МОУ СЗШ № 57
ЛЕНІНСЬКИЙ РАЙОН
РЕФЕРАТ
з біології
«Радіоактивне забруднення»
м. Ростов-на-Дону
2007
ЗМІСТ
Природні джерела радіації
Космічні промені
Земна радіація
Внутрішнє опромінення
Інші джерела земної радіації
Радіоактивні джерела, створені людиною
Ядерні вибухи
Атомна енергетика
Інші джерела опромінення
Вплив радіації на людину
Заходи боротьби з радіоактивним забрудненням
Аналіз
Висновки
Природні джерела радіації
Основну частину опромінення населення земної кулі одержує від природних джерел радіації. Більшість з них такі, що уникнути опромінення від них зовсім неможливо. Протягом всієї історії існування Землі різні види випромінювання падають на поверхню Землі з космосу і надходять від радіоактивних речовин, що знаходяться в земній корі. Людина піддається опроміненню двома способами. Радіоактивні речовини можуть знаходитися поза організмом і опромінювати його зовні; в цьому випадку говорять про зовнішнє опромінення. Або ж вони можуть опинитися в повітрі, яким дихає людина, в їжі або у воді і потрапити всередину організму. Такий спосіб опромінення називають внутрішнім.
Опромінення від природних джерел радіації піддається будь-який житель Землі, проте одні з них одержують більші дози, ніж інші. Це залежить, зокрема, від того, де вони живуть. Рівень радіації в деяких місцях земної кулі, там, де залягають особливо радіоактивні породи, виявляється значно вище середнього, а в інших місцях - відповідно нижчий.
Доза опромінення залежить також від способу життя людей. Застосування деяких будівельних матеріалів, використання газу для приготування їжі, відкритих вугільних жаровень, герметизація приміщень і навіть польоти на літаках все це збільшує рівень опромінення за рахунок природних джерел радіації.
Земні джерела радіації в сумі відповідальні за більшу частину опромінення, якому піддається людина за рахунок природної радіації. У середньому вони забезпечують понад 5 / 6 річної ефективної еквівалентної дози, одержуваної населенням, в основному внаслідок внутрішнього опромінення. Іншу частину вносять космічні промені, головним чином шляхом зовнішнього опромінення.
КОСМІЧНІ ПРОМЕНІ
Радіаційний фон, створюваний космічними променями, дає трохи менше половини зовнішнього опромінення, одержуваного населенням від природних джерел радіації. Космічні промені в основному приходять до нас з глибин Всесвіту, але деяка їх частина народжується на Сонці під час сонячних спалахів. Космічні промені можуть досягати поверхні Землі або взаємодіяти з її атмосферою, породжуючи вторинне випромінювання і приводячи до утворення різних радіонуклідів.
Немає такого місця на Землі, куди б не падав цей невидимий космічний душ. Але одні ділянки земної поверхні більш схильні до його дії, ніж інші. Північний і Південний полюси одержують більше радіації, ніж екваторіальні області, через наявність у Землі магнітного поля, що відхиляє заряджені частинки (з яких в основному і складаються космічні промені). Найсуттєвіше, однак, те, що рівень опромінення росте з висотою, оскільки при цьому над нами залишається усе менше повітря, що грає роль захисного екрана. Люди, що живуть на рівні моря, одержують у середньому через космічні промені ефективну еквівалентну дозу близько 300 мікрозівертів (мільйонних часток зіверт) на рік; для людей же, що живуть вище 2 000 м над рівнем моря це величина в кілька разів більше. Ще більш інтенсивного, хоча і відносно нетривалого опромінення, піддаються екіпажі і пасажири літаків. При підйомі з висоти 4 000 м (максимальна висота, на якій розташовані людські поселення: села шерпів на схилах Евересту) до 12 000 м (максимальна висота польоту трансконтинентальних авіалайнерів) рівень опромінення за рахунок космічних променів зростає приблизно в 25 разів і продовжує зростати при подальшому збільшенні висоти до 20 000 м (максимальна висота польоту надзвукових реактивних літаків) і вище. При перельоті з Нью-Йорка в Париж пасажир звичайного турбореактивного літака отримує дозу близько 50 мкЗв, а пасажир надзвукового літака на 20% менше, хоча піддається більш інтенсивному опроміненню. Це пояснюється тим, що в другому випадку переліт займає набагато менше часу. Усього за рахунок використання повітряного транспорту людство отримує в рік колективну ефективну еквівалентну дозу близько 2 000 осіб / Зв.
