Радиоактивные продукты ядерного взрыва, осажда-ясь из радиоактивного облака по ветру, образуют устойчивое радиоактивное загрязнение местности на расстоянии многих сотен и тысяч километров [5, 6, 13]. Особенно сильным оно является при наземных взрывах. Предполагается, что при ядерном ударе указанной выше общей мощности в зоне средних широт северного полушария (при наземных взрывах) может образоваться зона с суммарными дозами гамма-излучения, превышающими 400—1000 бэр почти по всей территории Европы и средней части Северной Америки [19, 25].[ ...]
Радиоактивное заражение — возникает в результате выпадения радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва (продукты деления радионуклидов, наведенной активности, возникающей в результате воздействия ядерного взрыва на некоторые химические элементы, входящие в состав грунта (натрий, кремний и др.). Основная особенность радиоактивного заражения — большая площадь поражения (до десятков тысяч км2), длительность сохранения поражающего действия (до месяцев), трудности обнаружения радиоактивных веществ.[ ...]
Радиоактивное заражение местности — это заражение поверхности земли, атмосферы, водоемов и других объектов радиоактивными веществами, выпавшими из облака, образованного ядер-ным взрывом. Источниками РЗ являются: радионуклиды, образовавшиеся как продукт ядерной реакции; непрореагировавшая часть ядерного горючего; наведенная радиоактивность в районе ядерно-го взрыва. Ослабление радиации характеризуется коэффициентом ее ослабления веществом экрана (см. табл. 5.8).[ ...]
Радиоактивную пыль, оседающую на землю после атомных взрывов, называют радиоактивными осадками. Характер радиоактивных осадков зависим от типа бомбы. Прежде всего надо четко различать два типа ядерного оружия: 1) в атомной бомбе происходит расщепление тяжелых элементов, например урана или плутония, сопровождающееся выделением энергии и радиоактивных «продуктов распада»; в водородной бомбе, представляющей собой термоядерное оружие, легкие элементы (дейтерий) соединяются, образуя более тяжелые элементы; при этом освобождается энергия и выделяются нейтроны. Так как для термоядерной реакции необходима очень высокая температура (миллионы градусов), то. реакция деления используется для «запуска» реакции синтеза. В общем на единицу высвобождаемой энергии термоядерное оружие образует меньше продуктов распада и больше нейтронов (создающих наведен-ную радиоактивность в окружающей среде), чем атомное оружие. Остаточное излучение, часть которого широко рассеивается в биосфере, оставляет, согласно Глестону (1957), около 10% энергии ядерного оружия. Количество образующихся радиоактивных осадков зависит не только от типа и размера бомбы, но и от количества постороннего материала, вовлеченного во взрыв.[ ...]
Радиоактивность — способность атомных ядер некоторых химических элементов и их изотопов самопроизвольно распадаться (претерпевать радиоактивный распад) с испусканием характерного излучения (альфа-, бета-, гамма-излучение, рентгеновское, нейтронное). Радиоактивность бывает естественная, обусловленная присутствием в среде (горных породах) радиоактивных элементов; например, часть Новосибирской области подвержена естественному радоновому загрязнению, так как в подстилающих коренных горных породах (гранитоидах) фиксируются повышенные клар-ки урана-238, продуктом распада которого и является радон-222. Искусственная обусловлена антропогенной деятельностью человека (АЭС, подводные атомные лодки, испытание ядерного оружия, ядерные взрывы в мирных целях и др.). Как правило, естественная радиоактивность не вызывает явных отрицательных явлений, так как к ней живые организмы приспособились. Искусственная радиоактивность, наоборот, играет негативную роль, вызывая разрушение природных экосистем и представляя значительную опасность для живых организмов и человека.[ ...]
Ядерный взрыв представляет собой неконтролируемую цепную реакцию, в ходе которой возникает очень интенсивный поток нейтронов, способный навести радиоактивность на всю окружающую среду. Радиоактивные продукты, образующиеся при взрыве, состоят из оставшихся неиспользованными взрывчатых веществ (и235 и Ри239), продуктов расщепления, возникающих из этих веществ (Бг90, Сэ137, 31 и т. п.), и продуктов активации, образующихся из элементов, присутствующих в почве и воде (Са45, №24), под влиянием бомбардировки нейтронами.[ ...]
К радиоактивным изотопам антропогенного происхождения относятся радиоактивные продукты, образующиеся при ядерных взрывах и при работе атомных предприятий и электростанций.[ ...]
