Радионуклиды антропогенного происхождения, обусловленные испытаниями ядерного оружия

Наибольшее количество радионуклидов искусственного происхождения, несомненно, попало в окружающую среду в результате ядерных испытаний. Согласно рис. 8.6 самые интенсивные инжекции радионуклидов происходили[1] [2] в —1958 и —1962 г. Прошло много времени, и большинство последствий должно проявиться. Все жаркие дебаты и множество книг на тему ядерной зимы ушли в прошлое. На первый план в радиационном отношении вышли другие проблемы. Однако никакие новые проблемы нельзя адекватно оценить, не зная экологических последствий прошлых, более фундаментальных событий.

Основное воздействие, несомненно, оказали испытания в открытых средах. В результате взрывов образовывались смеси более 200 радионуклидов, принадлежащих 35 элементам. В большинстве это были короткоживущие радионуклиды. Суммарный выход радионуклидов, вызывающих определенное беспокойство, представлен в табл. 8.2. Те радионуклиды, которые оседали затем на землю, образовывали то, что обычно называют глобальными выпадениями (global fallout). В связи с этим в 1950-х гг. были созданы национальные, охватывающие и океаны, сети станций наблюдения. Сначала основной их задачей была оценка типа взрывов и их мощности, затем центр тяжести сместился к изучению воздушного переноса продуктов взрывов и к проблемам загрязнения окружающей среды. Тогда, когда создавались такие станции, не были достаточно развиты методы идентификации радионуклидов, основанные на сцинтилляционных детекторах и тем более на полупроводниковых. Как следствие, не было простых и надежных методов регистрации 137Cs, поэтому в основу сети наблюдения была положена регистрации 90Sr, которая дополнялась измерениями 89Sr и 95Zr. В результате, хорошо известные карты выпадения 90Sr используются как индикатор загрязнения окружающей среды продуктами ядер- ных взрывов. Начиная с 1960-х гг., распространение получили и методы картографирования выпадений 137Cs и 1311.

Что касается локальных выпадений, то по сравнению с выпадением других поллютантов или радионуклидов из других источников для выпадений после ядерных взрывов существует свой специфический источник неоднородности состава осадков на небольших расстояниях от эпицентра. Известно, что ~29 % мгновенных осколков деления — это благородные газы. Например, с большой вероятностью образуется 90Кг, который с Г1/2 = 32 с превращается в 90Rb, а последний с ^1/2 = 158 с превращается в 90Sr. Следовательно, как в возникшем огненном шаре и грибовидном облаке, так и в выпадениях, близких к эпицентру, относительное содержание 90Sr может быть уменьшенным, так как полное его количество только формируется.

Таблица 8.2

Радионуклиды, образованные и глобально рассеянные в атмосфере в результате ядерных испытаний в открытых средах

Радионуклид

Период

полураспада

вд, %

нв,

ПБк-Мт-1

Выход®,

ПБк

Выпадения за все годы, ПБк

зн

12,33 года

740

186 000

14С

5 730 лет

0,85®

213

54Мп

312,3 дн.

15,9

3 980

1299

sspe

2,73 года

6,1

1530

907

89ST

50,53 дн.

3,17

730

117 000

5600

90Sr

28,78 лет

3,50

3,88

622

612

91Y

58,51 дн.

3,76

748

120 000

7900

95ZT

64,02 дн.

5,07

921

148 000

9900

Окончание табл. 8.2

Радионуклид

Период

полураспада

ВД, %

НВ,

ПБк-М'г1

Выход3,

ПБк

Выпадения за все годы, ПБк

103Ru

39,26 дн.

5,20

1540

247 000

9900

6Ru

373,6 дн.

2,44

76,0

12 200

5890

12SSb

2,76 лет

0,40

4,62

741

540

131]

8,02 дн.

2,90

4 210

675 000

5300

137CS

30,07 лет

5,57

5,90

948

919

14°Ва

12,75 дн.

5,18

4 730

759 000

9900

141 Се

32,50 дн.

4,58

1 640

263 000

7900

144Се

284,9 дн.

