Искусственные источники ионизирующих излучений и их характеристика Полигоны для испытания ядерного оружия Официально известны четыре ядерных полигона, принадлежащие сверхдержавам: Невада (США, Великобритания), Новая Земля (Россия), Моруроа (Франция), Лобнор (Китай). Кроме того, в СССР интенсивно использовался Семипалатинский полигон, который в настоящее время не функционирует. Именно в этих пунктах произведена основная масса испытательных взрывов ядерных и термоядерных зарядов. Их насчитывается 2077 (по другим источникам – 1900), из которых 1090 принадлежит США, 715 – СССР, 190 – Франции, 42 – Великобритании, 40 – Китаю. Полигон на Новой Земле был открыт для испытаний атомного оружия в 1954 году. Первое испытание бомбы под водой было проведено в губе Черной 25 сентября 1955 года. В 1961 г. осуществлен взрыв водородной бомбы мощностью 58 мегатонн тротила. Пик испытаний пришелся на 1962-63 годы. Всего произведено около 200 взрывов. Семипалатинский полигон расположен в 120 км от г. Семипалатинска, в 60 км от р. Иртыш. Здесь проведено первое испытание атомной бомбы 29 августа 1949 года, а в 1954 г. испытан термоядерный заряд. За время действия полигона (до 1989 г.) в реки Иртыш и Ишим попало несколько миллионов кюри активности. При наземных и воздушных взрывах продукты распада через атмосферу перемещались на огромные расстояния и выпадали на поверхность Земли в виде радиоактивных осадков. Значительная часть ядерных материалов поднялась в стратосферу на высоту до 50 км и оттуда постепенно в течение ряда лет осаждалась на континенты и океаны всей планеты. В результате испытаний ядерного оружия в окружающую среду выброшено около 30 млн Ки цезия-137 и 20 млн Ки стронция-90. В 60-егоды в биосферу попало около 5 тонн плутония-239. Все это привело к мощной вспышке глобального радиационного фона. В настоящее время большая часть радионуклидов, выброшенных в атмосферу в результате ядерных испытаний, осела на поверхность Земли и смыта в океаны. Трагедия ядерных полигонов заключается не только в том, что обширные территории превращены атомными взрывами в «мертвые зоны», которые в обозримом будущем не могут быть обустроены человеком. Площади полигонов часто используются как пункты захоронения радиоактивных отходов. Особенно это касается архипелага Новая Земля, который вместе с прилегающими акваториями Северного Ледовитого океана превращен в гигантский могильник отработанных реакторов и других частей атомных кораблей. У Новой Земли затоплены многие тысячи контейнеров с жидкими и твердыми радиоактивными отходами и компонентами отработанных ядерных устройств. Ядерные взрывы в мирных целях 1 Ядерные взрывы производились не только на всех известных полигонах. Существовало более сотни других испытательных пунктов, информация о которых в последние годы все больше проникает в литературу. Наиболее достоверные сведения содержатся в книге коллектива авторов, многие из которых были участниками рассматриваемых событий («Мирные ядерные взрывы»). В СССР существовала Программа№ 7 «Ядерные взрывы для народного хозяйства». Начало ее реализации относится к 1965 году. В рамках этой программы в СССР с 1965 по1988 годы было проведено 124 промышленных ядерных взрыва с подрывом 135 зарядов. Из них 130 зарядов взорваны в скважинах, 4 – в штольнях и один заряд – в шахте. Из общего количества мирных ядерных взрывов 80 были проведены на территории Российской Федерации, 39 – на территории Казахстана, по 2 взрыва – на Украине ив Узбекистане и один – в Туркменистане. Многие из этих испытательных пунктов использовались многократно, являясь, по сути дела, испытательными полигонами. К примеру, на площадке «Азгир» было произведено 17 подземных ядерных взрывов, на площадке «Вега» – 14, на площадке «Лира» – 6. Повернем реки вспять!! Впервые идея переброски стока сибирских рек в Среднюю Азию была озвучена