61 влияние радиационных воздействий на экологию земли и

экология
ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
НА ЭКОЛОГИЮ ЗЕМЛИ И ЧЕЛОВЕКА
В.В. Горбачев
Московский государственный университет печати
THE INFLUENCE OF RADIATION IMPRECATIONS ON EARTH
AND HUMAN ECOLOGY
V.V. Gorbachev
В статье рассмотрены проблемы, связанные с радиационными воздействиями на природу и человека в результате использования объектов ядерной энергетики, испытаний ядерного
оружия и накопления радиоактивных отходов.
The article considers problems, connected with the influence
of radiation on nature and man as a result of nuclear energetics use,
experimentation of nuclear weapons and nuclear waste buildup.
В XX веке возникла созданная только человеком
угроза радиоактивного загрязнения окружающей
среды за счет развития ядерной энергетики, испытаний ядерного оружия и накопления радиоактивных отходов [4, 6, 8, 9]. В настоящее время в
мире нет ребенка, в костях которого не содержалось
хотя бы небольшого количества радиоактивного
стронция- 90, накапливаемого в процессах ядерной
технологии. Предполагается, что к середине XXI века
масса радиоактивных элементов в объектах биосферы возрастет в 10 раз.
Большой урон для экологии России нанесли
ядерные испытания. На российских полигонах произведено более 780 поверхностных, атмосферных и
подземных ядерных взрывов. 476 из них осуществлено в Казахстане, 132 – на северном полигоне
Новая Земля, включая испытания сверхмощной
водородной бомбы в 1961 г. 183 ядерных взрывов
произведенных в атмосфере, значительно ухудшили
экологическую обстановку на Крайнем Севере и
Алтае [6, 8].
По официальным данным ООН, с 1945 по 1998
годы в атмосфере, под водой и в земной коре был
взорван 2071 ядерный заряд. Из них 1100 подземных
и 800 в атмосфере. Кроме испытаний, объявленных
официально, различные государства взорвали еще
почти 500 зарядов в атмосфере и около 1300 под
землей по собственным программам. Последствия
всех испытаний в течение 1945–1998 годов по их
результатам можно сравнить с ограниченной ядерной войной.
В 1958–1963 гг. ядерные взрывы вызвали
глобальное загрязнение Земли стронцием–90 и
цезием–137, и поскольку максимальное количество
мощных взрывов было произведено в северном
полушарии, то более 80% радиоактивных осадков
вылилось именно в северных широтах планеты.
Главным источником радиоактивного загрязнения явились испытания ядерного оружия в
атмосфере и ядерные производства по получению
плутония. В настоящее время плутоний обнаруживается в пробах почв, воздуха, растений, тканей и
органов людей практически во всех регионах Земли.
В атмосферу было выброшено более 8 тонн в виде
отдельных молекул оксидов и твердых частиц, содержащих молекулы плутония, размерами от сотых
долей до десятка микронов. В атмосфере эти частицы
переносятся в любую точку планеты и постепенно
оседают на ее поверхность. При распылении одного
килограмма плутония возникает опасная радиационная зона в радиусе 13 км (531 км2). Плутоний
является наиболее опасным загрязнителем.
Ядерные производства по получению плутония
и загрязнения среды при хранении жидких РАО и
в целом при переработке РАО также значительно
ухудшают экологию соответствующих регионов.
Примерами могут служить загрязнения поймы
Енисея радионуклидами на протяжении 900 км в
результате производства оружейного плутония в
Красноярске и загрязнение подземной среды в результате закачки в нее жидких РАО в Томске [6, 8].
Наибольшую опасность представляют предприятия ядерно-топливного цикла с радиохимическим
производством. Сегодня в нашей стране действует
12 предприятий ядерно-топливного цикла, из них
3 – с радиохимическими производствами. В течение
40 лет на радиохимических заводах произошло более
20 серьезных аварий [9].
Продукты ядерного взрыва, осаждавшиеся из
облаков, радиоактивно загрязняют местность на
протяжении сотен и тысяч километров. Особенно
велики загрязнения при наземных взрывах. При
серийных взрывах 1950–1970 годов в Северном
полушарии образовалась зона с суммарной дозой
гаммаизлучений 40–100 бэр почти по всему Северу
Европы, Азии и Северной Америки. Загрязнение
местности долгоживущими радиоактивными изотопами стронция–90 и цезия–137 составило 0,3–1,3
кюри на квадратный километр. Продолжительность
активного загрязнения радиоактивными элемента-
ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
2007/1
61
экология
ми определяется временем распада половины изотопов. Время полураспада для цезия–137 составляет
30,2 года, стронция–90 – 28,5 года, плутония–239 –
24400 лет, радона–222 – 3,8 суток.
Ядерное оружие, испытанное на полигонах в
1945–2000 годах, наряду с ядерными технологиями
больших энергий, применяемыми во всех регионах
мира, возбудил долговременные катастрофические
климатические, геодинамические и экологические
процессы. Массированные мощные подземные
ядерные заряды с малыми временными промежутками изменили климатический, сейсмический
и вулканический режимы планеты. Загрязнения
атмосферы продуктами вулканических, промышленных и ядерных выбросов привели к снижению
среднесуточных температур на поверхности суши
и к повышению у вод морей и океанов.
Кроме того, при наземных ядерных взрывах
в атмосферу выбрасывается огромное количество
грунта (около 5000 тонн на одну килотонну мощности заряда). До 400 тонн грунта при этом плавится
и влияет на оптические и радиоактивные свойства
атмосферы. При достаточном количестве влаги они
формируют радиоактивные дождевые облака. А при
высокой сухости воздуха происходит его разогрев
и дальнейшее иссушение, что уменьшает количество осадков в районах развития радиоактивных
аэрозольных шлейфов в атмосфере. Это вызывает
многолетние климатические изменения (засухи,
наводнения, сокращения горных оледенений, ураганные ветры и т.д.) и возникновение тектонических
землетрясений и вулканической деятельности и
реально влияет на экологию Земли [10].
Кроме военнополитического аспекта создания
ядерного оружия, основные проблемы радиационной опасности связаны с безопасностью эксплуатации объектов атомной энергетики и промышленности, возможных (в ряде случаев катастрофических)
аварий на них, переработкой ядерного топлива (ЯТ)
и хранения радиоактивных отходов (РАО).
По данным МАГАТЭ во всем мире к настоящему времени на атомных электростанциях (АЭС)
эксплуатируется более 430 энергоблоков общей
мощностью около 34440 ГВт, и строятся еще 83
реактора. В целом 17% произведенной общемировой электроэнергии создается за счет АЭС [9]. Накопленный опыт эксплуатации ядерных реакторов
составляет около 7650 реакторов/лет.
В России действует 29 энергоблоков на 9 АЭС,
и практически все они расположены в густонаселенной европейской части страны. В 30-километровой
зоне этих АЭС проживает более 4 млн. человек. Надо
отметить, что функционирование действующих
АЭС в нашей стране по данным [8] не обеспечено достаточно обоснованием их безопасности и
анализом возможных последствий. Вызывает озабоченность (как и в случае с Чернобыльской АЭС)
близость мощных АЭС к крупным городам страны,
например Ленинградской АЭС. В Москве находит-
62
ся 9 действующих исследовательских реакторов с
комплексом ядерных установок, испытательных
стендов, различных лабораторных установок, плавильных печей для ураносодержащих материалов
и т.д. Сосредоточение их (всего с ядерными установками около 50 атомных объектов) в условиях
многомиллионного столичного города – случай
уникальный в мировой практике [1].
Долгое время до создания НПО «Радон» проблема захоронения РАО приводила к резкому ухудшению радиоэкологической обстановки. Часть отходов
вывозилась за пределы МКАД в лесные массивы и
закапывалась без какойлибо дезактивации. Поэтому
в Москве и ближайшем Подмосковье образовалось
большое количество несанкционированных и нигде
не зарегистрированных мест захоронения РАО различной степени опасности [8].
Всего с момента начала эксплуатации атомных
станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности.
Наиболее характерные из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в
1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС
ТриМайлАйленд (США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (СССР).
Техногенные катастрофы, связанные с ядерной
энергетикой, типа аварии на Чернобыльской АЭС,
ставшей самой крупной катастрофой современности и затронувшей судьбы миллионов людей,
приобретают планетарный характер, а их отдельные
последствия еще не известны и не поняты до конца.
Радиоактивному загрязнению по цезию–137 более
1 Кч/км2 подверглась территории 19 субъектов РФ
общей площадью около 60 тыс. км 2, на которых
проживало почти 3 млн человек, в том числе более
600 тыс. детей. Ликвидация последствий этой аварии потребовала беспрецедентной в мирное время
мобилизации сил и ресурсов. Анализ радиационной безопасности показал, что в настоящее время
вероятность аварий, подобной Чернобыльской, на
АЭС с реакторами типа РБМК, ВВЭР–440, на промышленных и ряде исследовательских реакторов,
составляет по оценкам экспертов 10–3 реакторо-лет
при нормативной величине 10–6–10–7 реакторо-лет,
что на 3–4 порядка выше [9].
Значительную радиационную опасность представляют отходы ядерных технологий. Основной
проблемой радиоактивных отходов ядерных технологий является накопление отработанного ядерного
топлива (ОЯТ). Объемы отходов постоянно растут,
а мощности по их переработке и утилизации остаются неизменными. Сейчас во всем мире имеется
более 100 тыс. тонн непереработанного ядерного
топлива. Ежегодно выгружается из реакторов еще
10 тыс. тонн. По данным США переработка их будет
стоить более 260 миллиардов долларов. К 2000 г. в
России накоплено более 10 тыс. тонн отработанного ядерного топлива, общей активностью свыше
4 млрд Кюри.
ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
2007/1
экология
В результате в хранилищах на АЭС РФ отработанного топлива находится в среднем 1,5–2
раза больше, чем ядерного топлива в активных
зонах реакторов, а на Белоярской, Билибинской,
Ленинградской и Курской АЭС – в 3–4 раза больше,
с общей активностью отработанного топлива в 6–8
раз выше, чем в работающих активных зонах. Проблемы с ОЯТ требует особого внимания, так как они
в ряде случаев приводят, по существу, к крупным
радиационным катастрофам [8]. Первая из них в
нашей стране произошла в результате сброса предприятием «Маяк»неочищенных радиоактивных
отходов в р. Течу в 1949–1951 гг. и из нее в речную
систему Исеть – Тобол – Северный Ледовитый океан.
За 40 лет радиационному воздействию подверглись
124 тыс. чел. На том же предприятии нарушения
технологической дисциплины, недостаток опыта и
информации в сочетании с жесткой целевой установкой создания атомного оружия в сжатые сроки
привели к облучению персонала, особенно в первые
годы осуществления атомного проекта [2]. Всего
за 40 лет 10 тыс. чел. получили профессиональные
заболевания, 4 тыс. чел. умерли от лучевой болезни.
Средняя доза для первых участников челябинской
группы атомного проекта составила около 200 бэр
[7, 8].
Вторая радиационная катастрофа, Кыштымская, была вызвана тепловым взрывом в хранилище
радиоактивных отходов в 1957 г. Было выброшено
20 млн Кu, из которых 18 млн. Ku осело вокруг
хранилища, а 2 млн Ku образовало так называемый
Восточно-Уральский радиационный след. В зоне
его воздействия (плотность дозы по стронцию–90
0,1 Ku на 1 км2) оказалось 217 населенных пунктов с
численностью населения 272 тыс. чел. [8].