4,69

191

30 700

11 494

239ри

2,41-104 лет

6,52 -

240Ри

6563 лет

4,35“

24Фи

14,35 лет

1,42“

Применение: ВД — усредненный выход продуктов деления, нормированный на 200 %. НВ — выход радионуклида, нормированный на мощность взрыва в 1 Мт, для деления или термоядерного синтеза в зависимости от радионуклида (НКДАР 2000).

а Выходы соответствуют полной выделившейся энергии: в результате деления — 160,5 Мт и в результате синтеза — 250,6 Мт. Сюда не включены выбросы, связанные с локальными и региональными выпадениями.

6 Для простоты предполагается, что все количество 14С обусловлено термоядерным синтезом, инициирующим реакцию 14N(n, р)14С. В результате термоядерного синтеза образуется в ~6 раз больше нейтронов, чем при делении при том же энерговыделении.

“ Оценено по количеству 90Sr, выпавшего на Землю.

Кроме того, анализ выпадений на местах показывает зависимость их состава от периодов полураспада, химических свойств, метеорологических и многих других факторов. Очевидно, что чем больше мощность взрывов, тем меньше короткоживущих радионуклидов осядет на поверхности Земли и окажет воздействие на биоту. Из табл. 8.2 мы видим, например, что менее 1 % от полного количества 1311, инжектированного в атмосферу, возвращалось к поверхности Земли. В то же время для 90Sr, 137Cs и изотопов плутония это значение > 90 %.

Если мы говорим о последствиях испытаний, то должны разделять локальные, региональные и глобальные последствия. Что касается локальных последствий, то изначально всеми государствами для этих испытаний выбирались те территории, которые были наименее населены и имели наименьшее значение в хозяйственном отношении. Население, конечно, отселялось из близлежащих поселений. Однако определение термина «близлежащий» и реальное отселение не всегда проводились удачно. Непредвиденному облучению подвергалось население, живущее в подветренном направлении, обычно в восточном.

Уже первый взрыв 16 июля 1945 г. в штате Нью-Мексико показал, что радиоактивные частицы, образовавшиеся от взрыва, попав на стадо коров, пасущихся в 32 км от эпицентра, вызвали у них ожоги на коже. В США была проведена реконструкция доз, полученных населением, проживающим вокруг полигона в штате Невада, где с 1951 по 1962 г. было проведено около 100 испытаний с мощностью по делению ~1 Мт. Это затронуло —180 тыс. человек, и в 1980-е гг. были развернуты работы по реконструкции дозовых нагрузок. Максимальные значения эффективной дозы составили 60—90 мЗв у 45 человек. У пяти человек, потреблявших молоко от своих коров, воздействие на щитовидную железу составляло > 3 Гр. Суммарная коллективная доза составила —470 чел.-Зв. Для населения западных штатов коллективная доза на щитовидную железу составила —1,4-105 чел.-Гр, а для населения США в целом--4-106 чел.-Гр. Достоверно оценить последствия

воздействия на щитовидную железу через большой промежуток времени невозможно. Взрывы произвели также значительное воздействие на ландшафты, но это было в значительной мере обусловлено проводившимися там позднее мирными взрывами.

Что касается нашей страны, то наибольшие региональные последствия имеются от испытаний на Семипалатинском полигоне, где было проведено 456 испытаний, включая 86 атмосферных и 30 наземных. Значительная часть продуктов взрывов уносилась в восточном и северо- восточном направлениях — в Алтайский край и далее.

Наиболее существенными последствиями сопровождались первое испытание 29 августа 1949 г. и первое термоядерное испытание 12 августа 1953 г., когда в результате резко изменившейся метеорологической обстановки сильными радиоактивными выпадениями были накрыты несколько населенных пунктов в Угловском районе Алтайского края. Суммарная доза для населения края в 1,9 млн человек оценивается —42 000 чел.-Зв. По расчетам 1990-х гг. наибольшему воздействию от внешнего облучения подверглись жители населенных пунктов: Оболенский лесхоз — средняя доза —1,35 Зв, Тополиное — 1,2 Зв и Беленькое — 0,9 Зв. Это значительно больше дозы от всех испытаний для населения всех прилегающих районов Казахстана, которая составила 3000—4000 чел.-Зв.

