Техногенные радионуклиды разделяются на искусственные, получаемые в ядерных реакциях (работающие ускорителях, ядерные взрывы, отработанное топливо и аварийные выбросы энергетических ядерных реакторов) и природные, концентрирующиеся при добыче, переработке и использовании полезных ископаемых (уран, фосфорные удобрения, стройматериалы). Разработка нефтяных и газовых месторождений приводит к загрязнению почвы и водоносных горизонтов пластовыми водами, содержание 226Ra в которых в 102-103 раз превышает естественное.
В отличие от естественной, искусственная радиоактивность - следствие человеческой деятельности. Источниками искусственной радиации являются атомные электростанции, военная и мирная техника, использующая ядерные реакторы, места добычи полезных ископаемых с нестабильными атомными ядрами, зоны ядерных испытаний, места захоронения и утечки ядерного топлива, кладбища ядерных отходов, некоторая диагностическая и лечебная техника, а также радиоактивные изотопы в медицине.
В отличие от фонового излучение, действующего равномерно на весь организм, облучение с медицинскими целями воздействует на определенную часть тела. По мнению ряда врачей обследования при помощи облучения должны быть сведены к минимуму. Так, например, нет смысла в массовой рентгеноскопии грудной клетки в районах с низкой заболеваемостью туберкулезом, если тщательно и добросовестно изучать истории болезни и проводить вовремя все необходимые лабораторные анализы.
При испытаниях ядерных зарядов огромное количество радиоактивности уносится в атмосферу. Наибольшее количество относится к продуктам деления урана. Крупные частицы под действием силы тяжести оседают, более мелкие поднимаются вместе с восходящим потоком воздуха. Часть из них размером 1-5 мкм выпадают на поверхность земли в течение 2-3 последующих недель. Такие выпадения называются полуглобальными. Другие частицы размером менее 1-1.5 мкм, уносятся в стратосферу и могут выпадать на поверхность земли от 1.5 до 7 лет. Такие выпадения называют глобальными. В основном радиоактивные осадки состоят из изотопов 90Sr и 137Cs.Они выпадают в растворимой форме, накапливаются в почве и затем поглощаются листьями или корнями растений.
Использование каменного угля и природного газа, также приводят к повышенным уровням радиации. Каменный уголь содержит естественные радионуклиды 40K и радиоизотопы семейства урана-радия. При его сжигании исключается органический компонент и за счет этого зола содержит уже на порядок больше радионуклидов, чем сам уголь. Радионуклиды рассеиваются вместе с золой в атмосфере и становятся источником дополнительного облучения. Природный газ содержит небольшое количество радона, поэтому при его использовании также повышается радиационный фон.
Кроме того, определенный вклад в техногенную радиацию вносят аварии на АЭС, использование строительных материалов с повышением содержания природных радионуклидов (радоновая проблема в Швеции и Финляндии). Радиация, связанная с развитием атомной энергетики, составляет лишь малую долю радиации, порождаемой деятельностью человека.
2. Поражающие факторы при радиационной опасности
Радиационная авария - это нарушение правил безопасной эксплуатации ядерно-энергетической установки, оборудования или устройства, при котором произошел выход радиоактивных продуктов или ионизирующего излучения за предусмотренные проектом пределы их безопасной эксплуатации, приводящей к облучению населения и загрязнению окружающей среды Безопасность жизнедеятельности: Учебник для студентов учреждений высш. проф. образования/ В.А.Трефилов, И.М.Башлыков, О.В.Бердышев идр.; Под ред. В.А.Трефилова.- М.: Академия, 2011. - С. 29.
Основными поражающими факторами таких аварий являются радиационное воздействие и радиоактивное загрязнение Там же. - С. 29. Аварии могут сопровождаться взрывами и пожарами.
Радиационное загрязнение - наиболее опасный вид физического загрязнения окружающей среды, связанный с воздействием на человека и другие виды организмов радиационного излучения. Этот вид загрязнения среды в нашей стране и в других государствах СНГ находится на втором месте после химического загрязнения.
