Радіаційне опромінення і його вплив на суспільство

Радіоактивні речовини (РР) досить поширені в природі. Вони перебувають у ґрунті, породах, воді, повітрі, рослинних і тварин організмах.

Радіоактивні речовини не мають специфічного смаку, кольору й запаху, тому вони можуть бути виявлені тільки дозиметричними приладами. Ступінь же їхньої небезпеки залежить від того, які це радіонукліди, їхньої активності, заходів протирадіаційного захисту.

Як відомо, всі атоми складаються з позитивно заряджених ядер і негативно заряджених електронів, що обертаються навколо їх по орбітах. Атом у цілому електро нейтральний. Ядра атомів складаються з нуклонів (протонів і нейтронів).

Протони і нейтрони зв'язані між собою внутрішньоядерними силами. З ростом атомного номера число нейтронів у ядрі починає перевищувати число протонів, що веде до ослаблення ядерних сил і до спонтанного розпаду ядер. Розпад ядер може бути відтворений штучно на прискорювачах і шляхом розподілу в момент ланцюгової реакції.

Радіоактивність - мимовільний розпад радіоактивних ядер, що супроводжується іонізуючими випромінюваннями і зміною атомного номера і (чи) енергетичного стану ядра.

Разом з космічним випромінюванням РР створюють природний радіаційний фон, який у середньому становить 100 мбер/рік (10 мкбер/рік). Величина тла в деяких місцях становить 1000 і більше мбер/рік (Бразилія, Індія, Австралія); разом з тим, вірогідно встановлено, що це не впливає негативно на здоров'я місцевого населення.

До виробництв, на яких може мати місце підвищене опромінення від джерел природного походження працівників належать:

добування корисних копалин (не уранових) у підземних рудниках і шахтах;

добування корисних копалин і мінеральної сировини в наземних умовах (кар'єри, нафторозробка);

переробка корисних копалин та мінеральної сировини з підвищеним вмістом природних радіонуклідів (чорних, кольорових і рідкісних металів, нафти);

фарфоро-фаянсове виробництво;

виробництво фосфорних добрив;

технології, що використовують цирконієві піски;

виробництво тугоплавких матеріалів;

виготовлення та/або використання промислових матеріалів і виробів із сполуками, що містять торій;

технології, пов'язані з виробництвом та/або застосуванням титан-діоксидних фарбників;

використання в будівельній індустрії таких відходів як зола, шлаки, в яких під час згоряння твердого палива зростає концентрація природних радіонуклідів;

виробництва, розміщені в одноповерхових будівлях, підвалах, напівпідвалах і перших поверхах багатоповерхових будинків, де працюють люди за наймом та знаходяться у цих приміщеннях не менше 50% робочого часу.

Крім природний радіаційний фон, людина одержує додаткові дозові навантаження: техногенне тло, (рентгенівські дослідження, перегляд телепередач і т.д.). У середньому сумарне річне опромінення дорівнює 500 мбер. Таким чином, за все життя (у середньому 70 років) людина одержує сумарну дозу в 35 бер. При надзвичайних ситуаціях мирного й воєнного часу радіоактивні речовини, що викидаються у вигляді газів й аерозолів, утворюють радіоактивну хмару, що, переміщаючись в атмосфері по напрямку вітру, викликає радіоактивне зараження місцевості (слід хмари).

Основними видами іонізуючих випромінювань (потік часток і квантів, що перетворюють атоми і молекули в електрично- заряджені частки) є альфа і бета- частки, нейтрони і гама- промені.

Альфа- частки мають малу проникаючу і велику іонізуючу здатність, що зв'язано з їх великою енергією і масою і подвійним позитивним зарядом. Альфа- частки особливо небезпечні для людини при влученні їх усередину організму.

Бета- частки (електрони і позитрони) володіють меншою іонізуючою здатністю, чим альфа- частки, але пробіг їхній у повітрі і проникаюча здатність значно вище.

Нейтрони не мають заряду і, володіючи великою масою, мають високу проникаючу й іонізуючу здатність.

Гама- промені мають високою проникаючий і значно меншою іонізуючою здатність.

За одиницю активності (система СІ) радіоактивної речовини прийнятий Бекерель (Бк) - 1 розпад у секунду. Ця величина дуже незначна. Тому, у якості практичної (позасистемної) одиниці використовується кюрі (Ки) і її похідні. Іонізуючі випромінювання мають радіоактивну енергію, величина якої виміряється дозою радіації.