Все оценки последствий испытаний на Семипалатинском полигоне, выполненные до начала 1990-х гг., были очень противоречивыми. Достаточно достоверные оценки стали появляться после начала 1990-х гг. и в значительной мере связаны с тщательным анализом истории загрязнения этих мест 137Cs. Такой подход, как известно, широко использовался при оценках доз облучения жителей населенных пунктов штата Юта, полученных в результате ядерных испытаний на полигоне в Неваде.

Среди других мест мы выделим Маршалловы острова и Австралию. Что касается Маршалловых островов, то мы уже упоминали о взрыве «Bravo» 28 февраля 1954 г., проведенном на атолле Бикини. Этот, вероятно, самый «грязный» взрыв сопровождался выпадением неожиданно большого количества радиоактивных осадков и на больших расстояниях, например в районе Токио. Наиболее пострадали население двух атоллов Ронгелап и Аилингинаэ, находящихся на расстоянии —210 км востоку от Бикини, и моряки рыболовной шхуны «Счастливый Дракон». Все они оказались накрытыми радиоактивными осадками. Что касается населения атоллов, то были предприняты меры по его отселению. Тем не менее население Ронгелап — 67 человек получило дозы[3] —1,9 Зв, а население атолла Аилингинаэ — по —1,1 Зв. Облучение щитовидной железы на Ронгелап, в среднем, составило: 12, 22 и 52 (максимум 200) Гр для взрослых, детей и младенцев соответственно. Находящиеся дальше на запад на атолле Ронгрик американцы, обслуживающие испытание, получили по —0,8 Зв. Что касается 23 японских рыбаков шхуны «Счастливый Дракон», то они за счет внешнего облучения получили дозы от 1,7 до 6 Зв, в основном в первый день, дозы на щитовидную железу составляли 0,8— 4,5 Гр.

В период между 1954 и 1957 гг. часть жителей вернулась на Ронгелап. Правительство США обещало провести работы по реабилитации территории атолла, но не выполнило своих обещаний. В 1985 г. корабль Гринпис «Воин радуги» провел повторную эвакуацию жителей атолла Ронгелап.

В 1990-х гг. были проведены оценки загрязнения атоллов с целью определения возможности возвращения на них аборигенов. Облучение тех, кто вернулся на Ронгелап в период между 1954 и 1957 г., согласно НКДАР-2000, составило 20—30 мЗв за счет внешнего облучения на протяжении следующего 20 летнего периода и 20—140 мЗв — за счет внутреннего. Ожидаемые эффективные дозы для тех, кто вернулся бы на Бикини и Эниветок в 2000 г., составили бы 4 мЗв при питании смесью местных и привезенных продуктов и 15 мЗв — при питании только местными продуктами.

Испытания на атолле Рождества и острове Джонстона проводились в атмосфере и сопровождались ограниченными выпадениями. Прошли годы, и на атолле Киритимати (так теперь называется о-в Рождества) выращивают на экспорт бананы. Киритимати, Ронгелап и Бикини стали модными туристскими объектами, особенно для тех, кто увлекается подводным плаванием и рыбалкой.

Что касается Австралии, то здесь есть оценки доз только для всего населения страны. Средняя доза от всех испытаний составила —70 мкЗв,

а коллективная--700 чел-Зв. В экологическом плане существенными

являются локальные последствия от испытаний, производившихся с целью обеспечения безопасности оружия. Эти испытания привели к распылению 239Ри в пустыне Маралинга. Пустыня является одним из самых засушливых мест на Земле и практически не заселена. 239Ри остается на поверхности и переносится ветрами. Это единственное место в мире, где проживающий там человек мог получать значительную дозу за счет ингаляции плутония. Проведение там мероприятий по реабилитации территорий привело в 2015 г. к началу превращения этих мест в туристский объект.

  • [1] Государством, обладающим ядерным оружием, считается то, которое произвелои взорвало такое оружие или устройство до 1 января 1967 г. (т. е. СССР, США, Великобритания, Франция, Китай).
  • [2] В 1958 г было проведено 91 испытание с суммарной мощностью, обусловленнойделением, 26,5 Мт, а в 1962 г. было 118 испытаний и 71,8 Мт обусловлено делением.
  • [3] В основном от короткоживущих радионуклидов.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >