Радиоактивное воздействие на биосферу

Большинство из объектов подземных ядерных взрывов  в настоящее время в России практически бесхозны.

7) Загрязнение морей атомными  кораблями

Одной из трудно решаемых проблем атомного флота  являются жидкие радиоактивные отходы – отработанная вода, используемая для охлаждения реакторов. Ее просто сливают в моря Северного Ледовитого океана, а также в Охотское и  Японское моря. Опасными в радиационном отношении являются все базы подводных  лодок, места переоборудования и  ликвидации боевых ракет атомных  подводных лодок.

Срок эксплуатации подводных лодок составляет 20-30 лет, после чего они должны быть утилизированы, а ядерные реакторы и детали с  наведенной радиоактивностью захоронены по действующим правилам и инструкциям, что нередко не соблюдается по причине недостатка денежных средств  или по халатности. В результате во всех морях Северного Ледовитого океана имеются затопленные реакторы подводных лодок даже с невыгруженным  ядерным топливом (рис.5.26).

Корабли атомного флота по разным причинам терпят аварии и погружаются на дно океана вместе с реакторами и ядерными зарядами. Так, 7 апреля 1989 г. в 400 км севернее побережья  Норвегии в результате аварии затонула подводная лодка «Комсомолец», в  результате чего на дне Норвежского  моря, помимо ядерных боеголовок, лежит  реактор с обогащенным 235U весом 116 кг. Подъем лодки невозможен, поэтому  сейчас организованы постоянные наблюдения за радиационной обстановкой у побережья  Норвегии. В настоящее время на дне Атлантического океана покоятся пять погибших АПЛ (две американских и три отечественных), которые  являются потенциальными источниками  техногенных радионуклидов. Однако, как показали многолетние наблюдения за АПЛ «Комсомолец», поступление  радионуклидов за пределы корпуса  лодки происходит крайне медленно, кроме того, многие радионуклиды прочно сорбируются донными осадками, так  что серьезной опасности для  окружающей среды затонувшие АПЛ, по-видимому, не представляют.

8) Аварии искусственных спутников  земли и самолетов

В 1964 г. потерпел аварию американский навигационный  спутник SNAP-9A: он не вышел на орбиту и упал в Индийский океан. Авария спутника привела к распылению в  атмосфере 629 ТБк 238Рu. Около 95% этого  плутония выпало на поверхность Земли  к концу 1970 г. Падение SNAP-9A привело  к существенному изменению соотношения 238Pu/239,240Pu в глобальных выпадениях. Авария советского спутника «Космос-954» в 1978 г. привела к поступлению в  окружающую среду продуктов деления  из бортового атомного реактора. Примерно 3/4 от общего количества РН рассеялись в верхних слоях атмосферы. Падение  обломков произошло на территории Северной Америки.

9) Боеприпасы с обедненным ураном

С 1990-х гг. дополнительным источником радиоактивного загрязнения окружающей среды в  зонах локальных военных конфликтов (война в Пер­сидском заливе – 1991 г., военные действия в Боснии и Герцеговине – 1994 г., Сербии – 1999 г. и, наконец, в Ираке – 2003 г.) стал обедненный уран (ОУ).

Обедненному урану были посвящены обширные исследования окружающей среды, несколько научных  конференций, а также многочисленные публикации в научной литературе. Использование ОУ в военных целях  связано с тем, что он является очень плотным металлом (плотность 19 г/см3), имеет высокую температуру  плавления (1132°С), весьма пирофорен1 и  обладает пределом прочности на разрыв, соизмеримым с пределами для  большинства типов сталей. Это  делает его идеальным для применения в бронебойных боеприпасах и  усиленной броне (рис.5.29).

Пыль ОУ, образующаяся при столкновении с  мишенью, может рассеяться и загрязнить окружающую среду. По оценкам обычно 10-35% (максимально до 70%) пробойника из ОУ превращается в аэрозоли при соударении или при возгорании ОУ. Размеры  большей части пылевых частиц меньше 5 мкм, поэтому они удерживаются в воздухе в течение длительного  времени и разносятся ветром. Согласно исследованиям, проведенным на местах испытаний в США, большая часть  осевшей пыли ОУ выпадает в пределах 100 м от мишени. Однако пыль ОУ может  переноситься на расстояния до 40 км, оставаясь  в воздухе в течение значительного  времени.

Гражданское использование ОУ ограничено в основном производством стабилизаторов для  самолетов и судов. Подсчитано, что  только в США к настоящему времени  накоплено примерно 600 000 т ОУ. Около 320 т ОУ было рассеяно в окружающей среде во время войны в Персидском заливе в начале 1990-х гг., и около 15 т – было использовано через  несколько лет на Балканах.

Вопреки общественному  заблуждению, главная опасность  для здоровья связана не с радиоактивностью ОУ, а, как и в случае других тяжелых  металлов, с его химической токсичностью (поражает в основном почки). Однако ОУ, полученный в результате переработки  облученного ядерного топлива, использовавшегося  в ядерных реакторах, содержит широкий  спектр трансурановых радионуклидов, что повышает его радиационную опасность. Так в боеголовках из ОУ, собранных  в Косово, были обнаружены следы 236U и 239+240Pu. Сообщалось, что также присутствовали следовые количества Am, Np и 99Тс.

Опасность для здоровья может возникать в результате вдыхания или поступления с пищей  аэрозолей или частиц, которые  образуются при возгорании снарядов и брони из ОУ во время удара  или в результате проникновения  фрагментов в почву или другие поверхности. Особенно важен размер частиц, ассоциированных с радионуклидами: большие частицы (5-30 мкм) обычно оседают  в верхней части дыхательных  путей, в то время как малые  частицы (~1 мкм) могут достигать нижних частей дыхательной системы и  оседать в альвеолах, подвергая  легочные ткани облучению, и в  пределе переходить в циркуляционные отделы с биологическим периодом полувыведения около 1 года. Повышенные содержания урана в моче ветеранов  войны в Заливе, имеющих в своих  телах вонзившиеся осколки шрапнели с ОУ, обнаруживались даже спустя 7 лет  после военных действий.

10) Радиоактивные отходы

После запрещения испытаний ядерного оружия в трех сферах проблема уничтожения радиоактивных  отходов, образующихся в процессе использования  атомной энергии в мирных целях, занимает одно из первых мест среди  всех проблем радиационной экологии.

По физическому  состоянию радиоактивные отходы (РАО) подразделяются на твердые, жидкие и газообразные. Жидкие и твердые  радиоактивные отходы подразделяются по удельной активности на 3 категории: низкоактивные, среднеактивные и высокоактивные.

Для сбора  радиоактивных отходов в организации  должны быть специальные сборники. Места расположения сборников должны обеспечиваться защитными приспособлениями для снижения излучения за их пределами  до допустимого уровня.

Передача  РАО из организации на переработку  или захоронение должна производиться  в специальных контейнерах. Переработку, долговременное хранение и захоронение  РАО, как правило, производят специализированные организации.

Хранилища радиоактивных отходов размещаются  глубоко под землей (не менее 300 м), причем, за ними устанавливается постоянное наблюдение, так как радионуклиды выделяют большое количество тепла. Подземные хранилища РАО должны быть долговременными, рассчитанными  на сотни и тысячи лет. Для облегчения захоронения и надежности последнего жидкие высокоактивные РАО превращают в твердые инертные вещества. В  настоящее время основными методами переработки жидких РАО являются цементирование и остеклование с  последующим заключением в стальные контейнеры, которые хранятся под  землей на глубине нескольких сотен  метров. Радиоактивные отходы в большом  количестве производят атомные электростанции, исследовательские реакторы и военная  сфера (ядерные реакторы кораблей и  подводных лодок).

Глубокое  захоронение РАО используется не случайно. Естественные изменения геологической  среды сопровождаются возникновением глубинных источников сейсмических колебаний, вызывающих на поверхности  землетрясения различной интенсивности  вплоть до разрушительных. Естественная сейсмичность является фактором, лимитирующим создание ответственных сооружений, в том числе связанных с  обращением с отходами. Применительно  к глубинному захоронению жидких, в том числе радиоактивных, отходов  оценка сейсмической опасности имеет  свои особенности, что обусловлено  уменьшением сейсмического воздействия  с глубиной.

По данным оценок Канадских геологов по заказу компании «Онтарио-Гидро» в связи  с захоронением отвержденных РАО, интенсивность  сейсмического воздействия с  глубиной уменьшается по зависимости, близкой к экспоненциальной. В  мировой практике известны случаи, например в Китае, когда при землетрясениях горные выработки сохраняли устойчивость и все из находящихся в них  шахтеры поднимались на поверхность, хотя населенный пункт рядом с  шахтой был полностью разрушен. При  разрушительном Газлийском землетрясении  глубокие буровые скважины, использующиеся для добычи газа, практически не были повреждены, хотя поверхностное  оборудование претерпело разрушения.

В связи  с этим ограничение создания полигонов  захоронения жидких РАО по сейсмичности относится, прежде всего, к поверхностным  сооружениям – павильонам скважин, трубопроводам, насосным станциям и  т.д., которые при необходимости  могут быть построены в сейсмостойком  исполнении. Тем не менее, в районах, характеризующихся повышенной сейсмичностью  и подобными землетрясениями, глубинное  захоронение жидких РАО обычно не проводится.

Иной характер может иметь деятельность человека. Бурение глубоких скважин в местах захоронения РАО, проходка горных выработок  может привести к вскрытию коллекторских горизонтов, содержащих отходы, попаданию компонентов отходов на поверхность, в неглубокозалегающие грунтовые воды.

Для предупреждения подобных явлений в районе полигонов  захоронения отходов вводятся ограничения  пользования недрами.

Жидкие  РАО Военно-Морского флота хранятся в береговых и плавучих емкостях в регионах, где базируются корабли  с атомными двигателями. Годовое  поступление таких РАО около 1300 м3. Они перерабатываются двумя техническими транспортными судами (один на Северном, другой на Тихоокеанском флотах). Кроме  того, в связи с интенсификацией  применения ионизирующего излучения  в хозяйственной деятельности человека, с каждым годом возрастает объем  отработанных радиоактивных источников, поступающих с предприятий и  учреждений, использующих в своей  работе радиоизотопы. Большая часть  таких предприятий находится  в Москве (около 1000), областных и  республиканских центрах. Эта категория  РАО утилизируется через централизованную систему территориальных организаций.

Кроме РАО  существует проблема отработанного  ядерного топлива АЭС. Отработанное топливо перевозится на радиохимические  комбинаты со специальными подземными хранилищами. Затем оно регенерируется и отправляется на АЭС для повторного использования в качестве ядерного горючего.

В России разработана  и осуществляется федеральная целевая  программа «Обращение с РАО и  отработавшими ядерными материалами, их утилизация и захоронение», утвержденная постановлением Правительства РФ. Поскольку  Россия не в состоянии своими силами ускорить темп утилизации списанных  АПЛ, частичное финансирование этих работ на безвозмездной основе осуществляют Норвегия, США, Франция и Великобритания.

В настоящее  время Россия прекратила сброс РАО  в северные моря, в результате чего списанные и выведенные из эксплуатации атомные подводные лодки с  невыгруженным ядерным горючим  переполняют гавани и побережье  Арктики, где расположены базы Северного  флота, а также судостроительные и судоремонтные заводы.

США и страны Западной Европы затапливали свои РАО  в северо-восточной части Тихого океана, в северо-восточном и северо-западном секторах Атлантики.

В США политика в области обращения с атомными отходами была сформулирована в 1982 году, когда был принят Акт о политике в области обращения с атомными отходами (Nuclear Waste Policy Act), который предусматривал геологическое захоронение высокоактивных отходов без переработки, а все  предприятия ядерно-энергетического комплекса отчисляют в фонд специальный налог. Захоронение военных отходов оплачивается Федеральным правительством.

После принятия этого акта было предложено для изучения девять площадок в шести штатах. Некоторое время планировалось  организовать хранилище радиоактивных  отходов в округе Деф-Смит, но в  дальнейшем отказались от этой идеи в  пользу Юкка-Маунтин. Самой ранней предполагаемой датой для начала строительства  репозитория считается 2013 г. В результате атомная промышленность США до сих  пор не имеет возможности долговременного  захоронения радиоактивных отходов. Существующее в США глубокое геологическое  хранилище Waste Isolation Pilot Plant принимает  отходы только от оборонной индустрии. В настоящее время радиоактивные  отходы в США хранятся на местах производства, что гораздо более  опасно и накладно, чем перевозка  и захоронение их в репозитории. Поэтому отказ администрации  Обамы от продолжения проекта  вызвал множество судебных исков, где  защитниками проекта являются представители  атомной промышленности и муниципалитетов, в которых находятся временные  склады радиоактивных отходов, а  с другой стороны – представители  штата Невада, ряда экологических  и общественных групп и в настоящее  время федеральных властей.

К существенным загрязнениям морской среды привела  работа западноевропейских предприятий, перерабатывающих отработанное ядерное  топливо. Наибольшее значение имеют  два британских предприя­тия (Селлафилд  и Доунрей) и французское «Кожема», расположенное на мысе Аг (рис. 5.34). Так, находящийся на восточном побережье  Ирландского моря комплекс Селлафилд  с 1951 г. проводит плановые сбросы низ­коактивных жидких отходов по трубопроводам  в Ирландское море. Два других крупных  европейских предприятия внесли существенно меньший вклад в  загрязнение окружающей среды искусственными радионуклидами.

    Дальнейшая миграция РН, сбрасываемых в Ирландское море и Ла-Манш, определяется преобладающими течениями. Огибая Великобританию с юга и востока, радионуклиды поступают в Северное море, далее через Датские проливы проникают в Балтику. Значительная часть радионуклидов движется вдоль северо-западного побережья Норвегии, где делится на две основные ветви, одна из которых направляется к западу от Шпицбергена, другая – в сторону Баренцева моря. По усредненным оценкам, время переноса радионуклидов с водными массами из Селлафилда в Баренцево и Карское моря составляет 5-6 лет.