Джерела радіоактивного забруднення навколишнього середовища

Крім існуючих на земній поверхні так званих природних радіонуклідів (ПРН), радіоактивне забруднення оточуючого середовища може відбуватись за рахунок використання людиною

радіоактивних речовин (так зване антропогенне радіоактивне забруднення).

Такими джерелами є:

- уранова промисловість;

- ядерні реактори різних типів;

- радіохімічна промисловість;

- місця переробки і захоронения радіоактивних відходів;

- використання радіонуклідів в народному господарстві.

Розглянемо коротко кожне із названих джерел.

В урановій промисловості, яка займається видобуванням, переробкою, збагаченням урану і приготуванням ядерного палива, основною сировиною є І-235, якого в природному урані міститься всього 0,7. На кожному з етапів виробництва ядерного пального можливе забруднення оточуючого середовища. На уранових рудниках - радіонуклідами ряду І-235 і дочірніми продуктами його розпаду; на гідрометалургійних уранових заводах - рідкими відходами, що містять радіоактивні речовини, зокрема Ra-226; на збагачувальних заводах - фторидом урану. При виробництві тепловиділяючих елементів твелів також не виключена імовірність забруднення оточуючого середовища, хоча вона дуже мала.

Ядерні реактори при роботі в нормальному режимі не виділяють в навколишнє середовище небезпечних кількостей радіонуклідів. Однак у випадку аварії з руйнуванням контуру теплоносія і оболонки твелів, або при повному руйнуванні реактора забруднення навколишнього середовища може бути дуже значним (прикладом є аварія на Чорнобильській AEC). В такому разі ступінь забруднення навколишнього середовища залежить від типу і потужності реактора, тривалості його роботи та інших умов.

На підприємствах радіохімічної промисловості займаються регенерацією ядерного палива із відпрацьованих твелів. Тут виділяють уран, плутоній, а також продукти поділу урану, які надалі можуть бути використані в народному господарстві.

При роботі підприємств повного ядерного паливного циклу (ПЯПЦ) утворюються радіоактивні відходи: газоподібні, рідкі і тверді. До складу газоподібних відходів входять в основному радіоактивні благородні гази (РБГ), тритій, йод і аерозолі. Рідкі відходи - це в основному продукти поділу і активації, що знаходяться у воді. Тверді відходи - це продукти поділу і активації, представлені у вигляді твердої фази залишків концентрованих рідких відходів, радіоактивних частин і деталей, витрачених матеріалів, залишки проб об’єктів досліджень і т.п.

Газоподібні і рідкі відходи підлягають очистці за допомогою фільтрів та іонообмінних смол, упарювання і концентрування, а тверді відходи концентрують і здають на зберігання в спеціально відведені місця (це можуть бути або спеціально збудовані сховища, так звані могильники, або пристосовані для таких цілей гірничі виробітки, свердловини, рудники і т.п.).

На сучасному етапі в народному господарстві радіоактивні ізотопи використовуються досить широко. Крім широкого використання для одержання електричної і теплової енергії, радіоактивні ізотопи застосовуються і в таких галузях народного господарства, як металургія, хімічна промисловість, сільське господарство. Широко налагоджений випуск контрольно- вимірювальної і аналізуючої апаратури, що діє на основі радіоактивних ізотопів і ядерної енергії, а також виробництво радіоізотопних джерел електричної енергії. Десятки років ізотопи застосовуються в науково-дослідній роботі, неможливо уявити розвиток медицини без використання енергії атома. Коротко охарактеризуємо ці напрями використання атомної енергії і радіоактивних ізотопів, оскільки таке широке застосування радіонуклідів може призвести до забруднення ними навколишнього середовища в результаті аварій або порушень техніки безпеки (наочним прикладом такого забруднення був аварійний випадок, що стався в Бразилії в 1988 р., коли Cs-137, що містився у медичній опромінювальній установці, потрапив в будівельне сміття, що спричинило загибель людей і забруднення радіонуклідом великої площі прилеглої території).

У металургії широко використовують радіоактивні індикатори для визначення термодинамічних функцій і кінетики реакцій і процесів у виробництві стального лиття, установлення механізму виділення домішок при твердінні сталі і сплавів. За їхньою допомогою вивчено рух шифтових матеріалів. Експлуатуються такі радіоізотопні прилади, як гамма-реле, безконтактні бета- і гамма- товщиноміри, автоматичні слідкуючі рівнеміри, нейтронні вологоміри. Тисячі таких приладів використовуються практично на всіх металургійних заводах України і інших країн. Досить сказати, що тільки на одній доменній печі заводу „Криворіжсталь” діє понад 100 серійних і спеціальних радіоізотопних приладів.

