 годах [Там же].

В период между 1971 и 1988 годах на территории Архангельской области (в Мезенском и Вилегодском районах и в Ненецком АО) было выполнено 4 поземных ядерных взрыва в промышленных целях. В соседней Мурманской области, на плато Куэльпорр в Хибинах находится крупный законсервированный объект под условным названием "Днепр", который образовался в результате проведения трех промышленных подземных взрывов в 1972 и в 1984 годах и целью их была разработка месторождения апатитнефелиновой руды. Тем не менее к настоящему времени радиационная обстановка в Архангельской области считается стабильно удовлетворительной. За исключением ряда объектов на Новой Земле, а также пункта захоронения твердых радиоактивных отходов "Миронова Гора", других очагов с радиоактивным загрязнением не отмечено. В Вологодской области, по данным ядерных взрывов не было [Там же].

Подход к решениям вопросов, связанных с экологическими проблемами необходим комплексный. Он должен включать в себя как долговременные так и плановые мероприятия, направленные на все сферы жизни общества. Для кардинального улучшения экологической обстановки, как на Земле в целом, так и в отдельно взятой стране, необходимо осуществлять меры следующего характера и мер использования:

1. Правового. Эти меры включают в себя создание законов об охране окружающей среды, здесь немаловажное значение имеют и международные соглашения с мировым сообществом.

2. Экономического. Ликвидация последствий техногенного воздействия на окружающую среду требует серьезных финансовых вливаний.

3. Технологического. Создание и применение новых технологий в добывающей, металлургической и транспортной отраслях промышленности, позволит свести до минимума загрязнение окружающей среды. Основной задачей является создание экологически чистых источников энергии.

4. Организационные. Эти меры заключаются в равномерном распределении транспорта по потокам для недопущения его длительного скопления в одном дорожном месте.

5. Архитектурные. Целесообразно озеленять большие и малые населенные пункты, делить их территорию на зоны с помощью насаждений. Немаловажное значение имеет высадка насаждений вокруг предприятий и вдоль дорог.

Осознание драматической ситуации в экологии заставило человечество принимать срочные и действенные меры к их исправлению [11].

На основании сказанного в главе, сделаны следующие выводы. Необходимы мероприятия различного характера для оптимизации и уменьшения радиационной обстановки, такие как:

1. Уменьшение бытовых и производственных отходов. Особенно остро это касается пластиковой тары и посуды.

2. Очистка сточных вод. Создание и применение новых технологий в области современной очистки сточных и производственных вод.

3. Переход к чистым источникам энергий. Это означает постепенный отказ от атомной энергии, двигателей и печей, работающих на угле и нефтепродуктах. Использование природного газа, ветровой, солнечной энергии и гидроэлектростанций обеспечивает чистоту атмосферы. Использование биотоплива позволяет значительно снизить концентрацию вредных веществ в выхлопных газах в атмосферный воздух.

4. Охрана и восстановление земель и лесов. Проводится высаживание новых лесов в местах вырубок, осуществляются мероприятия по осушению земель, защите их эрозии.

4. Последствия радиации и оценка радиационного фона на территории города Вологда

4.1 Предельно допустимая доза облучения и мощность радиации

Естественные источники радиации действовали на человека всю историю его существования. В связи с этим существует понятие индивидуально предельно допустимая доза (ИПДД). Нетрудно подсчитать ИПДД, так как человек в среднем получает в год около 2,4 мЗв, то есть в среднем за семьдесят лет жизни накапливается доза: 2,4 мЗв/год·70 лет = 168 мЗв.

Согласно нормативным документам, разработанным Национальной комиссией по радиационной защите, ИПДД, которую человек может получить за весь период жизни, не должен более чем вдвое превышать естественную дозу: 168 мЗв·2 = 336 мВз ~ 350 мВз.

Максимальное годовое облучение с учетом естественных источников не должно превышать 5 мВз, соответственно легко рассчитать предельно допустимую мощность радиации:

5 мВз/год = 5·10·3/ 365·24 = 0,57 мкЗв/ч.

Согласно рекомендациям Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) и Всемирного общества здравоохранения (ВОЗ) радиационный уровень, соответствующий естественному фону 0,1 - 0,2 мкЗв/ч (10 - 20 мкР/ч), признано считать нормальным, уровень 0,2 - 0,6 мкЗв/ч (20 - 60 мкР/ч), считается допустимым, а уровень свыше 0,6 - 1,2 мкЗв/ч (60 - 120 мкР/ч) считается повышенным радиационным фоном [25].

Значительное увеличение радиационного фона приводит к серьёзным повреждениям тканей, в связи с чем начинают неправильно функционировать или вовсе отказывать органы [Там же].

