Радіонукліди штучного походження

Штучні радіонукліди не властиві біосфері, вони з'явилися лише із середини XX ст. у результаті розвитку ядерних технологій військового й цивільного застосування.

Радіоактивні речовини, які утворюються в результаті ядерного вибуху, представлені в основному продуктами розподілу урану-238 і плутонію-239, що не вигоріли ядерним паливом і матеріалами з наведеною активністю.

Залежно від часу, що пройшов з моменту вибуху до осідання часток на земну поверхню, радіоактивні випадання діляться на три види.

1. Ближні, або локальні випадання представлені відносно великими (більше 100 мкм.) частками, що осідають на землю переважно під дією сили ваги. Локальні випадання починаються відразу після вибуху й тривають протягом наступних 12 діб, охоплюючи в міру переносу радіоактивної хмари вітром усе більш велику територію. У результаті локальних випадань на земній поверхні утворюється радіоактивний слід шириною в кілька десятків і довжиною в кілька сотень кілометрів. Великі частки, що осідають під дією сили ваги, попадають безпосередньо на земну поверхню, у т.ч. на рослинність і тварин, обумовлюючи їхнє поверхневе забруднення. Вважається, що при наземних ядерних вибухах мегатонної потужності на ближні випадання доводиться до 80 %, а при атмосферних близько 10 %.

2. Проміжні, або тропосферні випадання представлені дрібними частками (кілька мікрометрів і менш). Ці частки формуються в тропосфері, нижче тропопаузи, на висоті 1116 км. Період напіввиведення цих часток із тропосфери становить 2030 доби. На тропосферні випадання при наземних вибухах мегатонної потужності доводиться 5%.

3. Глобальні, або стратосферні випадання складаються із часток від декількох сотих до десятих часток мікрометра, що закидаються в стратосферу на висоту 1030 км. Звідти вони переносяться в тропосферу струминними плинами й циклональними вихрами або з повітряними масами через розриви в тропопаузі. У помірних широтах глобальні випадання з атмосферними опадами (вологі випадання) становлять 6070 % загальної суми радіоактивних випадань, інша їхня частина (3040 %) представлена сухими випаданнями. Глобальні випадання розподіляються по всій поверхні земної кулі.

Із глобальних випадань у водяний розчин переходить близько 50 % загальної кількості радіонуклідів, у водонерозчинній формі надходить до 95 % стронцію-90 і до 70 % цезію-137, у розчинній формі 30 % церію-144 і 40 % цирконію-95. З локальних і тропосферних випадань від атмосферних вибухів, представлених частками величиною до 20 мкм., у воді розчиняється до 30 % (в основному це радіонукліди йоду, цезію, стронцію, барію). [3, 22]

Кількість радіоактивних ізотопів, утворених при ядерних вибухах, що включаються в харчові ланцюжки, визначається не тільки тим, скільки їх випало з повітря, але також структурою екосистеми й особливостями біогеохімічних циклів. У цілому в малопродуктивних місцеперебуваннях значна частка опадів включається в харчові ланцюжки. В екосистемах з високою продуктивністю інтенсивність обміну речовин і більшою сорбуючою ємністю ґрунту або донних відкладень забезпечують таке розведення опадів, що в рослини вони попадають у відносно невеликій кількості. Радіоактивні опади (особливо стронцій-90 і цезій-137) доходять по харчовому ланцюжку до людини, але їхній зміст у тканинах організму людини ніколи не буває таким високим, як у тканинах тварин.

У результаті роботи реактора накопичуються продукти розподілу ядерного палива, продукти нейтронної активації й залишки вигорілого палива. Продукти розподілу утворюються переважно всередині тепловиділяючих елементів і там залишаються, вихід за межі оболонки цих об¢єктів мізерно малий для всіх радіонуклідів, крім тритію (через оболонки з нержавіючої сталі проникає близько 80 % тритію). До складу продуктів розподілу входять також інертні гази, летучі й нелетучі речовини. Всі вони є бета- і гамма-випромінювачами й мають періоди напіврозпаду від часток секунди так десятків років. Серед продуктів нейтронної активації також присутні радіонукліди різної сполуки й тривалості життя. Відпрацьовані тепловиділяючі об¢єкти витримують на території АЕС у спеціальних басейнах витримки для розпаду короткоживучих радіонуклідів, а потім відправляють на радіохімічні заводи для переробки. [24, 157]

При нормальній роботі АЕС надходження радіонуклідів у зовнішнє середовище не значне. Забруднення навколишнього середовища в результаті роботи радіохімічних заводів набагато серйозніше. Значний внесок у глобальне забруднення біосфери підприємствами ядерного паливного циклу (ЯТЦ) вносять вуглець-14, криптон-тритій і йод-129. Інші довгоживучі негазоподібні радіонукліди (стронцій-цезій-137, ізотопи трансуранових елементів), що надходять у навколишнє середовище з викидами підприємств ЯТЦ, розсіюються на обмеженій території, тобто створюють локальне забруднення.

Крім «планових» викидів, джерелом радіоактивного забруднення навколишнього середовища є аварії на ядерних реакторах. Основну небезпеку при цьому представляють продукти розподілу й нейтронної активації, що нагромадилися в активній зоні реактора. Умовою їхнього збереження усередині тепловиділяючих об¢єктів (твелів) є герметичність і достатнє охолодження твелів і кожуха. Перегрів палива й оплавлення активної зони реактора можуть відбутися лише в тому випадку, якщо кількість теплової енергії, виділюваної в процесі ядерної реакції, перевищить величину, яка знімається теплоносієм. Тоді теплоносій переходить у пару, що разом із хмарою газоподібних продуктів розподілу може привести до надлишкового тиску й вибуху. При руйнуванні захисного ковпака продукти розподілу й нейтронної активації разом з невигорілим паливом надійдуть у зовнішнє середовище й викличуть радіоактивне антропогенне забруднення природними радіонуклідами (торій-232, уран-238, 1-235, продукти їхнього розпаду, а також ка-40) може виникнути при витягу й переробці багатьох корисних копалин. У результаті цих процесів у біосфері зберігаються локальні ділянки з концентрацією радіонуклідів, які істотно перевищують природний радіоактивний фон. Такі ділянки відносять до розряду малоактивних забруднень. Однак участь у них довгоживучих природних радіонуклідів з дуже великим періодом напіврозпаду робить забруднення подібного роду небезпечними, оскільки вони можуть існувати практично нескінченно.

Цікаві статті з розділу

Аналіз впливу діяльності станції вулканізації і зміни масел Буран на повітряний басейн та медико-екологічну безпеку
Екологічний аудит - підприємницька діяльність екологічних аудиторів по здійсненню перевірок господарської діяльності, що здійснює вплив на навколишнє середовище, а також надання рекомендації ...

Екологічний стан водних ресурсів озера Світязь
Мета дослідження: проведення аналізу екологічної ситуації на озері Світязь для встановлення основних закономірностей сучасного розвитку та комплексної оцінки стану гідроекосистеми і виявлення їх склад ...

Вплив теплових електростанції на навколишнє середовище. Шляхи зниження негативного впливу на навколишнє середовище
Споживання енергії є обов'язковою умовою існування людства. Наявність доступною для споживання енергії завжди було необхідно для задоволення потреб людини, збільшення тривалості та поліпшен ...