При взрывах ядерного оружия возникает интенсивный поток нейтронов, который может создать наведенную радиоактивность во всей окружающей" место взрыва среде. Кроме того, при взрыве в окружающую среду поступает множество радиоактивных продуктов. Они состоят из оставшихся невзор-вавшихся веществ (например, и235, Ри 239), из продуктов расщепления атомных ядер, распавшихся в момент взрыва, и из продуктов наведенной радиоактивности различных элементов окружающей среды.[ ...]
Кроме радиоактивных продуктов деления урана или плутония в глобальных радиоактивных выпадениях могут присутствовать радиоактивные изотопы, возникающие в результате взаимодействия нейтронов, образующихся при ядерном взрыве, с атомами элементов заряда, конструкций и элементов, содержащихся в воздухе, почве, породах. Вследствие взаимодействия нейтронов с элементами заряда образуется нептуний-239, а при термоядерном взрыве — тритий и уран-237. При взаимодействии нейтронов с конструктивными элементами устройства образуются кобальт-60, кобальт-57, вольфрам-185, вольфрам-181, вольфрам-187, рений-188 и родий-102. При взаимодействии с компонентами воздуха образуются аргон-41, углерод-14 и тритий. При взаимодействии с почвой активируются алюминий, кремний, натрий, марганец, железо, кобальт и другие элементы (табл. 8).[ ...]
При наземных взрывах в воздух поднимается огромное количество твердых частиц, в том числе за счет оплавления и испарения. В процессе охлаждения частицы укрупняются и около 50% в течение 2—3 дней оседает за землю. Остальная половина частиц оседает на землю позднее. О биологическом действии радиоактивных загрязнений уже было достаточно сказано. Существенным при этом является то обстоятельство, что при ядерной войне воздействию радиоактивных осадков подвергнется вся северная хемисфера, причем в большей степени от взрывов в атмосфере, чем от наземных взрывов. В результате подобного распределения радиоактивности радионуклиды проникнут во все звенья цепи питания экосистем северного полушария и достигнут человека, даже если он и не подвергся непосредственному действию облучения при ядерном взрыве. Непрерывное перемещение радионуклидов в почве в течение ряда лет не позволит получать урожай растений, не содержащих радиоактивных загрязнений. Основной житницей, производящей главное количество сельскохозяйственных продуктов, служит северное полушарие н на помощь со стороны южного полушария в этом смысле рассчитывать не приходится.[ ...]
При подземных ядерных взрывах радиоактивные продукты распада остаются в земной коре и не проникают на поверхность. Важным условием для сооружения подземного хранилища ядерным взрывом является отсутствие пластовых вод, которые при циркуляции через полость взрыва могут стать источником радиоактивного заражения.[ ...]
Для подземного ядерного взрыва может рассматриваться как прямая задача, так и обратная. В случае прямой задачи по известным параметрам взрыва рассчитывались дозовые нагрузки на население на значительных удалениях. В случае обратной задачи по некоторым критериям допустимой нагрузки на человека (например, небольшой доли допустимой дозы для населения или дозы, составляющей небольшую долю от естественного фонового облучения) рассчитывается допустимый возможный выброс, радиоактивных продуктов в атмосферу, т. е. вырабатываются нормы (критерии ) безопасного проведения ядерных взрывов в мирных целях. Именно такой подход был описан в работах [8, 13,31].[ ...]
Концентрация РА продуктов в водоемах зависит от растворимости частиц и глубины слоя воды. При взрывах на силикатных фунтах растворимость РА продуктов низка, а на карбонатных почвах она может быть почти полной, то есть в зоне В при наземных ядерных взрывах на карбонатных фунтах употребление воды из открытых водоемов (особенно непроточных) опасно в течение первых 10 суток. Однако вырытые даже на зафязненной территории колодцы — из-за высоких сорбционных свойств фунта — могут обеспечить водой, годной для питья. Радиоактивность воды в открытых водоемах при выпадении РА осадков зависит от плотности их выпадения, растворимости в воде и глубины водоема.[ ...]
Ограничение выброса радиоактивных загрязнений. Это не только наиболее эффективный метод предупреждения радиоактивного загрязнения атмосферы, но часто и наиболее экономичный. Меры предосторожности следует предпринимать еще в самом начале при планировании атомных предприятий, до начала их строительства. Часто имеется возможность выбирать между различным технологическими способами производства, причем некоторые из них обладают особенным преимуществом с точки зрения уменьшения загрязнения воздуха. На урановых рудниках, например, загрязнение может быть сведано к минимуму путем применения влажного бурения, дренажирования и возможно более быстрого удаления руды для предупреждения улетучивания радона. В случае ядерного реактора опасность загрязнения можно уменьшить, используя замкнутую систему охлаждения, содержащую газообразные охлаждающие средства, максимально очищенные от внешних активных продуктов. На предприятиях химической и металлургической промышленности обработка газо- и порошкообразных радиоактивных веществ должна быть сведена к минимуму, работы с металлом нужно проводить под слоем нефти или воды. Наконец для экспериментальных взрывов ядерного оружия необходимо выбирать такие метеорологические условия, которые обеспечивали бы минимальное рассеивание загрязнений.[ ...]
