Уровни облучения населения за счёт естественных источников излучения

Годовая средняя индивидуальная эквивалентная доза облучения за счёт естественной радиоактивности, средневзвешенная по всему земному шару, составляет около 2,4-2,5 мЗв, а в промышленно развитых странах – 3,0-3,5 мЗв за счёт более высокой частоты рентгенодиагностических исследований, в том числе:

• за счёт космического излучения – 0,3 мЗв;

• за счёт излучения почвы и воздуха – 0,32 мЗв;

• внутреннее облучение за счёт поглощённых РВ – 0,37 мЗв;

• за счёт антропогенных источников – 1,43 мЗв, в том числе рентгенодиагностических процедур – в среднем 1 мЗв/год.

Таким образом, накапливаемая в течение всей жизни доза облучения от естественных источников в развитых странах составляет в среднем примерно 0,25-0,28 Зв.

Многолетние наблюдения за группами населения, проживающими в районах с повышенным естественным радиационным фоном, не могли установить различий в эволюционном развитии, повышенной частоты неблагоприятных последствий соматического и генетического характера по сравнению с популяциями, проживающими в районах с нормальным радиационным фоном.

Дополнительное облучение населения по отношению к существующему естественному радиационному фону обусловлено, в основном пребыванием в домах, построенных из минеральных строительных материалов (45% суммарной дозы) и использованием ионизирующих излучений в медицине и диагностических целях (29% суммарной дозы).

Вклад других техногенных источников в суммарную дозу облучения населения сравнительно невелик (1-2%), но эти источники необходимо постоянно держать в поле зрения, т.к. увеличивается добыча полезных ископаемых, использование минеральных удобрений, развивается атомная энергетика, всё более широкое применение находят приборы бытового и промышленного назначения с использованием ИИИ (компьютеры, осциллографы, телевизоры, видеотерминалы и др.).

Искусственные источники ионизирующих излучений

Всё разнообразие искусственных источников ионизирующих излучений(ИИИ), воздействию которых подвергается население, можно свести к двум основным группам: загрязняющие окружающую среду и не загрязняющие. К первой группе относятся предприятия атомной энергетики и её топливного цикла, испытания ядерного оружия и промышленные ядерные взрывы. Ко второй – ИИИ, используемые для медицинских целей, а также соответствующие потребительские товары (компьютеры, телевизоры, радиолюминесцентные приборы и пр.).

Испытания ядерного оружия были начаты в 1945 году, наиболее интенсивные серии испытаний проводились в 1954-1958 и в 1961-1962 гг. К настоящему времени проведено около 1900 испытаний ядерного оружия различного типа и мощности, в том числе около 500 – в атмосфере. Именно последние представляют наибольшую опасность как источники глобальных загрязнений РВ. При взрывах атомных и термоядерных бомб температура в них достигает миллионов градусов и поэтому все материалы, в том числе продукты деления (или синтеза), непрореагировавшее ядерное топливо, а также материалы активированных конструкций взрывного устройства переходят в парообразное состояние.

В результате процессов деления, происходящих при ядерном взрыве, возникает около 200 радионуклидов, доля каждого из которых зависит от характера делящегося материала (уран, плутоний и др.), мощности взрыва и энергии нейтронов. Среди них выделены 8 радионуклидов, вклад каждого из которых в ожидаемую эквивалентную эффективную дозу облучения населения всего земного шара превышает 1%. Это, в убывающем порядке, угле-род-14, цезий-137, церий-95, радон-106, стронций-90, селен-144, тритий и йод-131. При термоядерных взрывах образуется в основном тритий (Н-3).

Радиоактивные осадки, выпадающие при ядерных испытаниях, подразделяются на локальные (до 100 км от места взрыва), тропосферные и стратосферные. Тропосферные осадки выпадают на поверхность Земли на расстоянии сотен и тысяч километров от места взрыва в течение 30 суток. Стратосферные осадки включают в себя, как правило, основную часть радиоактивных продуктов деления и обусловливают большую часть глобального радиоактивного загрязнения внешней среды продуктами деления. Стратосферные осадки продолжают выпадать на поверхность Земли ещё в течение 2-5 лет после взрыва.

Радиоактивные вещества, образующиеся при испытаниях ядерного оружия, оказывают радиационное воздействие – внутреннее (от вдыхания РВ, содержащихся в приземных слоях воздуха, и употребления в пищу продуктов питания и воды, заражённой РВ) и внешнее облучение (от РВ, присутствующих в приземном воздухе или выпавших на поверхность Земли).

Возможность проведения промышленных ядерных взрывов (для народно-хозяйственных нужд) ещё 30-40 лет назад являлась предметом широких дискуссий, ибо круг вопросов, которые можно было бы решить с их помощью, довольно широк. Это – разработка полезных ископаемых (вскрышные работы), строительство крупных гидротехнических сооружений (каналов, дамб, плотин и пр.), создание подземных полостей для хранения нефти, газа, воды, радиоактивных отходов, дробление полезных ископаемых для облегчения их добычи и др.

Различают камуфлетные ядерные взрывы, при которых заряд размещается на глубине нескольких сотен метров от поверхности земли и основное количество образовавшихся РВ остаётся в полости, созданной взрывом, и экскавационные (на выброс), в результате которых создаются соответствующие воронки или траншеи, а огромная масса грунта перемещается в нужном направлении. Однако, в последнем случае в окружающую среду выбрасывается основная масса образующихся при взрыве радиоактивных продуктов. Примерно 95% из них сорбируется выпадающим грунтом и остаётся в навале, остальные поступают в тропосферу.