Земна РАДІАЦІЯ
Основні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в гірських породах Землі, це калій-40, рубідій-87 і члени двох радіоактивних сімейств, що беруть початок відповідно від урану-238 і торію-232 - довгоживучих ізотопів, включилися до складу Землі із самого її народження.
Зрозуміло, рівні земної радіації неоднакові для різних місць земної кулі і залежать від концентрації радіонуклідів у тій чи іншій ділянці земної кори.
У місцях проживання основної маси населення вони приблизно одного порядку. Так, згідно з дослідженнями, проведеними у Франції, ФРН, Італії, Японії та США, приблизно 95% населення цих країн живе в місцях, де потужність дози опромінення в середньому становить від 0,3 до 0,6 мілізіверта (тисячних зіверт) на рік. Але деякі групи населення отримують значно більші дози опромінення: близько 3% одержує в середньому 1 мілізіверт на рік, а близько 1,5% більше 1,4 мілізіверта на рік.
Є, однак, такі місця, де рівні земної радіації набагато вище. Неподалік від міста Посус-ді-Калве Бразилії, розташованого в 200 км на північ від Сан-Паулу, є невелика височина. Як виявилося, тут рівень радіації в 800 разів перевершує середній і досягає 250 мілізіверт на рік. З якихось причин височина виявилася непридатною. Проте лише трохи менші рівні радіації були зареєстровані на морському курорті, розташованому в 600 км на схід від цієї височини. Гуарапари невелике місто з населенням 12 000 чоловік кожне літо стає місцем відпочинку приблизно 30 000 курортників. На окремих ділянках його пляжів зареєстрований рівень радіації 175 мілізіверт на рік. Радіація на вулицях міста виявилася набагато нижче - від 8 до 15 мілізіверт на рік, але все-таки значно перевищувала середній рівень. Схожа ситуація спостерігається в рибальському селі Меаіпе, розташованої в 50 км на південь від Гуарапари. Обидва населені пункти стоять на пісках, багатих торієм.
В іншій частині світу, на південному заході Індії, 70 000 чоловік живуть на вузькій прибережній смузі довжиною 55 км, вздовж якої також тягнуться піски, багаті торієм. Дослідження, що охопили 8513 осіб з числа проживають на цій території, показали, що дана група осіб одержує в середньому 3,8 мілізіверта на рік на людину. З них понад 500 осіб отримують понад 8,7 мілізіверта на рік. Близько шістдесяти отримують річну дозу, що перевищує 17 мілізіверта, що в 50 разів більше середньої річної дози зовнішнього опромінення від земних джерел радіації.
Ці території в Бразилії та Індії є найбільш вивченими «гарячими точками» нашої планети. Але в Ірані, наприклад, у районі містечка Рамсер, де б'ють ключі, багаті радієм, були зареєстровані рівні радіації до 400 мілізіверт на рік. Відомі й інші місця на земній кулі з високим рівнем радіації, наприклад у Франції, Нігерії, на Мадагаскарі. За підрахунками НКДАР ООН середня ефективна еквівалентна доза зовнішнього опромінення, яку людина отримує за рік від земних джерел природної радіації, становить приблизно 350 мікрозівертів, тобто трохи більше середньої індивідуальної дози опромінення через радіаційного фону, що створюється космічними променями на рівні моря.
