РАДИАЦИОННЫЕ КАТАСТРОФЫ
Pierre Verger, Denis Winter
Описание, источники, механизмы
Кроме транспортировки радиоактивных материалов, имеется три типа условий, в которых могут произойти радиационные катастрофы:
· использование ядерных реакций для производства энергии, оружия или в научно-исследовательских целях
· промышленное применение радиации (гамма-радиография, облучение)
· научно-исследовательская и лучевая медицина (диагностика или терапия).
Радиационные катастрофы можно разделить на две группы на основе того, имеет или нет место эмиссия, или распространение радионуклидов в окружающей среде; каждый из этих типов воздействует на различные группы населения.
Величина и длительность риска для всех групп населения подвергнуться радиационному поражению зависит от количества и характеристик (период полураспада, физические и химические свойства) радионуклидов, выброшенных в окружающую среду (табл. 39.18). Этот тип заражения имеет место, когда происходит разрушение заградительных структур, которые отделяют радиоактивные материалы от окружающей среды, на атомных электростанциях, промышленных или медицинских точках. В отсутствие радиоактивных выбросов в окружающую среду, только персонал, находящийся внутри таких точек или обслуживающий радиоактивное оборудование или материалы, подвержен радиационному поражению.
--------------------------------------------------------------------------------
Таблица 39.18 Типичные радионуклиды с периодами радиоактивного полураспада
|
Радионуклид |
Условное обозначение |
Типы радиоактивного излучения |
Период физического полураспада |
Период биологического полураспада после попадания в организм |
|
Барий-133 |
Ba-133 |  |
10,7 года |
65 дней |
|
Церий-144 |
Ce-144 |
|
284 дня |
263 дня |
|
Цезий-137 |
Cs-137 |
|
30 лет |
109 дней |
|
Кобальт-60 |
Co-60 |
|
5,3 года |
1,6 года |
|
Иод-131 |
I-131 |
|
8 дней |
7,5 дней |
|
Плутоний-239 |
Pu-239 |
|
24 065 лет |
50 лет |
|
Полоний-210 |
Po-210 |
|
138 дней |
27 дней |
|
Стронций-90 |
Sr-90 |  |
29,1 года |
18 лет |
|
Тритий |
H-3 |
|
12,3 года |
10 дней |
,
,
,
,
,
--------------------------------------------------------------------------------
Поражение ионизирующими излучениями может происходить тремя путями, независимо от состава пораженной популяции (персонал или население, не являющееся персоналом): наружное облучение, внутреннее облучение и поражение кожи, слизистых оболочек и раневых поверхностей.
Наружное облучение имеет место, когда люди подверглись воздействию источника радиации, находящегося снаружи тела: либо точечного (радиотерапия, излучатели), либо диффузного (радиоактивные облака и осадки радиоактивных частиц после радиационных катастроф, рис. 39.5). Облучение может быть локальным, когда была подвержена лишь часть тела, или полным, когда облучается все тело.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 39.5 Пути воздействия ионизирующего излучения после аварийного выброса радиоактивных веществ в окружающую
среду
--------------------------------------------------------------------------------
Внутреннее облучение происходит вследствие включения радиоактивных веществ внутрь организма (рис. 39.5) путем вдыхания радиоактивных частиц из воздуха (например, цезий-137 и йод-31, присутствовавшие в облаке Чернобыля) или поглощения радиоактивных материалов в пищевой цепи (например, йод-131 в молоке). Внутреннее облучение может воздействовать на весь организм или только на определенные органы, в зависимости от характеристик радионуклидов: цезий-137 гомогенно распределяется по организму, тогда как йод-131 и стронций-90 концентрируются, соответственно, в щитовидной железе и костях.
Наконец, поражение может также происходить путем прямого контакта радиоактивных материалов с кожей, слизистыми оболочками и раневыми поверхностями.
Катастрофы на предприятиях по производству и переработке атомной энергии
Точки, включенные в эту категорию,—это атомные электростанции, экспериментальные реакторы, предприятия по производству и переработке ядерного топлива и научно-исследовательские лаборатории. Военные точки включают реакторы по производству плутония и реакторы, расположенные на борту военных кораблей и подводных лодок.
Атомные электростанции
Добыча тепловой энергии, высвобождающейся при расщеплении атомных ядер, является основой производства электричества из атомной энергии. Схематически можно представить следующий состав атомных электростанций: 1) активная зона ("ядро") реактора, содержащая материал для ядерных реакций (для реакторов на тяжелой воде, то 80 до 120 тонн оксида урана); 2) оборудование для осуществления теплопередачи, содержащее теплопередающие жидкости; 3) оборудование, дающее возможность трансформации тепловой энергии в электричество, аналогичное оборудованию электростанций, не являющихся атомными.
Сильные, внезапные волны подъема энергии в ходе ядерных реакций, которые могут привести к тому, что активная зона реактора может быть разрушена под действием высокой температуры, а радиоактивные продукты выброшены в окружающую среду, являются главной опасностью на таких сооружениях. Две катастрофы, в результате которых активная часть реактора была расплавлена, произошли на острове Три Майл Айланд (1979, Пенсильвания, США) и в Чернобыле (1986, Украина).
Чернобыльская катастрофа была отнесена к так называемым угрожающим катастрофам, что означает внезапное (происшедшее в течение нескольких секунд) усиление реакции ядерного расщепления, в результате которого процесс становится неуправляемым. В этом случае активная часть реактора была полностью разрушена, и огромные количества радиоактивных материалов были выброшены в окружающую среду (табл. 39.19). Высота выбросов достигла 2 км, что благоприятствовало их распространению на длинные расстояния (если рассматривать во всех отношениях, то по всему северному полушарию). Поведение радиоактивного облака оказалось трудно анализируемым из-за метеорологических изменений во время периода выбросов (рис. 39.6) (IAEA 1991).
--------------------------------------------------------------------------------
Таблица 39.19 Сравнительная таблица различных ядерных катастроф
|
Катастрофа |
Тип объекта |
Механизм катастрофы |
Общий объем излученной радиации(ГБк) |
Продолжительность радиоактивного излучения |
Основные испущенные радионуклиды |
Коллективная доза ( в сотнях Зв) |
|
Кыштым 1957 |
Хранилище высокоактивных продуктов ядерного распада |
Химический взрыв |
|
Почти мгновенная |
Стронций-90 |
2 500 |
|
Виндскейл 1957 |
Плутониевый реактор |
Пожар |
|
Приблизительно 23 часа |
Иод-131, полоний-210, |
2 000 |
|
Три-Майл-Айленд |
Промышленный реактор ВВР |
Сбой системы охлаждения |
555 |
? |
Иод-131 |
16-50 |
|
Чернобыль 1986 |
Промышленный реактор РБМК |
Критичность |
|
Более 10 дней |
Иод-131, иод-132, |
600,000 |
Источник: UNSCEAR 1993.
--------------------------------------------------------------------------------
Рис. 39.6 Траектория излучения с места аварии в г. Чернобыль, 26 апреля - 6 мая 1986 г.
--------------------------------------------------------------------------------
Карты радиоактивного заражения были составлены на основе определения в окружающей среде количества цезия-137, одного из главных продуктов радиоактивных выбросов (табл. 39.18 и табл. 39.19). Территории Украины, Белоруссии (республики Беларусь) и России были сильно заражены, тогда как радиоактивные осадки в остальной части Европы были менее значительны (рис. 39.7 и рис. 39.8) (UNSCEAR 1988). В табл. 39.20 представлены данные по площади зон заражения, характеристики пораженного населения и пути поражения.
Катастрофа на острове Три Майл Айланд охарактеризована как термическая катастрофа без неуправляемой реакции и возникла в результате аварии охладительной системы активной зоны реактора, которая длилась несколько часов. Система заградительных структур обеспечила, что лишь ограниченное количество радиоактивного материала было выброшено в окружающую среду, несмотря на частичное разрушение активной зоны реактора (табл. 39.19). Несмотря на то, что не было выпущено никаких предписаний по эвакуации, 200000 проживающих в этой зоне эвакуировалось по собственному желанию.
Наконец, катастрофа с реактором по производству плутония, которая произошла на западном побережье Англии в 1957 г. (Уиндскэйл, табл. 39.19). Эта катастрофа была вызвана пожаром в активной зоне реактора и вызвала радиоактивные выбросы в окружающую среду из трубы высотой 120 м.
Следующая часть документа