Диссертация (1151556), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Искусственные радионуклиды и источники поступленияв окружающую средуОдним из потенциально основногоисточника радиоактивногозагрязнения природы искусственными радиоактивными изотопами являютсямирные ядерные взрывы в промышленных, а также и испытание взрывов ввоенных целях. Аварии на ядерных объектах различного назначения иядерных реакторах атомных электростанций и отходы других предприятийатомной индустрии; использование радиоактивных материалов в разныхсферах хозяйства, промышленности, областях науки и медицины.С 1945 по 1996 гг.
в мире было произведено более 2000 испытанийядерного оружия. В результате испытаний ядерного оружия в окружающуюсреду поступило около 12,2 млн Ku радионуклид 90Sr и приблизительно 19,5млн Ки137Сs. На поверхность земли в северном полушарии в расчете на 1км2 выпало приблизительно 85 мKu 90Sr и около 135 мKu 137Сs [1].Появление искусственных (техногенных) радионуклидов в биосфересвязано с деятельности человека. В связи с испытанием ядерного оружия и издругих источников в воде, почве и атмосфере появилось дополнительноеколичество искусственных (техногенных) радиоизотопов.
Искусственные16радиоизотопы с почвой, растительностью, водой и воздухом поступают ворганизмживотныхвосновномчерезпищеварительныйтрактидыхательные пути. С продуктами питания животного и растительногопроисхождения, а также с водой и воздухом радиоактивные изотопыпопадают в организм человека.
Разные изотопы обладают различнойспособностью всасываться, распределяться и накапливаться в различныхорганах и тканях организма. Некоторые радиоизотопы, содержащиеся врастениях и продуктах животноводства в небольших количествах, могутпостепенно накапливаться, создавая в организме или в отдельных(критических) органах и тканях концентрации, превышающие допустимыенормы.Всоответствиисгенезисомискусственныхрадионуклидовподразделяют на три группы.Первую группу образуют радиоактивные продукты ядерного деления,возникающие в результате деления атомов ядер 235U, 238U, 239Pu.Основными источниками поступления этих радионуклидов в биосферуявляются испытание ядерного оружия, работы предприятий ЯТЦ и атомнойпромышленности(ядерно-энергетическихустановок,радиохимическихзаводов).Вовторуюгруппувходятпродуктынаведеннойактивации,образующиеся в результате ядерных реакций элементарных частиц (восновном нейтронов) с ядрами атомов стабильных элементов, входивших всостав конструкционных материалов коммуникаций и теплоносителейядерных реакторов, корпусов ядерных боеголовок и т.д.Третьюгруппуискусственныхрадиоактивныетрансурановыеэнергетическихустановкахирадионуклидовэлементы,припредставляютвозникающиеядерныхвзрывахввядернорезультатепоследовательных ядерных реакций с ядрами атомов делящегося материала ипоследующего радиоактивного распада, образовавшихся сверхтяжелых ядер.Радионуклиды этой группы радиоизотопы Np, Pu, Am, Cm и тд.
В основном17альфа – активные и характеризуются очень высокой радиотоксичностью, сбольшим периодом полураспада, отсутствием стабильных изотопныханалогов в природе [33].В 1945 году впервые были изготовлены и использованы в войне сЯпонией первые две атомные бомбы, полностью уничтожившие Хиросиму иНагасаки. В последующие годы в мире наблюдалась гонка ядерныхвооружений и интенсивные испытания атомного и водородного оружия.На протяжение 1945–1980 годов в атмосфере было проведено в обшейсложности 423 ядерных испытаний, а суммарная мощность всех ядерныхвзрывов составила 217,2 мегатонн (мощность взрыва в одну мегатоннуравноценна мощности взрыва одного миллиона тонн взрывчатого веществатротила) [1].В бывшем СССР испытания ядерного оружия проводили в Казахстане,в регионе Семипалатинска, на Устюрте, на Новой Земле. С 1954 по 1962годы в районе Новой Земли было произведено 87 атмосферных и 3подводных ядерных взрыва, среди них самые мощные в мировой практикевзрывы в 58 и 30 мегатонн.
В результате этих испытаний образовалось 15мKu137Сs и 10 мKu90Sr. Основная часть этой радиоактивности былаинжектирована в стратосферу и таким образом, стала «глобальнымвыпадением», часть же сформировала «локальные» и региональныевыпадения в Арктике, в том числе на Кольском полуострове [28, 30].При взрывах ядерных боеприпасов образуется огромное количестворадиоактивных продуктов ядерного взрыва (ПЯВ). Считается, что при взрывев одну мегатонну суммарная активность продуктов ядерного взрывасоставляет 300000 МKu, что по - излучению соответствует примерно300000 тонн Ra.При наземных ядерных взрывах часть ПЯВ выпадает непосредственновблизи места взрыва – это «локальные осадки».
Часть ПЯВ попадает втропосферу (нижний слой атмосферы 10–15 км), где они подхватываютсядующими здесь ветрами и переносятся на большие расстояния от мест18испытания. Находящиеся в тропосфере ПЯВ постепенно, на протяженииближайшей 1-1,5 месяца, выпадают на поверхность земли, загрязняя еерадионуклидами.При взрыве ядерных боеприпасов на большой высоте, а также привзрыве заряда большой мощности (более 1 мегатонны) большая часть ПЯВинжектируется в стратосферу (слой атмосферы на расстоянии 10-50 км),откуда очень медленно, на протяжении многих месяцев и даже лет,переходят в тропосферу, а затем уже выпадают на поверхность земли.