Внутрішнє опромінення
У середньому приблизно 2 / 3 ефективної еквівалентної дози опромінення, яку людина одержує від природних джерел радіації, надходить від радіоактивних речовин, що потрапили в організм з їжею, водою і повітрям. Зовсім невелика частина цієї дози припадає на радіоактивні ізотопи типу вуглецю-14 і тритію, що утворюються під впливом космічної радіації. Все інше надходить від джерел земного походження.
У середньому людина одержує близько 180 мікрозівертів на рік за рахунок калію-40, який засвоюється організмом у місці з нерадіоактивними ізотопами калію, необхідними для життєдіяльності організму. Проте значно більшу дозу внутрішнього опромінення людина одержує від нуклідів радіоактивного ряду урану-238 і в меншій мірі від радіонуклідів ряду торію-232. Деякі з них, наприклад нукліди свинцю-210 і полонію-210, надходять в організм з їжею. Вони концентруються в рибі і молюсках, тому люди, що споживають багато риби й інших дарунків моря, можуть одержати відносно високі дози опромінення.
Десятки тисяч людей на Крайній Півночі харчуються в основному м'ясом північного оленя (карібу), в якому обидва згаданих вище радіоактивних ізотопу присутні в досить високій концентрації. Особливо великий зміст полонію-210. Ці ізотопи потрапляють в організм оленів узимку, коли вони харчуються лишайниками, у яких накопичуються обидва ізотопи. Дози внутрішнього опромінення людини від полонію-210 в цих випадках можуть у 35 разів перевищувати середній рівень. А в іншій півкулі люди, що живуть в Західній Австралії в місцях з підвищеною концентрацією урану, отримують дози опромінення, в 75 разів перевершують середній рівень, оскільки їдять м'ясо і тельбухи овець і кенгуру. Перш ніж потрапити в організм людини, радіоактивні речовини, як і в розглянутих вище випадках, проходять по складних маршрутах у навколишньому середовищі, і це доводиться враховувати при оцінці доз опромінення, отриманих від якого-небудь джерела.
ІНШІ ДЖЕРЕЛА ЗЕМНОЇ РАДІАЦІЇ
Вугілля, подібно до більшості інших природних матеріалів, містить незначні кількості первинних радіонуклідів. Останні, витягнуті разом з вугіллям з надр Землі, після спалювання вугілля попадають у навколишнє середовище, де можуть служити джерелом опромінення людей. Хоча концентрація радіонуклідів у різних вугільних пластах різниться в сотні разів, в основному вугілля містить менше радіонуклідів, ніж земна кора в середньому. Але при спалюванні вугілля велика частина його мінеральних компонентів спікається в шлак чи золу, куди в основному і потрапляють радіоактивні речовини. Велика частина золи та шлаки залишаються на дні топки електросилової станції.
Однак більш легка зольна пил несеться тягою в трубу електростанції. Кількість цієї пилу залежить від ставлення до проблем забруднення навколишнього середовища і від коштів, вкладених у спорудження очисних пристроїв. Хмари, які викидають трубами теплових електростанцій, призводять до додаткового опромінення людей, а, осідаючи на землю, частинки можуть знову повернутися в повітря в пилюці.
Згідно з поточними оцінками, виробництво кожного гігават / рік електроенергії обходиться людству в 2 чол / Зв очікуваної колективної ефективної еквівалентної дози опромінення, тобто в 1979 році, наприклад, очікувана колективна ефективна еквівалентна доза від усіх працюючих на вугіллі електростанцій в усьому світі склав близько 2000 чол / Зв.
На приготування їжі та опалення житлових будинків витрачається менше вугілля, але зате більше зольного пилу летить у повітря в перерахунку на одиницю палива. Таким чином, з печей і камінів всього світу вилітає в атмосферу зольного пилу, можливо, не менше, ніж з труб електростанцій. Крім того, на відміну від більшості електростанцій житлові будинки мають відносно невисокі труби і розташовані зазвичай у центрі населених пунктів, тому набагато більша частина забруднень потрапляє безпосередньо на людей.