4.1 Джерела радіаційної небезпеки і їхній вплив на суспільство

Характерною рисою кінця двадцятого сторіччя є поширення масштабів використання радіоактивних речовин у різних областях суспільного виробництва, (енергетику, промисловості, будівництві, медицині і т.п.). У зв'язку з цим, однієї з актуальних проблем сучасності є забезпечення радіаційної безпеки.

До ядерних установок й об'єктів, призначених для поводження з радіоактивними відходами, які мають загальнодержавне значення, належать:

атомні електричні станції;

атомні станції теплопостачання;

дослідницькі ядерні реактори;

об'єкти з переробки радіоактивних відходів (крім установок, що включені до технологічного циклу ядерної установки, або сховища для захоронення радіоактивних відходів);

сховища, призначені для зберігання відпрацьованого ядерного палива (далі ВЯП) або високоактивних радіоактивних відходів РАВ з проектним терміном зберігання понад 30 років (крім установок, що включені до технологічного циклу ядерної установки).

Всі об'єкти, що використовують у своїй діяльності радіоактивні речовини, джерела іонізуючих випромінювань на який при аварія можуть відбутися масові радіаційні поразки називаються радіаційно-небезпечними (РНО).

Радіаційна аварія – будь-яка незапланована подія на будь-якому об'єкті з радіаційною чи радіаційно-ядерною технологією, якщо при виникненні цієї події втрачається контроль над джерелом; є реальне (потенційне) опромінення людей, пов'язане з втратою контролю над джерелом.

Основними причинами аварій є:

1) технічна недосконалість реакторів;

2) знос реакторів через тривалість експлуатації;

3) порушення технологічного процесу і трудової дисципліни персоналом;

4) наслідки НС природного характеру (стихійні лиха: землетрусу, зрушення, розмиви автомобільних доріг і залізничних колій унаслідок тривалих зливових дощів, селевих потоків, повеней і обвалів земної поверхні в результаті обвалення карстових печер і т.п.).

Кожна конкретна аварія на РНО є, як правило, наслідком сукупності декількох причин.

Під терміном "ядерна аварія" мається на увазі виникнення некерованої ланцю­гової реакції (НЛР) поділу ядер урану або плутонію на ядерному об'єкті.

Перша в історії людства НЛР сталася в США в 1945 р. у Лос-Аламоській лабораторії ще до першого випробування атомної бомби в пустелі Аламагоро. Тоді на одному зі стендів фізик-експериментатор проводив планове вивчення впливу відбивача з карбіду вольфраму на величину критичної маси пристрою з двох плутонієвих півсфер загальною масою 6,2 кг. Для точнішого визначення величини він додав у відбивач додатко­вий кубик з карбіду вольфраму. Цей кубик виявився зайвим, і в дослідній збірці виникла НЛР, у розвитку якої встигло розділитися 10¹⁶ ядер плутонію-239, за той час поки експериментатор власноруч не зруйнував пристрій. Тоді він прийняв на себе дозу опромінення 800 Р і помер через 28 днів.

Наступна НЛР сталася в тій самій Лос-Аламоській лабораторії в 1946 р. у подібній ситуації, однак в цьому випад­ку досліджувався вплив на величину критичної маси вже берилієвого відбива­ча. Під час дослідження фізик-експериментатор регулював викруткою зазор між півсферами з плутонію-239. У якийсь момент викрутка в нього випала з рук і півсфери з'єдналися. Через що в збірці виникла НЛР, у якій встигло від­бутися 3 х 10¹⁵ розподілів плутонію-239. Вчений одержав дозу 900 Р і помер через 9 днів.

Із цих випадків і почалася історія ядерних аварій. Із 1944 р. по наш час на різних ядерно-небезпечних об'єктах Західних країн НЛР виникала 18 разів. У СРСР перша НЛР сталася 15 березня 1953 р. при зливанні розчину солей плу­тонію-239 у ємність, де вже було 650 грам плутонію-239. Під час зливу його загальна маса перевищила критичну, опі­сля чого виникла НЛР, у якій устигло розділитися 2 × 10¹⁵ ядер плутонію-239. Два виконавці одержали дози 100 Р и 100 Р. Обоє залишилися живі, хоча і стали інвалідами.

Із 1953 р. по 1987 р. тільки на трьох промислових підприємствах СРСР сталося 13 ядерних аварій. Аналіз обставин цих ава­рій виразно показує, що причинами виникнення НЛР, як на Заході, так і в нас, були дії персоналу під впливом тих або інших «чисто людських» мотивів.

Атомні станції є радіаційно-небезпечними об'єктами. За час їхнього існування в 4-х країнах відбулося більш 300 інцидентів і аварій різних ступенів складності і небезпеки, найбільш великі з них були:

перша відбулася в 1957 році в Англії в м. Уінд-Скейле – викинуті радіонукліди досягли території Норвегії й Австрії;

друга - в 1979 році в США на АЕС у м. Тримайл-Айленді, було викинуто 10% радіоактивних речовин в атмосферу;

третя найбільша аварія відбулася в СРСР в 1986 р. на Чорнобильській атомній електростанції.

Основними джереламипромисловихрадіоактивних відходіві місць їхнього концентрування є:

атомні станції (накопичена 70000 тонн радіоактивних відходів, а в зоні відчуження ЧАЕС знаходиться близько 1,1 млрд. м³):

- об'єкт "Укриття" на ЧАЕС;

- урановидобувна і переробна промисловість (накопичена близько 65,5 млн. т радіоактивних промислових відходів);

- медичні встанови, що використовують джерело іонізуючого випромінювання (ДІВ) для лікування хворих, науково-дослідні інститути, радіологічні лабораторії СЕС й інші підприємства й організації.

- транспорти, яки перевозять радіаційні відходи

На території України розташовано близько 8000 різних установ, організацій, що у своїй діяльності використовують ДІВ переробляють чи радіоактивні відходи.

Щорічно у світі на всіх АЕС утвориться близько 10 тис. тон ВЯП, а всього до 2005р. Світові запаси ВЯП склали близько 260000 тон ВЯП. Існує 2 способи поводження з ВЯП - збереження чи поховання або його переробка.

ВЯП є смертельною сумішшю, що представляє безумовну екологічну погрозу і є потенційним об'єктом для терористичних атак. Радіоактивність ВЯП колосальна. Усього тільки один грам ВЯП обумовлює дозу в 1 рентген на годину на відстані 0,5 м. Для людини абсолютно смертельної є доза в 1 тис. рентген. Це значити, що людина, що знаходиться на відстані 1 метра від 1 кг ВЯП, за 1 годину одержить смертельну дозу радіації.

Бельгія, Болгарія, Тайвань і Швейцарія не розташовують навіть містом для поховання ВЯП.

Переробкою ВЯП у Європі займаються всього 3 країни: Росія, Франція, Великобританія. Разом з тім, переробка ВЯП визнана тупиковим напрямком, тому що в результаті переробка 1 тонни ВЯП утвориться 7,5 тонн твердих й 2200 тонн рідких і газоподібних радіоактивних відходів, що теж потрібно переробляти й зберігати.

Вивозу ВЯП з України в Красноярськ-26 (Росія) не було кілька років. Загальна стратегія України - це довгостроковий зміст ВЯП у наземних сухих сховищах з можливістю подальшого поховання в глибоких геологічних формаціях. Сухе сховище для палива ЧАЕС за 20 років так і не уведено в експлуатацію. На деяких реакторних блоках удалося реконструювати охолодні басейни, збільшивши їхній обсяг. Однак таке рішення врятувало положення не надовго. У підсумку сьогодні 100% відпрацьованого палива зберігається в Україні у при-реакторних басейнах витримки й у пристанційних сховищах.

Їхня ємність обмежена й вона не повною мірою відповідають мірам безпеки.

4.2. Наслідки аварії на ЧАЕС

Чорнобильська катастрофа 1986 року одержала визначення: найбільша катастрофа сучасності, що стала загальнонародною трагедією, що торкнулася долі мільйонів людей на Україні, Білорусії, Росії.У ліквідації наслідків аварії брало участь понад600 тис. чоловік, з їх 340 тисяч – військовослужбовці, понад 3000 - торгових працівників, більш 5000 тис. медичних працівників.

Причиною катастрофи на Чорнобильській атомній станції 26 квітня 1986 р. по офіційним даним з'явилося:

- грубе порушення регламенту експлуатації (проводився несанкціонований експеримент), помноженого на недоліки реактора;

- ненадійність устаткування контрольних приладів, халатне відношення до роботи.

У першу чергу трагедія торкнулася ліквідаторів наслідків аварії і населення в 30-ти кілометровій зоні (надзвичайно небезпечній зоні з щільністю населення 70 чол. на 1 км²). У цю зону потрапили м. Прип'ять, у якому жило 50 тис. чол. і м. Чорнобиль - 12 тис. населення.

Площа водозбірної води, забрудненої радіонуклідами склала 8552 км², а всього з обліком рік, озер - 340 тис. км². Забруднене була велика кількість активна колодязів, що використовувалась, частина з яких довелося закрити (відгородити), а більш двох тисяч піддалися дезактивації. Знову пробурили понад 1000 свердловин для забору питної води.

Загальна площа забрудненнялісів і садів на території України склала1,5 млн. га.Загальна площа забруднених сільськогосподарських угідь склала 3,5 млн. га, а всього 5 млн. га.У місця поховання було вивезено більш 160 тис. м³ радіоактивно забруднених ґрунтів.

У населених пунктах, де відбулося випадання радіоактивних опадів, проводилася дезактивація будинків, господарських будинків ззовні і зсередини.

З метою придушення радіації десятки доріг були заасфальтовані.

За наш час в багатьох районах потужність дози зменшилася і наблизилася до фонових значень 12-18 мкр/г.

Для евакуйованого населення було побудовано заново більш 100 населених пунктів.

Аварія привела до людських жертв. У момент механічного вибуху від механічної травми загинуло 2 людей. Від гострої променевої хвороби (ГПХ) у перші тижні вмерло 28 чоловік. Пізніше діагноз ГПХ був поставлений 145 ліквідаторам наслідків аварії. Усього на території України постраждало 2,5-3,5 млн. чоловік, з їх умерло більш 7 тис. чоловік.

27 лютого 1991 р. був прийнятий Закон "Про правовий режим території, що піддалася радіоактивному забрудненню в наслідок Чорнобильської катастрофи».

Залежно від ландшафтних та геохімічних особливостей ґрунтів, величини перевищення природного доаварійного рівня накопичення радіонуклідів у навколишньому середовищі, пов'язаних з ними ступенів можливого негативного впливу на здоров'я населення, вимог щодо здійснення радіаційного захисту населення та інших спеціальних заходів, з урахуванням загальних виробничих та соціально-побутових відносин територія, що зазнала радіоактивного забруднення внаслідок Чорнобильської катастрофи, поділяється на зони:

1) відчуження - це територія, з якої проведена евакуацію населення в
1986 році;

2) безумовного (обов'язкового) відселення - це територія, що зазнала інтенсивного забруднення довго живучими радіонуклідами, з щільністю забруднення ґрунту понад доаварійний рівень ізотопами цезію від 15,0 Кі/км² та вище, або стронцію від 3,0 Кі/км² та вище, або плутонію від 0,1 Кі/км² та вище, де розрахункова ефективна еквівалентна доза опромінення людини може перевищити 5,0 мЗв (0,5 бер) за рік;

3) гарантованого добровільного відселення - це територія з щільністю забруднення ґрунту понад доаварійний рівень ізотопами цезію від 5,0 до 15,0 Кі/км², або стронцію від 0,15 до 3,0 Кі/км², або плутонію від 0,01 до 0,1 Кі/км², де розрахункова ефективна еквівалентна доза опромінення людини з урахуванням коефіцієнтів міграції радіонуклідів у рослини та інших факторів може перевищити 1,0 мзв (0,1 бер) за рік понад дозу, яка вона одержувала в доаварійний період;

4)посиленого радіоекологічного контролю - це територія з щільністю забруднення ґрунту понад доаварійний рівень ізотопами цезію від 1,0 до 5,0 Кі/км², або стронцію від 0,02 до 0,15 Кі/км², або плутонію від 0,005 до 0,01 Кі/км² за умови, що розрахункова ефективна еквівалентна доза опромінення людини з урахуванням коефіцієнтів міграції радіонуклідів у рослини та інших факторів перевищує 0,5 мЗв (0,05 бер) за рік понад дозу, якові вона одержувала в доаварійний період.