У хімічній і радіохімічній промисловості радіоізотопна апаратура використовується для вимірювання і контролю рівня сипучих і рідких агресивних матеріалів, вимірювання густини розчинів і пульп, для аналізу рідких і газоподібних середовищ, оперативного визначення вмісту компонентів виробничих продуктів, контролю товщини стінок технологічних апаратів і трубопроводів при роботі з сильнокородубчими рідинами і в багатьох інших процесах. В радіохімії розроблені процеси безсірчистої радіаційної вулканізації каучуків. Одержана таким способом гума зберігає свої фізико- механічні властивості 30-40 діб при температурі 300 С, в той час як звичайна гума втрачає їх при температурі 80-100 С. Добре відпрацьовані процеси радіаційної модифікації полімерів. Так стандартний кабельний поліетилен зберігає свої властивості при 120 C десятки годин, в той час як теормостабілізований опромінений поліетилен зберігає свої властивості в цих умовах як завгодно довго, а при 160 C більше 10000 годин і навіть витримує короткочасне підвищення температури до 350 С. За допомогою методів радіаційної полімеризації одержані нові іонообмінні смоли і спеціальні каучуки (герметики), фторопласти, неткані клеєні матеріали та ізоляційні стрічки, деревно-пластмасові матеріали, присадки і масла. Все це стало можливим після створення ученими радіаційно-хімічних установок.

У сільському господарстві радіоактивні ізотопи набули широкого застосування для передпосівного опромінення насіння (метод радіаційного стимулювання), для пригнічення функцій живих організмів (метод радіаційного пригнічення), для одержання мутацій (метод радіаційної селекції).

Метод радіаційного стимулювання застосовують в основному для підвищення врожаю сільськогосподарських культур, зниження захворюваності і покращення його якості. При цьому застосовують метод передпосівного опромінення насіння. Ефект дає опромінення насіння безпосередньо перед посівом. Для більшості культур стимулюючі дози становлять 100-1000 рад.

Метод радіаційного пригнічення застосовують у двох напрямах.

По-перше, для зберігання сільськогосподарської продукції - стримування проростання коренеплодів; пастеризації і стерилізації плодів, овочів, м'яса і м'ясних продуктів, молока. При цьому дози опромінення коливаються від 6 крад для цибулі до 800 крад для м'яса і м'ясних продуктів. По-друге, цей метод використовують для боротьби з комахами-шкідниками. Для знищення комірних шкідників використовують дозу 10-100 крад, а для статевої стерилізації комах-шкідників застосовують дозу 1-10 крад. Статеву стерилізацію шкідників проводять на біофабриці. Стерильних самців випускають в природні умови проживання, вони не дають потомства, і популяція гине. При цьому немає потреби в застосуванні отрутохімікатів або інших захисних засобів.

На сучасному етапі широке впровадження одержав метод радіаційного знезараження їдких стоків ферм.

Використання методів радіаційної селекції розпочалось з перших дослідів, поставлених в 1928-1930pp. А.О. Санегіним.

Зараз цей метод широко використовується всіма селекційними установами. Оптимальні дози опромінень, які дають найбільший вихід мутацій, становлять: для зернових культур - 3-10 крад, для цукрового буряка - 20-25 крад, для картоплі - 10-15 крад. Для дерев дози диференціюють: для високорадіочутливих (кедр, ялина, сосна, модрина, кипарис, лавр, дуб, смородина чорна, аґрус, яблуня, вишня) - 0,5-5 крад; для середньо чутливих (груша, слива, мигдаль, персик, горіх, виноград, горобина, шипшина, акація, жасмин, бузок, глід, береза, вільха, каштан, клен, ясен) - 6-15 крад; для радіостійких (липа, тополя, барбарис, обліпиха, верба) - понад 15 крад.

Медицина - одна із перших структур, яка розпочала широко використовувати для своїх потреб атомну енергію і радіоактивні ізотопи. Так, ще в кінці минулого століття з'явились рентгенівські установки, які використовуються в діагностиці до теперішнього часу. Тоді ж з'явилась рентгенотерапія, а потім променева терапія, яка широко використовується в лікуванні різних пухлин. На основі радіоактивних ізотопів створена велика кількість препаратів, синтезовані складні мічені сполуки, створені колоїдні радіоактивні розчини і суспензії. За допомогою радіоактивних ізотопів визначають швидкості протоки в кровообігу, досліджують функції багатьох органів. Розроблені серцеві радіоізотопні електрокардіостимулітори, які безвідказно працюють 10 років. Створена промислова установка для стерилізації медичних виробів.

Застосування ядерної енергії дозволило розробити високочутливі і ефективні прилади і методи визначення ультрамалих кількостей речовин. Це прилади радіоактивного і нейтронно-абсорбційного методів аналізу: гамма каротажний спектрометр, рентгенорадіо метричний і нейтронно - актіваційний аналізатори.

Енергію розпаду радіоактивних ізотопів використовують для створення виробництва електричної енергії малої потужності з використанням нетеплових методів (атомні батареї) або методів термоелектричних, термоемісійних і машинних. Особливо широкого розповсюдження набули радіоізотопні термоелектричні генератори. Ці установки широко використовують в автоматичних радіометрологічних станціях в системі навігаційного обладнання. Такі установки використовувались на апаратах типу „Луноход”.

Радіоактивні ізотопи широко застосовуються в науково- дослідній роботі в різних областях науки у вигляді ізотопних індикаторів - радіоактивних аналогів елементів, що вивчаються або у вигляді не реагуючих і реагуючих індикаторів, за допомогою яких вивчають міграцію речовин в навколишньому середовищі або по трофічних ланцюгах. Такі дослідження проводять в біології і медицині, в техніці і хімії, в сільськогосподарській науці і приладобудуванні.

2.11.