До останнього часу на цю обставину майже не звертали уваги, але за досить попередньою оцінкою через спалювання вугілля в домашніх умовах для приготування їжі й обігрівання жител у всьому світі в 1979 році очікувана колективна ефективна еквівалентна доза опромінення населення Землі зросла на 100 000 чол / Зв.
Не багато відомо також про внесок в опромінення населення від зольного пилу, що збирається очисними пристроями. У деяких країнах більше третини її використовується в господарстві, в основному в якості добавки до цементів і бетонів. Іноді бетон на 4 / 5 складається з зольного пилу. Вона використовується також при будівництві доріг і для поліпшення структури грунтів в сільському господарстві. Всі ці застосування можуть призвести до збільшення радіаційного опромінення, але відомостей з цих питань публікується вкрай мало.
Ще одне джерело опромінення населення - термальні водойми. Деякі країни експлуатують підземні резервуари пари та гарячої води для виробництва електроенергії та опалення будинків; один такий джерело обертає турбіни електростанції в Лардерелло в Італії з початку нашого століття. Вимірювання емісії радону на цій та ще на двох, значно більш дрібних, електростанціях в Італії показали, що на кожен гігават-рік вироблюваної ними електроенергії доводиться очікувана колективна ефективна еквівалентна доза 6 чол / Зв, тобто в три рази більше аналогічної дози опромінення від електростанцій, що працюють на вугіллі. Проте, оскільки в даний час сумарна потужність енергетичних установок, що працюють на геотермальних джерелах, складає всього 0,1% світової потужності, геотермальна енергетика вносить незначний внесок у радіаційне опромінення населення. Але цей внесок може стати досить вагомим, оскільки ряд даних свідчить про те, що запаси цього виду енергетичних ресурсів дуже великі.
Видобуток фосфатів ведеться в багатьох місцях земної кулі; вони використовуються головним чином для виробництва добрив, яких в 1977 році у всьому світі було отримано близько 30 млн. т. Більшість розроблюваних в даний час фосфатних родовищ містять уран, присутній там у досить високій концентрації. У процесі видобутку і переробки руди виділяється радон, та й самі добрива радіоактивні, і що у них радіоізотопи проникають із грунту в харчові культури. Радіоактивне забруднення в цьому випадку буває звичайно незначним, але зростає, якщо добрива вносять в землю в рідкому вигляді або якщо містять фосфати речовини згодовують худобі. Такі речовини дійсно широко використовуються як кормові добавки, що може привести до значного підвищення вмісту радіоактивності в молоці. Всі ці аспекти застосування фосфатів дають за рік очікувану колективну ефективну еквівалентну дозу, рівну приблизно 6000 осіб / Зв, у той час як відповідна доза через застосування фосфогіпсу, отриманого тільки в 1977 році, становить близько 300 000 чол / Зв.
РАДІОАКТИВНІ ДЖЕРЕЛА, СТВОРЕНІ ЛЮДИНОЮ
За останні кілька десятиліть людина створила кілька сотень штучних радіонуклідів і навчилася використовувати енергію атома в самих різних цілях: у медицині і для створення атомної зброї, для виробництва енергії і виявлення пожеж, для виготовлення світних циферблатів годин і пошуку корисних копалин. Все це призводить до збільшення дози опромінення як окремих людей, так і населення Землі в цілому. Індивідуальні дози, одержувані різними людьми від штучних джерел радіації, сильно різняться. У більшості випадків ці дози досить невеликі, але іноді опромінення за рахунок техногенних джерел виявляється у багато тисяч разів інтенсивніше, ніж за рахунок природних. Як правило, для техногенних джерел радіація виражена набагато сильніше, ніж для природних. Крім того, породжене ними випромінювання звичайно легше контролювати, хоча опромінення, пов'язане з радіоактивними опадами від ядерних вибухів, майже так само неможливо контролювати, як і опромінення, зумовлене космічними променями або земними джерелами.