В течение почти 40 лет ядерных испытаний на Земле происходило накопление радионуклидов. В биосферу было выброшено 12,5 тонн продуктов деления (при взрыве атомной бомбы над Хиросимой выделилось около 1 кг продуктов деления). Взрывы изменили равновесное содержание в атмосфере углерода 14С (с периодом полураспада 5730 лет) на 2,6%, а радиоактивного изотопа трития (с периодом полураспада 12,3 года) — почти в 100 раз. Радиоактивное излучение на поверхности Земли достигло к 1963 году 2% сверх естественного фона. Поданным станций наблюдения Госкомгидро-мета СССР, после испытаний на полигоне Новая Земля в 1961 — 1962 гг. уровни радиоактивных выпаданий в северных регионах страны возросли на 2-3 порядка по сравнению с 1960 годом.[ ...]
В течение более чем 40 лет ядерных испытаний, в биосферу было выброшено 12, 5 тонн продуктов деления ядерного горючего. В результате взрывов на 2, 6% увеличилось содержание в атмосфере радионуклида углерода - 14, в 100 раз - радиоактивного изотопа трития, на 2% повысилось фоновое радиоактивное излучение на поверхности Земли.[ ...]
После проведения перечисленных ядерных взрывов в мирных целях созданные объекты до сих пор (т.е. спустя более 10 лет) не подлежат ликвидации из-за наличия в центральной зоне взрыва практически неизвлекаемых радиоактивных отходов и отсутствия капиталовложений, необходимых для этого. Центральная зона взрыва (см. рис. 1.4.3), по существу, представляет собой могильник а-, (3- и у-излучающих твердых отходов первой и частично второй групп, в котором продукты деления и остаток делящегося материала самозахоронились в момент взрыва в виде расплавленной породы и шлака [16, 55].[ ...]
В течение многих лет массовым источником радиоактивного загрязнения биосферы были регулярные испытания ядерного оружия в разных регионах земного шара. Только за период с 1945 по 1980 гг. проведено свыше 1200 атомных взрывов, из которых около половины — в атмосфере. В момент ядерного взрыва все радиоактивные продукты находятся в атомном состоянии. По мере охлаждения облака взрыва тугоплавкие материалы оболочки бомбы конденсируются и во взвешенном состоянии переносятся на огромные расстояния (табл. 7).[ ...]
Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное, обусловленное в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами проводившихся испытаний ядерного оружия и с действующих АЭС в процессе их эксплуатации. Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ в результате аварии четвертого блока на Чернобыльской АЭС в 1986 г., их суммарный выброс в атмосферу составил 77 кг (при атомном взрыве над Хиросимой их образовалось лишь 740 г).[ ...]
Не учитывались также и эффекты воздействия радиоактивных продуктов взрыва на свойства атмосферы. Концентрация радиоактивных продуктов ядерных взрывов (8-1011 Ки через неделю после взрыва, в предположении, что 20 % энергии выделяется за счет реакции деления), равномерно распределенных в тропосфере (где окажется примерно 10% всей радиоактивности), будет равна 5 -10-7 Ки/м3, что эквивалентно энерговыделению приближенно в 5-10 7 МэВ/(м3-с). Это приведет к ионизации воздуха, в 500—1000 раз более интенсивной, чем ионизация, изменяющая электропроводность воздуха на 10% [10]. Очевидно, этот эффект повлечет за собой кардинальные изменения свойств атмосферы.[ ...]
Радиационная опасность при камуфлетных подземных ядерных взрывах (без прорыва полости взрыва в атмосферу) обусловлена выходящими через растрескавшиеся породы радиоактивными инертными газами и, возможно, тритием; при экскавационных подземных взрывах (с прорывом полости взрыва в атмосферу) —-практически полным набором радиоактивных продуктов взрыва. Некоторые из них .при таких взрывах могут распространяться на весьма значительные расстояния — многие сотни и тысячи километров.[ ...]
Как показывает табл. 59, с экологической точки зрения радиоактивные изотопы можно разбить на несколько довольно хорошо различимых групп. В группу А входят встречающиеся в природе радиоактивные изотопы, участвующие в создании фонового излучения. В группу Б входят изотопы элементов, являющихся существенными компонентами тканей животных и растений; они поэтому имеют большое значение в качестве меток при изучении метаболизма сообщества и как источники внутреннего облучения.В группу В входят продукты деления урана и некоторых других элементов; большинство этих элементов несущественны для метаболизма (за исключением иода-131). Однако элементы этой группы опасны, так как они в больших количествах образуются при ядерных взрывах, а также при управляемых ядерных реакциях при производстве электричества или других полезных форм энергии. Обратите внимание, что многие изотопы группы В производят «дочерние изотопы» (изотопы, образующиеся при распаде другого изотопа), которые часто обладают большей энергией, чем исходные изотопы. Человек надеется со временем научиться использовать энергию ядерного синтеза, выделяемую в водородной бомбе, и заменить ею энергию ядерного деления, которая лежит сейчас в основе развития ядерной энергетики. При этом мы избавились бы от продуктов деления, но не решили бы проблем, создаваемых тритием (3Н) и наведенной радиоактивностью.[ ...]
Рассмотрим закономерности распространения в атмосфере радиоактивных продуктов от единичного источника, каковым является, например, ядерный взрыв, на большие расстояния, а также закономерности их выпадений.[ ...]
С другой стороны, при изучении общего загрязнения атмосферы, вызываемого испытательными взрывами ядерного оружия, необходимо учитывать климатические условия глобального характера. Распространение радиоактивных продуктов в верхние слои стратосферы совершается по обычным законам диффузии; переход их из стратосферы в нижние слои атмосферы совершается в соответствии с законами, которые еще до конца не ясны. Судьбу радиоактивных загрязнений, особенно в связи с выпадением дождей, можно изучить лишь в нижних слоях, где любые сдвиги в атмосфере хорошо известны.[ ...]
Таким образом, отношение Н2504/Ме504 на частицах разных размеров демонстрирует аналог фракционирования продуктов превращения 5Ю2 в атмосфере, столь характерного для радиоактивных продуктов ядерных взрывов [3]. Это в конечном итоге и определяет распределение Н2Б04 и МеБ04 на местности (на рис. 9.6 видно несовпадение максимумов для этих соединений). При дальнем выпадении этот эффект сглаживается.[ ...]
Состав искусственных радионуклидов, попадающих в водную среду, в настоящее время определяется в основном продуктами деления ядерно-го топлива. Соотношение между ними может меняться в зависимости от типа реактора, его мощности и условий протекания реакций. Заметим также, что в период с 1948 по 1962 г. в атмосфере было произведено около 450 взрывов атомных бомб. Радиоактивная пыль и аэрозоли в про цессе циркуляции воздушных масс распространяются на обширные территории и выпадают на поверхность Земли, загрязняя почву и водные объекты. В первую очередь это относится к Бг и 137 Се, период полураспада которых около 30 лет. Исключительную опасность представляет 239Ри, который очень ядовит как химическое вещество [46] и образуется в процессе распада и 137 Се. Отдельную группу образуют 24Ыа,4 К, 32Р, 3 С1,45Са, мМп, 358, 652п, являющиеся продуктами ядерных реакций нейтронов с ионами металлов в водной среде.[ ...]
К опасным загрязнениям антропогенного характера, способствующим серьезному ухудшению качества окружающей среды и жизни человека, следует отнести радиоактивность. Естественная радиоактивность — это закономерное явление, обусловленное наличием в атмосфере радона 222Лп и продуктов его распада, а также воздействием космических лучей. К продуктам распада 222Яп относятся 22011п (торон Тп, т1/2 = 54 с) и 2,911п (актинон Ап, т /2 = 3,9 с). Образуясь в группы, они затем через поры почвы проникают в приземный слой атмосферы, создавая так называемую естественную (природную) радиоактивность. Что касается антропогенных факторов, то они связаны, главным образом, с искусственной (техногенной) радиоактивностью (ядерные взрывы, производство ядерного топлива, аварии на атомных электростанциях).[ ...]
РАДИОАКТЙВНОСТЬ [лат. radiare излучать, испускать лучи + activus деятельный] — самопроизвольное выделение энергии в виде потока частиц (альфа- и бета-частицы) и квантов электромагнитной энергии (гамма-излучение) радиоактивными изотопами радионуклидами). Имеются четыре естественных радиоактивных семейства: урана, актиния, тория и плутония. Природные радиоактивна элементы, не входящие в состав радиоактивных семейств: углерод, рубидий, олово, самарий, лютеций и продукты их распада (азот, кальций, аргон, стронций и др.). Существует около 1700 искусственных радионуклидов. Р. наведенная (радиация наведенная) — Р., вызванная потоком нейтронов. При ядерном взрыве нейтроны, достигающие поверхности земли, взаимодействуют с ядрами атомов, входящих в состав грунта, разной техники, сооружений и других объектов. В результате поглощения нейтронов ядрами устойчивых элементов последние превращаются в радиоактивные изотопы. Большинство их сравнительно быстро распадается, превращаясь в устойчивые нерадиоактивные элементы. Степень Р. н. зависит от мощности и вида атомного взрыва, состава почвы и расстояния до центра взрыва.[ ...]
