Характер радіоактивного зараження місцевості при аваріях на аес

Радіоактивне зараження місцевості, приземного шару атмосфери, повітряного простору, води та інших об’єктів навколишнього середовища виникає внаслідок випадіння радіоактивних речовин з хмари, яка утворюється при аварії.

Чим відрізняються між собою радіоактивне забруднення при аваріях на АЕС і при ядерних вибухах?

Джерелами радіоактивного зараження при ядерних вибухах є:

· продукти поділу ядерних вибухових речовин (ці продукти, як правило, перенавантажені нейтронами, є нестабільні і будуть стабілізуватися випромінюючи енергію у вигляді бета – часток і гама випромінювань). На продукти поділу припадає приблизно 90 % від загальної активності всіх радіоактивних речовин, що виникають при вибуху;

· радіоактивні ізотопи (радіонукліди), що виникають в ґрунті та інших матеріалах під дією нейтронів (наведена активність) – їх активність складає декілька процентів (1 – 2 %);

· неподілені частки ядерного заряду – залишки ядерного палива (ядра речовини, яка використовується в якості ядерного пального, це плутоній - Рu-239; уран - U-235, U-238). Активність залишків поділу – до десятка процентів.

Продукти поділу, що випадають з хмари ядерного вибуху, є сумішшю більше 80-ти ізотопів 35 хімічних елементів середньої частини Періодичної системи елементів Д.І.Менделєєва. Первинні ядра поділу в подальшому зазнають у середньому три-чотири розпади та перетворюються на стабільні ізотопи. Таким чином кожному первинному ядру відповідає власний ланцюг радіоактивних перетворень. Всього на різних етапах радіоактивного розпаду виникає біля 300 різних радіонуклідів.

Сумарна активність суміші продуктів поділу Ав (Ки) через 1 хвилину після вибуху може бути визначена за формулою:

Ав= 10⁸.q

де – q – тротиловий еквівалент вибуху по діленню, т.

Ізотопний склад суміші осколків поділу залежить від виду ядерної вибухової речовини, що застосовувалась у ядерному заряді, та від часу, що пройшов з моменту вибуху.

 

Приклад послідовних перетворень по двох ланцюжках, коли їх “родоначальниками” є ізотопи цирконію (⁹⁶ ₄₀Zr.) та телуру (¹³⁷ ₅₂Те).

U-235

n

n

Легкий осколок Важкий осколок

		^97Мо ^42

 

 

 

 

 

 

Стабільний ізотоп

Стабільний ізотоп

Рисунок 2.1 – Схема радіоактивного розпаду продуктів поділу ядра урану

 

Зміни активності у часі, як і рівні радіації на місцевості або щільність зараження визначаються за формулою:

Аt = Ао (t/t₀)^{- 1,2}

де – Ао та Аt – активність осколків поділу в часі t₀ і t після вибуху.

Утворення наведеної активності у ґрунті в межах зони розповсюдження нейтронів має практичне значення в разі повітряного ядерного вибуху. В ґрунті переважно виникають радіоактивні марганець, алюміній, натрій, кількість яких пропорційна виходу нейтронів при вибуху даного ядерного заряду. Максимальна кількість нейтронів на одиницю потужності заряду утворюється при вибуху нейтронного боєприпасу. Активність неподіленої частки ядерного заряду слід враховувати тільки в разі аварійних вибухів ядерних боєприпасів та при ліквідації вибухом звичайної вибухової речовини.

При аваріях на АЕС

Катастрофа на Чорнобильській атомній станції (ЧАЕС) у 1986 році призвела до значного радіоактивного зараження (забруднення) районів Київської, Житомирської, Рівненської, Чернігівської, Черкаської та Вінницької областей України.

Специфіка цього забруднення полягає в тому, що при ядерному вибуху ізотопи розпилюються до молекулярного, атомного стану та потрапивши на місцевість діють, як хімічно активні речовини (окислюються, розчиняються, мігрують та інше), переходять з ґрунту до повітря, води, рослин, таким чином вони ніби розсмоктуються. Проходить природне самоочищення.

Вибух на ЧАЕС був не ядерним, а механічним (тепловим). Радіонукліди в цьому випадку опинилися зв’язаними в аерозольних частинах та природно хімічно неактивними, теж у більшості нерозчинними.

На радіоактивно забрудненій території, де не проводилась рекультивація земель, радіонукліди знаходяться в сантиметровому шарі ґрунту. Тому вони легко переносяться вітром, паводковими водами, потрапляють у ґрунтові води та активно їх забруднюють. Так виникає вторинне забруднення.

При вибуху на ЧАЕС в атмосферу було викинуто близько 450 типів різних радіонуклідів. Більшість з них – короткоживучі ізотопи. Одним з основних, що обумовлював на 50 – 70 % радіоактивність, був радіоактивний йод – 133 з періодом напіврозпаду 8,04 доби. Пізніше було виявлено більш живучі радіонукліди: Ніобій-95, Церій-141, Рутеній-103, Стронцій-89, Цирконій-95, Церій-144, Рутеній-106, Цезій-134, Свинець-210, Стронцій-90, Цезій-137, а також трансуранові елементи: Нептуній, Плутоній, Америцій, Уран, Торій та радіоактивні гази: Ксенон-133, Криптон-85.

Своєрідний стан викинутих при аварії радіонуклідів був обумовлений тим, що горів графіт з великою температурою, що й визначило фізико-хімічний стан радіонуклідів. Цю особливість слід враховувати при оцінці екологічних наслідків катастрофи – частки з новими якостями (оксиди і карбіди деяких рідких металів) дуже важко змиваються з поверхні рослин та ґрунту. Рослини не спроможні їх поглинути, вони переносяться вітром, поверхневими та ґрунтовими водами, все це створило специфічні типи забруднення.

За оцінкою академіка А.Сахарова сумарна довготривала дія радіації від зруйнованого реактора адекватна вибуху десяти мегатонних водневих бомб. Директор Національного центру з досліджень в галузі атомної енергетики М.Танока (Японія) відмітив, що в результаті вибуху атомної бомби над Хіросімою сумарний викид радіоактивності склав 0,74 кг, у той же час при катастрофі на четвертому енергоблоці ЧАЕС – 63 кг