К радиационному загрязнению относятся Там же. - С. 30:
- собственно радиационное загрязнение, под которым понимается физическое загрязнение среды, связанное с действием альфа- и бета-частиц и гамма-излучений, возникающих в результате распада радиоактивных веществ,
- загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами, т.е. по существу химическое загрязнение среды, связанное с превышением естественного уровня содержания (природного фона) радиоактивных веществ в окружающей среде.
В 21 веке человечество реально столкнулось с широким распространением нового фактора вредного воздействия, являющегося результатом его деятельности - радионуклидами.
Они обладают всеми неблагоприятными свойствами известных вредных веществ: не имеют вкуса и запаха, воздействуют на расстоянии и, попадая в него, накапливаются там, переходят по пищевой цепи, сохраняются, как правило, достаточно долго; их воздействие на человека мало изучено, а существующие методы лечения, вызываемых ими болезней человека, часто не дают положительных результатов. С радиационным загрязнением связывают также возникновение СПИДа.
Радиационное загрязнение окружающей среды происходит не только во время аварий и катастроф. Работающие безаварийно АЭС или предприятия ядерно-топливного цикла тоже опасны для здоровья людей. Радиационное загрязнение сопровождает все звенья атомного топливного цикла: добычу и переработку урана, производство топлива для АЭС, а также хранение и переработку отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).
Радионуклид цезий-137 - один из самых обычных в выбросах АЭС, попадая в организм человека, повышает риск получения таких заболеваний, как саркома. Стронций-90 - может замещать кальций в твердых тканях и грудном молоке, что может привести к развитию рака крови (лейкемии), раку кости и раку груди. А малые дозы облучения криптоном-85 повышают вероятность заболевания раком кожи.
Наибольшему воздействию радиации подвергаются работники самих ядерных объектов, а также люди, которые живут совсем близко, в так называемых «закрытых административно-территориальных образованиях» (ЗАТО). Даже при строгом соблюдении всех норм радиационной безопасности, жителям таких городов свойственны раннее старение, ослабленные зрение и иммунная система, чрезмерная психологическая возбудимость. А распространенность врожденных аномалий среди детей в возрасте до 14 лет, проживающих в российских ЗАТО, вдвое превышает показатель по стране.
Но на самом деле от радиационного загрязнения страдают, сами того не зная, гораздо большее число людей. Даже самые малые дозы облучения вызывают необратимые генетические изменения, которые затем передаются из поколения в поколение. По оценкам американского радиобиолога Р. Бертелл, от атомной индустрии к началу XXI века генетически пострадало не менее 223 млн человек. Радиация тем и страшна, что ставит под угрозу жизнь и здоровье сотен миллионов людей будущих поколений, вызывая синдром Дауна, эпилепсию, дефекты умственного и физического развития.
«Вторичное загрязнение» - еще один путь распространения «ядерной заразы». Уже давно стали обычным явлением скандалы с изъятием зараженной сельскохозяйственной продукции, грибов и ягод на российских рынках.
Радиоактивное загрязнение окружающей среды является наиболее важным экологическим последствием радиационных аварий с выбросами радионуклидов, основным фактором, оказывающим влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Основными специфическими явлениями и факторами, обусловливающими экологические последствия при радиационных авариях и катастрофах, служат радиоактивные излучения из зоны аварии, а также из формирующегося при аварии и распространяющегося в приземном слое облака (облаков) загрязненного радионуклидами воздуха; радиоактивное загрязнение компонентов окружающей среды.
Атомные электростанции представляют серьезную потенциальную радиационную опасность. Радиоактивное загрязнение окружающей среды при авариях на АЭС - это основной фактор, оказывающий влияние на состояние здоровья и условия жизнедеятельности людей на территориях, подвергшихся загрязнению.
На АЭС тепло, выделяющееся в ядерном реакторе, используется для получения водяного пара, вращающего турбогенератор для производства электрической энергии. При работе любого ядерного реактора ежесекундно происходит огромное количество делений ядер урана-235. При нормальной эксплуатации АЭС количество радиоактивных веществ, поступающих во внешнюю среду за счет газоаэрозольных выбросов и жидких сбросов, невелико. Доза внешнего и внутреннего облучения организма человека на границе санитарно-защитной зоны вокруг АЭС и за ее пределами намного ниже установленных норм, так как защитные барьеры ослабляют количество поступающей во внешнюю среду радиоактивности во много раз.