По известным источникам, промышленные ядерные взрывы у нас в СССР проводились лишь в качестве эксперимента. В частности, при строительстве каскада гидроэлектростанций на Нуреке, при проходке железнодорожных тоннелей на БАМе проводились камуфлетные ядерные взрывы. Экспериментальная, небезуспешная попытка советских строителей использовать экскавационные ядерные взрывы при строительстве канала, осталась нереализованной, ввиду международного запрещения ядерных взрывов в атмосфере, а на сегодняшний день возможность промышленного использования ядерных взрывов вообще исключается, ввиду международной договорённости о прекращении ядерных взрывов во всех сферах.

Ядерный цикл на предприятиях ядерной энергетики состоит из 6 этапов:

– обогащение урана изотопами U-235;

– изготовление твэлов (носителей ядерного горючего);

– получение ядерной энергии в ядерных реакторах;

– переработка (регенерация) отработавшего ядерного топлива на радиохимических заводах и извлечение из него делящихся веществ и долгоживущих изотопов, представляющих интерес для народного хозяйства;

– хранение радиоактивных отходов;

– захоронение радиоактивных отходов.

Источниками облучения населения, проживающего вблизи урановых рудников и заводов, где производится обогащение руды, могут быть жидкие, твёрдые и газообразные отходы.

Жидкие отходы представляют собой шахтные воды, дренируемые выработками горных пород и удаляемые на поверхность. В них в основном присутствуют естественный уран и продукты его распада в виде радия и радона.

Твёрдые отходы рудников и заводов по переработке руды представляют собой по существу руду низкого качества, обеднённую ураном (или торием), при относительно существенной концентрации в ней радия и родия. Эти отходы гидравлическим путём удаляются с заводов в хвостохранилища, которые в результате ветровой или водной эрозии могут быть длительным источником радиоактивного загрязнения окружающей среды, главным образом, радоном.

Для обогащения урана используют ряд методов, в частности, газодиффузионный, при котором фтористый уран превращается в порошок двуокиси урана, который затем гранулируют, спекают в таблетки и заполняют ими трубки из циркониевого сплава (твэлы).

В отличие от тепловых, атомные электрические стан­ции (АЭС) не образуют многотоннажных выбросов. При работе АЭС в атмосферу могут попадать инертные ра­диоактивные газы (изотопы криптона и ксенона), а также газообразные продукты активации углерода, аргона, азота и др. (¹³¹I, ⁵⁴Mn, ^58,60Co, ⁹⁰Sr, ^l34,137Cs). Эти ра­дионуклиды теоретически способны увеличивать риск заболевания раком, однако при нормальном режиме ра­боты АЭС этот риск ничтожно мал, поскольку фактиче­ский выброс указанных радионуклидов составляет лишь доли процентов от допустимых. К тому же, действующие системы очистки газоаэрозольных выбросов АЭС обес­печивают эффективность очистки в пределах 80-99,9%.

Источниками жидких радиоактивных отходов реакторов могут быть вода или любые растворы, применяемые в качестве теплоносителя, приобретающие радиоактивность за счёт диффузии продуктов деления из твэлов, наведённой радиоактивности, коррозии элементов конструкций. Образующиеся при дезактивации сточных вод шламы содержат множество радионуклидов и подлежат захоронению в могильниках.

Охрана внешней среды от радиоактивных загрязнений обеспечивается следующими мерами:

1. Использованием совершенной технологии производства, сводящей к минимуму количество образующихся радиоактивных отходов и предупреждающей их утечку (герметизация процессов, связанных с образованием РВ, применение оборотного цикла водоснабжения и пр.);

2. Обезвреживанием, централизованным сбором и захоронением радиоактивных отходов.

3. Организацией санитарно-защитных зон и планировочными мероприятиями.

Единственным окончательным решением проблемы радиоактивных отходов является полный естественный распад содержащихся в них радиоактивных продуктов. Поэтому для переработки их могут использоваться две группы методов:

• выдержка временем – т. е. хранение отходов при условиях, обеспечивающих абсолютную безопасность для здоровья людей до тех пор, пока все или почти все радиоактивные вещества не распадутся.

Обычно, при наличии в отходах смеси РВ максимальный срок выдержки устанавливается по самому долгоживущему изотопу, а сам срок выдержки принимается равным 10 периодам полураспада (например, для изотопов йода-131 – 82 дня). За это время снижение активности делает безопасным дальнейший спуск отходов в хозяйственно-фекальную канализацию, атмосферный воздух или почву. Сбор и хранение радиоактивных отходов проводится в специальных герметичных контейнерах, снабжённых защитой, а их утилизация – на специальных «пунктах захоронения РВ», которые устраиваются на территориях, не имеющих в обозримом будущем перспектив хозяйственного или любого другого использования. После доставки радиоактивных отходов на пункт захоронения, их подвергают переработке (сжиганию, цементированию и пр.), а затем помещают в специальные подземные железобетонные ёмкости (могильники). По заполнении, последние накрываются бетонным перекрытием и подвергаются выдержке временем в течение многих десятков и даже сотен лет.

• разбавление отходов до ничтожно малых уровней активности, не представляющих опасности для здоровья населения. Разбавление удобно использовать в случае малых объёмов и низкой удельной активности отходов.

Имеет место также захоронение радиоактивных отходов в недрах Земли (в грунтовые колодцы, в межпластовые водные горизонты, в отработанные нефтеносные и газоносные пласты), а также на дне морей и океанов. На-пример, в США с 1946 года отходы с низким уровнем активности смешивали с цементом, помещали в стальные ёмкости объёмом 210 л и сбрасывали в воды Тихого и Атлантического океанов. Только в 1964 году таким образом США захоронили 45 000 таких ёмкостей. Подобные методы захоронения радиоактивных отходов вызывают активное сопротивление со стороны защитников окружающей среды («Гринпис» – «зелёные»).