Ю. Одум - Основы экологии (1975) (1135319), страница 166
Текст из файла (страница 166)
Выпавшие радиоактивные осадки (особенно ЭАЯГ и ПИСЭ) могут дойти и на самом деле доходят по пищевой цепи до человека, хотя их концентрация в тканях человека в общем никогда не бывает такой высокой, как у овец и оленей. Человека несколько защищает его положение в пищевой цепи и процессы приготовления и обработки пищи, при тл, !т.
РАдиАционнАя экология ТАБЛИЦА 60 Сравнение содержания стронция-90 (из радиоактивнык осадков) на разных трофических уровнях в двух сильно различающихся зкосистемак в Англии в 1666 г. (Брайан и др.. /Н67) Пастбмще в долине !коркчневый суглннок, ри 6,6) Пастбкще ка холме !кнелый торфяник, рн 4.3) Содержание Зааг содержанке зааг козффнцн. ент накал.
лепна! козффнцк. ект какапленмя! пкк/г ~ пКн/г сухого ~ кальция вещества ~ пКн/г ~ пКк/г сухого кальция веществе ~ Почва (средняя мощность 1О см) 0,112 800 1 0,038 2,6 1 Злаки 2,5 2100 21 0,250 41 б,б Кости овец 80 160 714 4,4 8,7 115 Отнащенне количества изотопа з ! г среды !почвы) к количеству в ! г биологического матеркзла. ТАБЛИЦА 6! Сравнение концентраций цезия-/37 (из осадков) у виргинского оленя с прибрежной равнины и близ гор Пидмонт в Джорджии и Южной Каролине (Дженкинс и Финдлей, 1966) ззтСз, в пКн на ! кг сырою веса среднее к стандарт- кая ощнбка! Чнсла оленей Район диапазон Низменная прибрежная рааннна 'Пидмонт 2,076 †,818 0,250 †,821 18,039-!-2,359 3,007ь0,968 25 25 ' Разлнчне между райанамн нмеет азтз.ный уровень значнмостн.
6. УНИЧТОЖЕНИЕ ОТХОДОВ Несмотря на всю серьезность проблемы осадков, потенциально еще более серьезной является проблема уничтожения отходов, образующих.ся при использовании атомной энергии в мирных целях. Экологическим которых некоторые из загрязнителей удаляются. Однако в 1965 г. в арктических и субарктических районах (например, на Аляске н в северной части Финляндии), население которых питается мясом северных оленей или карибу, концентрация цезия-137 в организме человека составляла, согласно Хенсону и др. (1967) и Миеттинену (!969), от 5 до 45 пКИ на 1 кг веса (=5000 — 45 000 ПКи/кг); это так же много, как у оленей с прибрежной равнины.
Северные олени и карибу стали сильно радиоактивными, питаясь подушковндной растительностью. Таким образом, некоторь!е популяции людей получают внутреннее облучение в заметно более высоких дозах, чем фон, хотя никто не знает, насколько это опасно, В !965 г. содержание стронция-90 в костях детей составляло в США 4 — 8 пКи на 1 г кальция (Комар, 1965). Неоднократные обследования, проведенные в последующие годы, показали, что это количество не увеличивается. И опять-таки, хотя нельзя утверждать, что такое небольшое содержание радиоактивного стронция опасно, можно быть уверенным, что, как и при многих других «стрессах от загрязнения», ни к чему хорошему это привести не может! ЧАСТЬ К ПРИКЛАДНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ аспектами уничтожения отходов не уделяется достаточного внимания„а между тем именно онн представляют собой лимитирующий фактор для полного использования атомной энергии.
Как утверждают Вайнберг и Хеммонд (1970), ядерная энергия «по существу неисчерпаема», но преградой на пути к очень широкому получению такой энергии являются, возникающие прн этом побочные воздействия на окружающую среду. Это еще одно выражение принципа, сформулированного в гл. 16: человека лимитирует не энергия сама по себе, а последствия загрязнения, порождаемого эксплуатацией источников энергии. Обычно рассматривают трн категории радиоактивных отходов: 1.
Высокоактивные отходы. Жидкости или твердые вещества, которые необходимо хранить, так как они слишком опасны, для тогочтобы их,можно было выбросить в биосферу. Прн расщеплении каждой тонны ядерного горючего образуется около 400 л таких высокоактивных отходов. В 1969 г. в 200 подземных контейнерах на четырех полигонах Комиссии по атомной энергии США хранилось 300 10« л таких отходов. Ежегодно требуется 60000 м» емкостей для новых отходов; эта цифра будет возрастать по мере увеличения производства ядерной энергии. Среди других способов избавления от отходов рассматриваются следующие: 1) превращение жидкостей в инертные твердые вещества (керамику) для захоронения в глубоких геологических горизонтах; 2) хранение жидких и твердых отходов в глубоких соляных шахтах.
Проблема осложняется тем, что высокоактивные отходы выделяют большое количество тепла, которое может расплавить стены соляных шахт нли вызвать небольшие землетрясения, если оно выделяется в разломах определенных типов. 2. Низкоактивные отходы. Жидкости, твердые вещества и газы, обладающие очень низкой активностью, но занимающие слишком много. места, чтобы хранить их целиком, Поэтому их приходится рассеивать в Окр1ужающей среде, но таким образом и в таких количествах, чтобы эта радиоактивность не вызывала ощутимого повышения фона и не концентрировалась в пищевых цепях.