Третья радиационная катастрофа, также связана с Челябинском, произошла в 1967 г. и из-за ветрового переноса радионуклидов с обсохшей береговой
полосы озера Кара-Чай. Радиоактивное загрязнение
0,6 млн. Ku на площади 2700 км2 затронуло 41,5 тыс.
чел. в 63 населенных пунктах. Всего в Кара-Чае захоронено 120 млн Ku и в 1999 г. появились сведения
о проникновении радионуклидов объемом около 4
млн м3 до глубины 100 м в подземный водоносный
горизонт и движениим их в сторону Челябинского
водозабора.
Сложное положение с отработанным ядерным
топливом остается на атомном флоте. В составе
ВМФ и громадном морском флоте РФ имеется
более 250 кораблей с ядерными энергетическими
установками (ЯЭУ). Из 150 атомных подводных
лодок (АПЛ) в 120 из них, содержащих около 200
ядерных реакторов, имеют невыгруженное ядерное
топливо общей активностью в несколько миллионов
Кюри [9].
На этих подводных лодках сроки службы активных зон (АЗ), как правило, превышены, аппаратный
контроль за ними ослаблен, а периодический радиохимический анализ теплоносителя первого контура
не предусмотрен. Поэтому состояние реакторов даже
на момент вывода их из эксплуатации характеризовалось как недопустимое. Особую тревогу вызывают
выемные части с жидким металлическим теплоносителем, которые не подлежат отправке на переработку. Также беспокоят суда гражданского флота у
причалов, они служат своеобразными хранилищами
отработанного ядерного топлива [8].
Поэтому одной из самых острых, за исключением радиационных катастроф на флоте, является
утилизация АПЛ и обращения с РАО и ОЯТ. По
данным Минприроды [5], из эксплуатации выведено 121 АПЛ, из них 70 – на Северном флоте, 51 – на
Тихоокеанском. Всего утилизированы с вырезкой
реакторного отсека, подготовлены к длительному
хранению или готовятся к утилизации на судоремонтных заводах 30 АПЛ. Остальные 91 продолжают находиться в местах постоянного базирования
в неудовлетворительном состоянии. Общий срок
службы АПЛ составляет 35–40 лет, при этом до 40%
из них находятся более 10 лет без ремонтного обслуживания. Во многих АПЛ отработанное топливо
продолжает находиться более 15 лет. Береговые и
плавучие хранилища ОЯТ полностью загружены и
часть РАО и ОЯТ складируется на открытых площадках. Очевидно, что поддержание таких АПЛ на плаву
чрезвычайно сложно и опасно. Затянувшийся процесс переоснащения атомных судов России может
привести к трудно предсказуемым радиационноэкологическим последствиям [8].
До сих пор в мире не выработано безопасной
системы утилизации РАО. За 50-летний период использования плавучих ЯЭУ основным способом
избавления от накапливающихся объемов РАО был
их сброс в моря, океаны и открытые речные системы.
Обычно твердые отходы помещаются в металлические или бетонные контейнеры, а жидкие просто
выливаются в водную среду. Впервые такие сбросы
осуществили США в 1946 г., затем Великобритания в
1949 г., Япония в 1955 г., Голландия в 1965 г. Особенно
велики объемы затопления у Великобритании: 75%
всех мировых запасов РАО, более 50 тыс. тонн радиоактивных материалов, упакованных в 120 тыс. контейнеров.
В нашей стране также были осуществлены подобные сбросы в связи с эксплуатацией АПЛ. Для
сброса были определены непромысловые участки в
Баренцевом и Карском морях и в районе Камчатки.
Кроме металлических контейнеров (около 12 тыс.)
для затопления использовались старые баржи, лихтеры, танкеры. В районе Новой Земли были также
затоплены реакторы атомного ледокола «Ленин» и
некоторых АПЛ.