Этотак называемые стратосферные осадки или «глобальные выпадения»,которые загрязняют территорию земного шара повсеместно, не зависимо отместа испытания ядерного оружия [1].В смеси ПЯВ находятся и долгоживущие радионуклиды, средикоторых особую опасность для здоровья людей представляют 137Сs, 90Sr.Как было отмечено выше, среди искусственных, попадающих вокружающую среду в результате ядерных взрывов и радиационных аварий,наибольшую опасность для здоровья людей представляют радионуклиды137Сs и 90Sr.Цезий.
Общепринято считать,137Сs искусственным радионуклидом, ввиду чрезвычайно низкой удельной активности в земной коре природного137Сs – продукта спонтанного деления U239, который колеблется от 3,7 до 370мкБк/кг. В состав продуктов деления входят два радиоизотопа137Сs и134Сs,относящиеся к числу биологически подвижных в сельскохозяйственныхцепочках.
Т1/2137Сs равен 30,17 года, он является - и - излучатель смаксимальной энергией - излучения 1,76 Мэв, - излучения – 1,367 Мэв.При радиоактивном распаде с испусканием - излучения превращается вВа137 короткоживущий (Т1/2=2.552 мин.) - излучатель с энергией 661.6 кэВ.[33]. Поэтому поступление в окружающую среду этого радионуклида связанос использованием атомной энергии.137Сs относится к числу основныхдозообразующих искусственных радионуклидов.19Стронций. Природный стронций состоит из 4-х стабильных изотопов смассовыми числами 84, 86, 87, и 88. Содержание стабильного стронция вземной коре составляет 3,4∙10-2 %. В число продуктов деления входят дварадиоизотопа, стронция90Sr, относящиеся к числу самых биологическиподвижных (Т1/2=28,1 года, - излучатель с максимальной энергией 0,544Мэв), и89Sr, более короткоживущий радионуклид (Т1/2 =50,5 сутки, -излучатель с максимальной энергией 1,463 Мэв) [33].1.3.
Естественно – радиоактивные изотопы ирадиоактивные рядыВнастоящеевремяэкспериментальнымпутемобнаруженрадиоактивный распад у большого количества изотопов, встречающихся вприроде.Все изотопы с атомным номером более 82 являются неустойчивыми ипретерпевают радиоактивный распад, вследствие которого ядра изотоповизменяют свой состав до тех пор, пока из радиоактивных изотопов неполучатся устойчивые изотопы. Изотопы с атомным номером более 82образуют последовательные цепочки или ряды радиоактивных превращений.Существует три ряда радиоактивных превращений: ряд урана, ряд тория иряд актиния, названные по первым элементам, с которых начинается ряд.
Всетри ряда оканчиваются стабильными изотопами свинца. Для полногорадиоактивного равновесия необходимо, чтобы все продукты распаданаходились вместе с238U не менее 10 периодовдолгоживущего изотопа этого ряда234238Uполураспада самогоU, т. е. 2,5 ∙ 106 лет.
Если бы в земнойкоре не происходили процессы миграции изотопов, то радиоактивноеравновесие всегда существовало бы, так как время, прошедшее послеобразования указанных изотопов и земной коры, в которой они содержатся,превосходит 2∙109 лет. Для ряда минералов и пород, содержащих уран иторий,миграцияявляетсяничтожнойипоэтомутамдостигнуторадиоактивное равновесие.20Тщательно проводимые измерения показывают, что процентный составдолгоживущих изотопов всех элементов в различных природных веществах внастоящее время практически одинаков и соответствует процентномусоставу соответствующих изотопов в падающих на Землю метеоритах. Этотфакт говорит о том, что соответствующие долгоживущие изотопыобразовались одновременно на Земле и в солнечной системе или за время,малое по сравнению с периодом их распада.
В противном случае в различныхприродных веществах, образовавшихся в условиях Земли и солнечнойсистемы, процентный состав различных долгоживущих радиоактивныхизотоповбылбыразличнымвследствиеразличнойскоростиихрадиоактивных превращений и уменьшения с течением времени доликороткоживущих изотопов. На основании того что с течением времениизотопный состав радиоактивных изотопов изменяется, можно с достаточнойточностью определить возраст образования земной коры.
С наибольшей206точностью этот возраст определяется по соотношению207Pb иPb –конечных стабильных продуктов распада двух радиоактивных рядов: ряда238U и ряда235U. Исходные изотопы рядов238U и235U имеют различныепериоды полураспада соответственно 4,5∙109 лет и 7,13∙108 лет, вследствиечего, с течением времени отношение активностей235238U иU непрерывнопадает и постоянно уменьшается соотношение между содержанием изотопов207Pb и206Pb. Так какобразование207235U распадается быстрее, чем238U, то в итогеPb будет происходить быстрее, чем образование206Pb,получающегося вследствие цепочки распада 238U. Поэтому с течением времени будет непрерывно увеличиваться отношение количествсвою очередь отношение количеств235U и238207Pb и206Pb.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