Было построено несколько глобальных распределений составляющих, входящих в эти выражения по данным за МГГ (1957— 1958 гг.) и другим данным наблюдений, особенно за распространением в стратосфере и тропосфере пассивных консервативных трассеров — радиоактивных естественных аэрозолей и продуктов ядерных взрывов в атмосфере. В этих распределениях максимальные значения /Сфф и Кпр находятся в зоне субтропического разрыва тропопаузы и расположенного там струйного течения в зимнем полушарии, минимальные — в тропической нижней стратосфере и в полярной летней стратосфере. Максимум Кгг приходится на тропосферу умеренных широт летом, минимум — на нижнюю стратосферу тех же широт летом и нижнюю стратосферу тропиков. Выше уровня 25 км — верхней границы нижней стратосферы— отмечается рост с высотой всех составляющих тензора [26, 76].[ ...]
В устойчиво стратифицированной стратосфере с температурой, растущей с высотой, массы воздуха и примесей задерживаются на месяцы и годы и сравнительно быстро распространяются по горизонтали в пределах северного и южного полушария. Крупные частицы аэрозоля и капли воды размером 0,1 мм и больше быстро выпадают из облака в районе взрыва, унося большую долю радиоактивных изотопов — осколков взрыва. Значительная доля активности остается на мелких частицах и каплях, которые задерживаются в стратосфере на месяцы и годы вместе с газообразными продуктами взрывов, такими, как оксиды азота, и рассеивается глобально с облаками взрыва. Дольше всего в стратосфере остаются частицы размером менее 1 мкм (субмикронные). По разным оценкам, их количество колеблется от 12 до 80 Мт на 5000 Мт т. э. общей мощности ядерного удара [24].[ ...]
Среднее время жизни аэрозольных частиц, влияющее на эффективность аэрозольного цикла деструкции озона, значительно увеличивается с высотой между тропопаузой и верхней стратосферой. Оценки дают значения около одного месяца на уровне тропопаузы, от 1 до 2 лет на 20 км и от 4 до 20 лет на 50 км. Эти оценки основаны на наблюдениях за осколочными продуктами ядерных взрывов и естественной радиоактивностью атмосферы. Например, для осаждения частиц радиусом 0,3 мкм и плотностью около 2,5 г-см-3 с высоты 20 км до 10 км требуется около двух лет [83].[ ...]
Устойчивая снежная зима, устанавливающаяся на большей части территории нашей страны, является причиной того, что преобладающее количество рек получают в основном снеговое питание и паводок у них наступает весной. Это обусловливает очень сложный состав паводковых вод, гак как в течение долгих зимних месяцев из атмосферы в реки поступают с осадками самые различные вещества. Радиоактивные продукты ядерных взрывов, пылевидные промышленные выбросы, продукты сгорания угля и нефти, облака вулканической пыли и т. п. в конце концов или непосредственно попадают в водоемы, или оседают на сушу и постепенно смываются в водоемы дождевыми потоками. А на территориях со снежным покровом все эти осевшие частицы накапливаются вплоть до половодья и тогда в течение достаточно короткого времени сносятся в реки и озера, порой неожиданно и неблагоприятно изменяя в них состав воды. Хотя, как правило, подобное изменение, напоминающее так называемый «залповый выброс» промышленных стоков, непродолжительно, оно усложняет работу водоочистных сооружений, требует специальных мероприятий в рыбном хозяйстве и т. п.[ ...]
Прежде чем выяснить происхождение стратосферных частиц, следует вспомнить, что среда, в которой они появляются, характеризуется практическим отсутствием облаков и термической стабильностью стратосферы. Это способствует относительной стабильности и продолжительности жизни загрязняющих веществ в течение нескольких лет, в то время как их пребывание в тропосфере ограничивается периодом в несколько дней или недель. Пребывание частиц в стратосфере, равное 2 годам, установлено на основании данных о радиоактивных продуктах, попавших в стратосферу в результате ядерных взрывов. Таким образом, равновесная концентрация частиц в стратосфере на расстоянии от источника подобной интенсивности может быть в 10 или 100 раз выше, чем в тропосфере.[ ...]