3. Отходы с промежуточной активностью. Их активность достаточно высока, чтобы вызвать местное загрязнение, но достаточно низка, чтобы можно было отделить высокоактивные или долгоживущие компоненты, а с основной массой обращаться как с низкоактивными отходами. Цикл уранового горючего на электростанциях состоит из следующих аз: 1) добыча и измельчение; 2) очистка (химические реакции); ) обогащение (повышение относительного содержания урана-235); 4) изготовление ядерных топливных элементов; 5) загрузка ядерного топлива в реактор; 6) регенерация расщепленного горючего; 7) захоронение или другой способ хранения отходов. Хотя большая часть радиоактивных отходов образуется в реакторе, наиболее трудны те проблемы переработки отходов, с которыми приходится сталкиваться при регенерации (фаза 6), когда продукты деления (см.
табл. 59, В) удаляются из отработанных топливных элементов. Регенерационные установки н места захоронения расположены в разных местах вне собственно атомной электростанции. Это означает постоянную опасность аварий, возможных при перевозке отработанных элементов или высокоактивных отходов. Отходы с низкой и промежуточной активностью возникают также в непосредственной близости от реактора (особенно прн утечках илн поломках), а также при добыче и изготовлении топлива. Таким образом, на всем протяжении цикла существует постоянная угроза радиоактивного загрязнения среды.
Чтобы свести эту угрозу к минимуму, около атомной станции должны быть отведены обширные участки земли, особенно для 5, 6 и 7-й фаз. Необходим, в частности, достаточно обширный уча- ФЛ 11 РАДИАЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ сток для захоронения в грунт, так как на каждые 1500 м' высокоактввных отходов или иа 3000 ма отходов с низкой или промежуточной активностью требуется примерно 0,5 га. Такие участки должны постоянно находиться под наблюдением, чтобы исключить возможность заражения поверхностных и грунтовых вод и воздуха (фиг. 228). Позже мы рассмотрим требования к суше и воде в месте расположения атомной станции и переработки ее отходов. До тех пор пока делящиеся материалы (уран, торий, Фвг. 22к Захоронение в грунт высокоактивных плутоний и др ) будут исполь- жкдккх отходов ка Ханфордском заводе зоваться в качестве источника (оРаУЯ, парк~9 к смит,!966) ЭНЕРГИИ, фаКтОраМИ, ЛИМИтн- П,',""„',"," "Рем''аеек* ' """"" 'Г """ """""" рующими использование теоретически «неисчерпаемых» источников атомной энергии, будут оставаться большие количества отходов от продуктов деления (те же самые радиоактивные изотопы, которые присутствуют в осадках) плюс следовые количества расщепляемых материалов, Будет накапливаться очень много «мегакюри» радиоактивных изотопов с большими периодами полураспада (взБГ, 1згСз, 'з»1, "Тс, "зРц з'еРИ з"Агп, з'зАш, з"Сш).
Ожидается, что используемые сейчас реакторы в ближайшие 15 — 20 лет будут заменены реакторамиаразмножителями, в которых при каталитическом сжигании урана-238, тория-232 и, может быть, лития-6 будет происходить самовосстановление делящихся материалов (Вайнберг и Хеммонд, 1970). При этом значительно снизятся потребности в горючем, но это не решит проблемы уничтожения отходов.
Предполагается, что когда. нибудь станет возможным использование энергии синтеза (гл. 15, равд. 2). С продуктами деления тогда было бы покончено, но увеличилось бы количество веществ с наведенной активностью, в частности трития, который мог бы загрязнить гидрологический цикл в глобальном масштабе. Паркер (1968) подсчитал, что «если бы все атомные станции работали на 1реакцин термоядерного синтеза, то в результате образовавшегося в энергетике трития доза загрязнения для всего земного шара к 2000 г. достигла бы недопустимого уровня!» Дополнительное обсуждение проблемы радиоактивных отходов см.
Фокс (1969). Если бы радиоактивные отходы не лимитировали использования атомной энергии, то лимитирующим фактором стали бы тепловые отходы или, что более вероятно, сочетание тех и других отходов создавало бы предельные ограничения со стороны загрязнения. То, что сейчас называют телловогм загрязнением, будет становиться все более серьезной проблемой, так как, согласно второму закону термодинамики, при любом превращении одной формы энергии в другую в качестве побочного продукта образуется бесполезное тепло (гл. 3, равд. 1). Переход от минерального горючего к атомному до некоторой степени уменьшает загрязнение воздуха, но при этом возрастает загрязнение воды, особенно тепловое.
Так, при производстве 1 кВт ч электроэнергии на тепловой станции тепловые отходы в атмосферу и в воду, используемую для охлаждения, составляют соответственно 400 и !35 ккал, а на современной чАсть а. прикладные и технолОГические Аспекты эколОГии атомной электростанции — 130 и 1900 ккал. Таким образом, атомная электростанция средних размеров, производящая 3000 МВт электроэнергии, производит также тепловые отходы с интенсивностью свыше 5 10з ккал/ч. Охлаждающая способность поверхности воды варьирует в зависимости от ветра и температуры воды от 7 до 36 ккал в 1 ч на 1 мз нэ каждый градус (1'С) разницы между температурой воды и воздуха. Следовательно, для рассеяния тепла требуется большая водная поверхность, что-то порядка 0,6 га на 1 МВт в местностях с умеренным климатом, или 1800 га на электростанцию мощностью 3000 МВт.
В одном отчете' в 1970 г. рекомендовалось каждой атомной электростанции мощностью 2400 МВт отводить 450 га для самой станции и хранения радиоактивных отходов и около 3000 га водной поверхности для охлаждения. Соответственно если выбрать второй вариант стратегии уничтожения отходов (гл. 16, равд. 4), то для каждой электростанции умеренных размеров придется отвести площадь минимум 4000 га. Это соответствует концепции зоны переработки отходов (фиг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