Демченко в книге «О наводнении Арало-Каспийской низменности для улучшения климата прилежащих стран» (1871). Далее идея была подхвачена в 1948 году Обручевым. В 60-е годы прошлого века появилось ряд проектов, реализацией которых занялись известные учёные мужи страны Советов. Реализация первого проекта была направлена на стабилизацию уровня воды Каспийского моря (в 60-е годы море мелело). Для выполнения этой цели планировалось перегородить Северную Двину в устье близ Архангельска и направить её воды в реку Волга, которая бы в итоге и «подпитала» Каспий. В 70-е годы по каким-то причинам уровень Каспийского моря вдруг стал расти, и проект положили на полку. На смену этого проекта пришли другие не менее масштабные идеи. В частности, учёных и политиков беспокоила аридизация климата Средней Азии и высыхающее Аральское море, что в итоге могло поставить крест на сельском хозяйстве Узбекистана и ряда регионов Казахстана. Для борьбы с иссушением климата Средней Азии в СССР возникли идеи переброски воды из «водоизбыточных» регионов России на юг, в Аральское море. Проект после своей реализации должен был превратить Среднюю Азию в благодатный сельскохозяйственный регион с субтропическим климатом. 2 Существовало два варианта реализации поставленной задачи. Первый вариант предполагал переброску 32 (±5) км3 воды из Оби близ Ханты-Мансийска вверх по руслу Оби до устья Иртыша и далее вверх по реке Тобол до Тургайского прогиба. Затем вода поступала бы через русло пересыхающей реки Тургай в бассейн Сырдарьи, а далее, при желании, и в Ургенч на Амударье. Для реализации этого проекта необходимо было прорыть канал длинной 2555 километров, шириной 200-300 метров, глубиной 15-16 метров и пропускной способностью 1150 м3/сек воды. Главную сложность в реализации этого проекта представляет водораздел Западно-Сибирской равнины и Северного Приаралья, через который придётся прокачивать воду мощными насосами. Придется поставить от 5 до 8 насосных станций, чтобы поднять воду по пути следования на 110 метров. По проведённым в Советское время расчётам для работы этих насосов потребуется в год столько же электроэнергии сколько и целому городу Москва. За водворение в жизнь этого проекта и выступает Юрий Лужков в своей книге «Вода и мир». В Советские времена существовал и «усеченный» вариант этого проекта, согласно которому переброска воды планировалась прямо от устья Тобола. 3 Для реализации этих «грандиозных» планов предполагалось проведение ядерных взрывов, чтобы ускорить и облегчить земляные работы. Ядерные реакторы исследовательского типа Наряду с производственными реакторами, вырабатывающими электроэнергию и производящими оружейный плутоний, имеются исследовательские ядерные установки. В России они расположены вблизи крупных научных центров, занимающихся вопросами ядерной физики: в Москве, Санкт-Петербурге, Томске, Обнинске, Арзамасе-16, Челябинске-40 и других городах. Многие из этих научных учреждений имеют собственные хранилища радиоактивных отходов. 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. 4 В результате во всех морях Северного Ледовитого океана имеются затопленные реакторы подводных лодок даже с невыгруженным ядерным топливом. Корабли атомного флота по разным причинам терпят аварии и погружаются на дно океана вместе с реакторами и ядерными зарядами. Так, 7 апреля 1989 года 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 ураном-235 весом 116 кг. Подъем лодки невозможен, поэтому сейчас организованы постоянные наблюдения за радиационной обстановкой у побережья Норвегии. Подводная лодка «Комсомолец» - последствия https://lenta.ru/articles/2019/07/12/komsomolets/?utm_source=lentatg&utm_medium=social Особую угрозу Мировому океану как основе жизни на Земле представляет его загрязнение радиоактивными отходами. В 1950-1992 гг. только Советским Союзом в водах Ледовитого океана затоплены ядерные отходы суммарной активностью 2,5 млн кюри, в том числе 15 реакторов и экранная сборка атомного ледокола «Ленин», 13 реакторов аварийных атомных подводных лодок (включая шесть реакторов с ядерным топливом). Великобритания затапливала радиоактивные отходы в Ирландском море, а Франция — в Северном. Наиболее тяжелая обстановка сложилась в Баренцевом и Карском морях вокруг ядерного полигона на Новой Земле. Значительное количество упакованных радиоактивных отходов было сброшено зарубежными странами, более чем на 50 станциях захоронения в северных частях Атлантического и Тихого океанов. Первая операция по захоронению отходов в твердом виде имела место в 1946 г. на станции в северо-восточной части Тихого океана, в 80 км от побережья Калифорнии. Последняя известная операция по сбросу упакованных твердых отходов западными странами была в 1982 г. на станции в 550 км от побережья Европы в Северо-Восточной Атлантике. Всего за период с 1946 по 1982 гг. иностранными государствами сброшено в моря около 46 ПБк радиоактивных отходов в упакованном виде (IАЕА, 1991). Радиоактивные отходы низкой активности В огромных масштабах осуществляется прямое удаление в морскую среду радиоактивных отходов низкой активности, образующихся в процессе эксплуатации предприятий ядерного топливно-энергетического цикла. Характерным примером является деятельность комбината по переработке отработавшего ядерного горючего в Селлафилде (Англия), сбрасывающего отходы низкой активности в прибрежные воды Ирландского моря. К настоящему времени объем сброса только Сs в море в Селлафилде превысил 37 ПБк (Кегshaw and Вахtег, 1993). 5 Общая активность только жидких радиоактивных отходов по морям распределяется следующим образом: • Балтийское море — 0,2 Ки; • Белое море — 100,0 Ки; • Баренцево море — 421153,0 Ки; • Карское море — 8500,0 Ки. Сводный радионуклидный баланс Баренцева и Карского морей включает в себя следующие источники загрязнений: • атмосферные выпадения — 170 Ки; • вынос реками — 39 Ки; • поступления по системе Гольфстрим — 300 Ки; • сброс твердых и жидких радиоактивных отходов — 30 Ки • затопления твердых радиоактивных отходов и ядерного топлива – 3 300 Ки. В настоящее время более чем в 30 странах мира работают 436 атомных электростанций, несколько тысяч экологически опасных промышленных ядерных реакторов, не считая исследовательские, которые непрерывно вырабатывают плутоний. Такие реакторы расположены практически на всех обитаемых континентах, и в первую очередь в наиболее развитых государствах. Например, на территории европейских стран их 265, на территории США 109 атомных электростанций, во Франции – 56. Сегодня больше всего от атомной энергетики зависят Франция (более 90% потребляемой электроэнергии), Литва (73,1%), Бельгия (57,7%), Болгария (47,1%) («Известия», №61 04.04.2000 г.). В России в настоящее время функционируют 9 атомных электростанций, 29 энергоблоков с суммарной установленной мощностью 21 млн кВт. Четыре блока остановлены после выработки ресурса. Выполненный анализ показывает, что к 2023 г. должны быть остановлены все действующие российские АЭС. Утилизация устаревших ядерных объектов ВМФ и АЭС Проблема захоронения и обезвреживания радиоактивных отходов, а также утилизации устаревших ядерных объектов военно-морского флота (ВМФ) и АЭС является одной из наиболее серьезных и актуальных задач для многих стран мира. В связи с истечением срока эксплуатации (по данным на 2000 г.) в России необходимо было утилизировать 180 атомных подводных лодок, США – 130, Англии – 15, Франции – 5. Общее число выведенных из эксплуатации атомных подводных лодок во всех странах мира к 2000 г. превысило 300 единиц. Состояние утилизации АПЛ ВМФ РФ на 31 октября 2005 г. отражено в таблице 1. 6 Таблица 1 – Состояние утилизации АПЛ ВМФ РФ Состояние Всего Северный флот Тихоокеанский флот Выведено из бое195 118 77 вого состава ВМФ утилизировано 122 81 41 В процессе утили24 18 6 зации Ожидают начало 49 19 30 утилизации С ОЯТ 50 24 26 Начиная с 1954 г., в мире было построено около 500 атомных судов, из них более 460 – атомные подводные лодки. В 2000 г. только в России, США, Франции и Великобритании было выведено из эксплуатации около 280 атомных подводных лодок. В ближайшие пять лет количество списанных кораблей с атомными энергетическими установками практически удвоится. Судостроительная промышленность основных стран мира оказалась не готовой к массовой утилизации атомных подводных лодок. По мнению специалистов НИИ промышленной и морской медицины Министерства здравоохранения РФ, наиболее сложное положение сложилось с проблемой хранения радиоактивных отходов в России. Общее число атомных энергоблоков, подлежащих утилизации, в России в 2 раза больше, чем в США. О масштабах проблемы утилизации АПЛ в нашей стране на начало XXI в. свидетельствуют следующие данные: - общая активность отработавшего ядерного топлива подводных лодок составляет не менее 600 млн Ки, причем около половины этой активности приходится на ядерное топливо, продолжающее оставаться в реакторах, выведенных из эксплуатации АПЛ. - активность радиоактивных отходов, накопившихся в результате деятельности всех предприятий атомной промышленности России, составляет около 4 млрд Ки; - масса подлежащих утилизации радиоактивных конструкционных материалов отечественных подводных лодок превышает 150000 т; - общая масса подлежащего разделке металла атомных подводных лодок составляет около 1 млн т. Радиационно-опасными объектами и потенциальными источниками загрязнения Мирового океана являются также суда специального технологического обслуживания атомного флота, связанные с обращением с радиоактивными отходами и ядерным топливом. К таким судам относятся плавучие технические базы перезарядки реакторов, специальные технические танкеры и плавучие буксируемые емкости. 7 Отработавшее ядерное топливо По данным академика А.А. Саркисова, реальные масштабы потенциальной ядерной и радиационной опасности связаны, прежде всего, с тем, что в настоящее время на объектах ВМФ скопилось большое количество отработавшего ядерного топлива. Это более 300 активных зон (более 70000 тепловыделяющих сборок). Примерно половина этого количества ядерного топлива продолжает находиться в заглушенных реакторах выведенных из эксплуатации атомных подводных лодок. Особую озабоченность вызывает факт, что при существующих темпах выгрузки активных зон реакторов АПЛ, вывоза ядерного топлива с флотов на переработку и состояния инфраструктуры обращения с ядерным топливом продолжительность нахождения такого топлива на борту списанных лодок превысит 20 лет. Одной из наиболее сложных является проблема обращения с реакторными отсеками утилизированных атомных подводных лодок. Продолжительность хранения реакторных отсеков для большинства АПЛ 1 и 2 поколения в среднем составлять не менее 70-100 лет. Определенный интерес представляют данные по вариантам захоронения реакторных отсеков в различных странах мира, представленные Поулом Л. Ольгардом. По данным этого ученого, в 1959 г. американские ВМС затопили в Атлантическом океане на глубине 2700 м в 200 км к востоку от Делавара первый реактор с атомной подводной лодки «Морской волк». После этого затопления американский флот принял решение применять метод неглубокого захоронения реакторных отсеков атомных лодок под землей. Полигон для захоронения реакторов находится в Хенфорде. В период с 1986 по 1993 гг. в Хенфорд был перевезен 31 реакторный отсек. Затопление в море частей первичного контура, включая корпус реактора, реакторных отсеков и подводных лодок целиком осуществлялось и в СССР. Например, на Северном флоте в период с 1965 по 1988 г. было затоплено в районе Новой Земли 4 реакторных отсека с 8 реакторами, целиком подводная лодка с 2 реакторами, 3 корпуса реакторов, первая атомная силовая установка с ледокола «Ленин» с 3 реакторами. Затопление ядерных реакторов и жидких РАО происходило и на Дальнем Востоке: в Японском и Охотском морях и у берегов Камчатки. В целом, по мнению академика Н. С. Хлопкина, «...вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций на море, связанных с радиоактивным крупномасштабным загрязнением, довольно велика при высокой концентрации находящихся на плаву, в отстое или в процессе утилизации выведенных из боевого состава АПЛ». http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4231 Радиоактивное загрязнение вод Мирового океана В Мировой океан радиоактивные осадки попадают тремя путями: во-первых, из атмосферы в результате ядерных испытаний; 8 во-вторых, при сбросе радиоактивных вод и радиоактивных веществ с предприятий атомной промышленности и атомных электростанций и, наконец, в результате аварий судов, работающих на атомных двигателях, а также сброса радиоактивных отходов судовых реакторов. После заключения в 1963 г. договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой опасность радиоактивного загрязнения вод Мирового океана уменьшилась в несколько раз. Опасность ядерных испытаний на земле и в атмосфере заключается, прежде всего, в быстром переносе радиоактивных частиц воздушными течениями на колоссальные расстояния. Так, после испытания французской атомной бомбы в Сахаре (13 февраля 1960 г.) понадобилось всего два дня, чтобы радиоактивные частицы достигли побережья Индии, а через три дня они оказались в Японии. Кроме того, необходимо отметить исключительную «живучесть» радиоактивных частиц (особенно при испытаниях над поверхностью земли). Попадая в высокие слои стратосферы, радиоактивные частицы затем способны выпадать в виде «радиоактивных» дождей через многие месяцы после ядерных взрывов, иногда за несколько тысяч километров от места испытания. Стойкость радиоактивных веществ к разрушению и распаду способствует переносу морскими течениями зараженных рыб, планктона и других животных, и растительных организмов на многие сотни и тысячи километров также в течение весьма длительного времени. Так, тунцы с признаками радиоактивности через 6-8 месяцев после взрыва в атолле Бикини достигли берегов Японии, проделав путь в 3-4 тыс. миль. Кроме того, выяснилось, что подавляющее большинство стронция-90 не впитывается морскими грунтами, и он весь держится в толще воды. А икра рыб отличается высокой чувствительностью даже на небольшие концентрации стронция-90. Более того, многие растительные организмы и некоторые породы рыб способны аккумулировать радиоактивные вещества, увеличивая их содержание в 20- 30 раз против окружающей водной среды, представляя исключительную опасность для заражения людей. По мере развития атомной промышленности, атомной энергетики во все возрастающих размерах осуществляется сброс радиоактивных отходов в реки, озера и моря. Причем, к сожалению, до последнего времени не существовало единых правил захоронения радиоактивных веществ в водах Мирового океана. Чаще всего считалось, что если захоронение радиоактивных веществ происходит в глубинных водах морей и океанов, то это гарантирует безопасность их хранения на срок в несколько сот лет, т.е. на такой период, в течение которого они постепенно, растворившись в воде, станут безопасными. Между тем в последнее время установлено, что обновление глубинных вод морей и океанов происходит за период менее 100 лет, т. е. за такой срок, в течение которого радиоактивные отходы не теряют своих вредных свойств. 9 Также было установлено, что радиоактивные воды, находящиеся в поверхностных слоях, проникают на глубину в несколько километров. Таким образом, вертикальное перемещение п перемешивание водных масс не может гарантировать безопасности захоронения в водах Мирового океана радиоактивных веществ. Между тем в большинстве стран Западной Европы, в США, Японии, в Австралии отходы атомных электростанций и исследовательских центров сбрасываются в реки и прибрежные воды морей, реже в глубоководные части океанов. Причем чаще всего это не единичные сбросы в небольших количествах, а либо регулярные ежегодные захоронения (как это имеет место в Ирландском море, куда Великобритания ежегодно сбрасывает 800 м3 жидких отходов атомных центров Ундскейла и Колдер-Хона), либо большие количества радиоактивных отходов, накопившиеся за несколько лет. Так, например, в 1977 т. в Атлантику было сброшено 7180 контейнеров с 5650 т таких отходов. Срок службы стальных зацементированных контейнеров, в которых помещены жидкие отходы, обычно не превышает 10 лет. Эти многочисленные сбросы привели к тому, что в некоторых районах радиоактивное загрязнение моря стало сравнимо с глобальным радиоактивным загрязнением морской среды в результате ядерных испытаний. Так, по данным еженедельника «За рубежом», Агентство по защите окружающей среды США сообщило о заражении морского дна в Тихом океане, в 35 милях к западу от Сан-Франциско и в Атлантике (в 120 милях к востоку от границы между штатами Мэриленд и Делавер). Там в течение 30 лет захоранивались зацементированные контейнеры, которые содержали плутоний и цезий. В водах Атлантики, где их было сброшено 14 300 штук, радиоактивное загрязнение превысило «ожидаемое» в 3-70 раз, а в тихоокеанских водах (захоронено 47 300 контейнеров) — в 2-25 раз. Еще один путь попадания радиоактивных веществ в морские воды связан с авариями атомных подводных лодок. Так, в 1963 г. в Атлантическом океане затонула американская атомная подводная лодка «Трешер», остатки которой были найдены более чем в 200 милях восточнее Бостона. А уже в 1966 г. у берегов Ирландии, примерно в 2500 милях от места гибели «Трешера», выловили деталь подводной лодки с надписью «радиоактивно». Другой источник радиоактивного заражения вод Мирового океана — сброс радиоактивных отходов с судов, работающих на атомных реакторах (а таких судов, по данным США, во всем мире насчитывается свыше 300). Известно, что за один год работы в атомных подлодках (в зависимости от мощности судового реактора) образуется от 300 до 500 л загрязненных смол, используемых при фильтрации вод. Проблема их захоронения в мире пока еще кардинально не решена. К числу сильно загрязненных радиоактивными отходами акваторий Мирового океана относятся Северное, Ирландское, Средиземное и Японское 10 моря, Мексиканский, Бискайский, Токийский заливы и Атлантическое побережье США (рис. 11.). По сообщению National Center for Ecological Analysis and Synthesis группа ученых изучила всесторонне воздействие деятельности человека на водную систему планеты. При этом учитывалось 17 факторов, среди которых расширение берегов, влияние рыболовства, отходных стоков, судоходства и другие. Оказалось, что свыше 40% мирового океана подверглось воздействию хозяйственной деятельности человека. Результаты исследования нанесены на карту мира и позволяют оценить масштабы загрязнения мирового океана (рис 12.). Рис. 11. Главные районы захоронения твердых радиоактивных отходов в Мировом океане https://helpiks.org/6-73879.html 11 На карте показаны места захоронения твердых и жидких радиоактивных отходов в российском секторе Арктики Источник: АМАР 1997 http://www.grida.no/publications/other/geo3/?src=/geo/geo3/russian/fig295. htm 12 Челябинская область примет на вечное захоронение радиоактивные отходы Росатома за 6 млн 13.11.2013 16:29 Город Источник: Деловой Квартал http://chel.dk.ru/news/chelyabinskaya-oblast-primet-na-vechnoe-zaxoronenie-radioaktivnye-otxodyrosatoma-za-6-mln-236808000 13 http://news.rambler.ru/15039125/ МЦЯО НИЯУ МИФИ " Обращение с облученным ядерным топливом в Российской Федерации 14