Однако необходимо подчеркнуть, что металлические контейнеры выдерживают разъедающее
влияние морской воды 10–15 лет, бетонированные
– до 30 лет [8]. Это подтверждается наблюдениями
в районах аварий АПЛ в 1968–1989 гг. Всего на дне
Мирового океана покоятся 6 затонувших АПЛ, 9 ре-
ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
2007/1
63
экология
акторов и 50 ядерных боеприпасов. Потерянная в
Тихом океане 30 лет назад ядерная бомба дала течь и
находящийся в ней плутоний обнаружен в морской
воде. Зафиксирована повышенная радиоактивность
и в районе американских АПЛ «Трешер» и «Скорпион», а также советской АПЛ «Комсомолец». Переход
же плутония в морепродукты будет иметь серьезные
последствия для здоровья жителей не только прибрежных регионов, но и в целом для человеческого
общества.
Накопленные огромные запасы радиоактивных
отходов от активных зон АПЛ и атомных ледоколов,
промышленных реакторов и установок вызывают
серьезную озабоченность общественности. Их надежная утилизация и захоронение требуют таких
значительных финансовых средств, которые не
может себе позволить текущая экономика России.
Требуется также разработка новых технологий,
связанных с ядерной энергетикой и безопасностью.
Такие же проблемы имеются и в других развитых
странах (США, Англия, Франция), использующих
ЯЭУ, и они встанут перед странами третьего мира,
стремящихся войти в ядерный клуб. Намечается
тенденция решить проблемы захоронения и переработки ядерных отходов за счет России. Гореполитики из Государственной Думы РФ и лоббисты
из атомного ведомства России пытаются доказать
экономическую целесообразность превращения
нашей страны в мировую свалку радиоактивных
отходов, а могильники будут опасны в течении 10100
лет. Но мы должны помнить, что деньги то уйдут, а
созданное радиоактивное заражение практически
останется навсегда. Необходимы глобальные меры
и усилия всего человечества для собственного спасения от радиоактивной угрозы и возникновения
радиационной экологической катастрофы в масштабах всей биосферы Земли.
Поэтому, несмотря на то, что атомная энергетика является на сегодняшний день эффективным
видом получения энергии, из-за ее экономичности,
большой мощности и даже экологичности при правильной эксплуатации по сравнению с другими установками по получению энергии (ТЭЦ, ГЭС и т.д.),
необходимо учитывать отрицательные техногенные
воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации АЭС и предусматривать меры
для их устранения:
– учет возможности радиационных аварий и
разработка мер по их устранению.
Обеспечение безопасности экосферы и защиты
окружающей среды от вредных для человека радиационных воздействий АЭС является актуальной
научной и технологической задачей ядерной энергетики, связанной с ее развитием, а также требует
привлечения внимания научной общественности
и государственных мер.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алякринская Н. Нейтронный город не может спать
спокойно («Мирного атома» в столице слишком
много) // Общая газета. 1997. 30 окт.–5 ноября.
2. Атомный проект СССР. Т. 2. Кн. 1. 1999. Кн. 2. 2000,
Москва-Саров.
3. Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П.
Экономические основы экологии. СПб, 1995.
4. Горбачев В.В. Концепции современного
естествознания. М.: Оникс 21 век, Мир и
образование, 2005.
5. Доклад Минприроды РФ о состоянии окружающей
среды в России за 1996 // Зеленый Мир. 1996. № 35.
6. Дуриков А.П. Радиоактивное загрязнение и его
оценка. М.: Энергоиздат, 1993.
7. Назаров А.Г. и др. Резонанс. ЮжноУральск: быть или
не быть. Челябинск, 1991.
8. Наука и безопасность России. М.: Наука, 2000.
9. Управление риском. Риск, устойчивое развитие,
синергетика. М.: Наука, 2000.
10. Хованский Н.В. Ядерные сумерки // Вестник РАЕН.
2000. Т. 4, №2.
– локальное механическое воздействие на рельеф – при строительстве;
– повреждение в технологических системах при
эксплуатации;
– сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты;
– изменение характера землепользования и
обменных процессов в непосредственной близости
от АЭС;
– изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов;
64
ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
2007/1