В целом по России попали в зону радиоактивного загрязнения 7618 населенных пунктов в 14 субъектах РФ с численностью населения 2,6 млн. человек.

Таблица 4.1 - Предельные нормы дозы облучения и последствия.

Наиболее пострадавшими (табл. 4.1) являются Брянска, Калужская, Тульская и Орловская области. Радиоактивно загрязненная продукция в общественном секторе отмечается только в Брянской области. Чаще встречаются превышение нормативов в продуктах питания, произведенных в личных подсобных хозяйствах. В основном это молочные и мясные продукты, а также грибы [18].

Первая в СССР радиационная ситуация техногенного характера, произошла 29 сентября 1957 года на химкобинате "Маяк", расположенном в закрытом городе Челябинск-40 (ныне Озёрск), так называемая "Кыштымская авария". 29 сентября 1957 года в 16.22 из-за выхода из строя системы охлаждения произошел взрыв ёмкости объемом 300 куб. м., где содержалось около 80 куб. м. радиоактивных ядерных отходов. Часть радиоактивных веществ была поднята взрывом на высоту 1 -2 км. и образовали облако, состоящее из жидких и твердых аэрозолей. В течении 10 -12 часов радиоактивные вещества выпали на протяжении 350 км. в севере-восточном направлении от места аварии по направлению ветра). В зоне радиационного загрязнения оказалась территория нескольких предприятий комбината "Маяк", военный городок, пожарная часть, колония заключенных и далее территория площадью 23 тыс. кв. км. с населением 270 тыс. человек в 217 населенных пунктах четырёх областей: Челябинской, Свердловской и Тюменской, Архангельской [22].

Второе место по масштабности последствий (после Чернобыльской аварии) занимает авария на АЭС Фукусима, расположенной на северо-восточной части Японии. Катастрофа случилась 11 марта 2011 года, в результате сильного землетрясения в 9 баллов по шкале Рихтера поднялось 11-метровое цунами, волны которого затопили энергоблоки Фукусимы-1. Это вызвало отказ системы охлаждения реактора и привело к нескольким взрывам водорода в его активной зоне. Авария на АЭС Фукусима стала причиной масштабного выброса радиации, который в 20 раз превосходит своего чернобыльского собрата. Около 30 000 человек получили радиационное заражение. По прогнозам специалистов, должно прости не менее 20 лет, пока последствия аварии будут полностью устранены. Также было и еще несколько крупных аварий [Там же].

Авария на атомной электростанции Три-Майл-Айленд (Пенсильвания) стала крупнейшей в истории США. Расплавилась практически половина активной зоны ядерного реактора второго энергоблока. Авария произошла 28 марта 1979 году. Помещения АЭС подверглись значительному радиоактивному загрязнению, однако радиационные последствия для населения и окружающей среды оказались несущественными [Там же].

В Великобритании в Уиндскейле произошла радиационная авария. 10 сентября 1957 г. на одном из двух реакторов атомного комплекса "Селлафилд". В результате пожара вграфитом реакторе с воздушным охлаждением для производства оружейного плутония произошел крупный (750 ТБк) выброс радиоактивных веществ [Там же].

Авария на ядерном объекте "Токаймура" произошла 30 сентября 1999 года. Авария произошла на маленьком радиохимическом заводе, взрыва не было, но следствием ядерной реакции было интенсивное гамма и нейтронное излучение из отстойника [11].

4.2 Основные характеристики ионизирующих излучений

Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, соответственно они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма. Альфа-излучение, представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически не проникает через наружный слой кожи, образованный отмершими клетками. Таким образом оно не представляет опасности до тех пор, пока радиоактивные вещества, испускающие альфа-частицы, не попадут внутрь организма через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом; тогда они становятся опасными. Бета излучение обладает большей проникающей способностью: оно проходит в ткани организма на 2 сантиметра. Проникающая способность гамма излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика: его может задержать только свинцовая или бетонная плита [24].

Принимая во внимание тот факт, что дозу излучения следует умножить на коэффициент, отражающей способность данного вида излучений повреждать ткани организма: альфа излучение считается при этом в 20 опаснее других видов излучений. При перерасчете мы получаем так называемую эквивалентную дозу. Это доза поглощенной тканями организма в перерасчете на единицу массы, умноженной на коэффициент повреждения. Константа выделена для каждого органа своя. Эквивалентную дозу измеряют в системе СИ в единицах, называемых зивертами (Зв). Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). 1 Зв= 100 бэр.

Разные органы и ткани человека по разному чувствительны к действию радиации. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей учитывают с разным коэффициентом, который называется коэффициентом радиационного риска. Таким образом, умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий коэффициент радиационного риска и просуммировав по всем органам и тканям, мы получаем эффективную дозу, которая отражает суммарный эффект для всего организма (табл. 4.2).