Однако в результате аварий, когда защитные барьеры оказываются разрушенными, из реакторов во внешнюю среду могут выбрасываться с потоками пара газообразные и возгоняющиеся радиоактивные элементы: радиоактивные благородные газы, радионуклиды йода и цезия.
На ранней фазе аварии (т.н. фаза "острого" облучения) происходит собственно выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Продолжительность этого периода может быть от нескольких минут до нескольких часов в случае разового выброса и до нескольких суток в случае продолжительного выброса.
Промежуточная фаза аварии - период, в течение которого нет дополнительного поступления радиоактивности из источника выброса в окружающую среду. Эта фаза начинается с нескольких первых часов с момента выброса и длится до нескольких суток, недель и больше. Для разовых выбросов протяженность промежуточной фазы прогнозируют, как правило, в пределах 7 - 10 суток.
Поздняя фаза (фаза восстановления) характеризуется периодом возврата к условиям нормальной жизнедеятельности населения и может длиться от нескольких недель до нескольких десятков лет в зависимости от мощности и радионуклидного состава выброса, характеристик и размеров загрязненного района, эффективности мер радиационной защиты. К наиболее тяжелым радиационным авариям на АЭС, сопровождаемым выбросом урана и продуктов его деления за пределы санитарно-защитной зоны и радиоактивным загрязнением окружающей среды, относятся т.н. запроектные аварии, обусловленные разгерметизацией первого контура реактора. Характерный пример такого типа аварий - авария реактора РБМК-1000 на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года.
Основной источник радиоактивных загрязнений окружающей среды и облучения людей при авариях ядерных реакторов - это выбрасываемые из реактора газоаэрозольных смеси. Радиоактивные аэрозоли после попадания на поверхность объектов закрепляются на ней. Процессы поверхностного и глубинного загрязнений, как правило, происходят одновременно.
В сухую погоду радиоактивные загрязнения являются в основном поверхностными. В то же время отдельные частицы будут проникать в выемки шероховатой поверхности, обуславливая глубинные загрязнения.
При загрязнении поверхности каплями, содержащими радиоактивные вещества, срабатывает другой механизм: первоначально будет происходить адгезия (прилипание) капель к твердой поверхности, которая в дальнейшем приведет к повышению концентрации радионуклидов на поверхности, ионному обмену и диффузии.
Помимо первичного радиоактивного загрязнения возможны последующие циклы загрязнения, так называемое <вторичное> загрязнение. При вторичном загрязнении происходит переход радиоактивных веществ с ранее загрязненного объекта или территории на чистый или загрязненный в меньшей степени объект. Так, радиоактивные загрязнения местности, сооружений и дорог могут переходить в воздушную среду или грунтовые воды, а затем осаждаться, вызывая радиоактивные загрязнения ранее «чистых» объектов, переноситься транспортом, людьми или животными.
При авариях на АЭС выделяют два основных периода: «йодовой опасности», продолжительностью до 2 месяцев, и «цезиевой опасности», которая продолжается многие годы Удовенко А.Г. Безопасность жизнедеятельности: Конспект лекций для всех специальностей/ Кафедра экологического менеджмента.- СПб: СПбГИЭУ, 2011. - С. 61.
В «йодном периоде», кроме внешнего облучения (до 45 % дозы за первый год), основные проблемы связаны с молоком и листовыми овощами - главными «поставщиками» радионуклида йода внутрь организма. На первом этапе радиационное воздействие на людей складывается из внешнего и внутреннего облучений, обусловленных соответственно радиоактивными облучениями от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и вдыханием радионуклидов с загрязненным воздухом. На втором этапе - облучением от загрязненных радионуклидами объектов окружающей среды и введением их в организм человека с потребляемой пищей и водой, а в дальнейшем - в основном за счет употребления населением загрязненных продуктов питания.
Принято считать, что 85 % суммарной прогнозируемой дозы облучения на последующие 50 лет после аварии составляет доза внутреннего облучения, обусловленного потреблением продуктов питания, которые выращены на загрязненной территории, и лишь 15 % падает на дозу внешнего облучения Там же. - С. 62.