Джерела, що використовуються в медицині
В даний час основний внесок у дозу, одержувану людиною від техногенних джерел радіації, вносять медичні процедури і методи лікування, пов'язані із застосуванням радіоактивності. У багатьох країнах це джерело відповідальний практично за всю дозу, одержувану від техногенних джерел радіації. Радіація використовується в медицині як у діагностичних цілях, так і для лікування.
Одним з найпоширеніших медичних приладів є рентгенівський апарат. Отримують все більше поширюється і нові складні діагностичні методи, що спираються на використання радіоізотопів.
Як не парадоксально, але одним з основних способів боротьби з раком є променева терапія. Зрозуміло, що індивідуальні дози, одержувані різними людьми, сильно варіюють від нуля (у тих, хто жодного разу не проходив навіть рентгенологічного обстеження) до багатьох тисяч середньорічних «природних» доз (у пацієнтів, які лікуються від раку).
Невідомо, скільки людей щорічно піддається опроміненню в медичних цілях, які дози вони отримують і які органи і тканини при цьому опромінюються. У принципі опромінення в медицині направлено на зцілення хворого. Однак нерідко дози виявляються невиправдано високими: їх можна було б суттєво зменшити без зниження ефективності, причому користь від такого зменшення була б вельми істотна, оскільки дози, одержувані від опромінення в медичних цілях, складають значну частину сумарної дози опромінення від техногенних джерел.
Завдяки технічним удосконаленням можна зменшити дози, одержувані пацієнтами при рентгенографії зубів. Це дуже важливо хоча б тому, що в багатьох розвинених країнах дане рентгенологічне обстеження проводиться найбільш часто. Максимальне зменшення площі рентгенівського пучка, його фільтрація, що прибирає зайве випромінювання, використання більш чутливих плівок і правильна екранування все це зменшує дозу.
З часу відкриття рентгенівських променів самим значним досягненням у розробці методів рентгенодіагностики стала комп'ютерна томографія. Цей метод знаходить дедалі ширше застосування.
В усьому світі є також близько 4000 радіотерапевтичних установок, які використовуються для лікування раку. Сумарна доза, отримувана населенням Землі щорічно під час сотень мільйонів рентгенологічних обстежень з застосуванням малих доз, значно перевищує дозу, одержувану в сумі порівняно малим числом хворих на рак. Середня ефективна еквівалентна доза, що отримується від всіх джерел опромінення в медицині, в промислово розвинених країнах становить, мабуть, 1 мЗв на кожного жителя, тобто приблизно половину середньої дози від природних джерел. Слід мати на увазі, однак, що середні дози в різних країнах неоднакові й можуть бути різними в 3 рази. Оскільки в країнах, що розвиваються опромінення в медичних цілях використовується значно рідше, середня індивідуальна доза за рахунок цього джерела в усьому світі становить 400 мкЗв на людину в рік.
ЯДЕРНІ ВИБУХИ
За останні 40 років кожен з нас піддавався опроміненню від радіоактивних опадів, які утворилися в результаті ядерних вибухів. Мова йде не про тих радіоактивних опадах, які випали після бомбардування Хіросіми і Нагасакі в 1945 році, а про опади, пов'язаних з випробуванням ядерної зброї в атмосфері. Максимум цих випробувань доводиться на два періоди: перший на 1954-1958 роки, коли вибухи проводили Великобританія, США і СРСР, і другий, більш значний, на 1961-1962 роки, коли їх проводили в основному США і Радянський Союз. Під час першого періоду більшу частину випробувань провели США, під час другого СРСР. Ці країни в 1963 році підписали «Договір про обмеження випробувань ядерної зброї», що зобов'язує не випробовувати його в атмосфері, під водою і в космосі. З тих пір лише Франція і Китай провели серію ядерних вибухів в атмосфері, причому потужність вибухів була істотно менше, а самі випробування проводилися рідше (останнє з них у 1980 році).
Підземні випробування проводяться до цих пір, але вони зазвичай не супроводжуються утворенням радіоактивних опадів. Частина радіоактивного матеріалу випадає неподалік від місця випробування, якась частина затримується в тропосфері (самому нижньому шарі атмосфери), підхоплюється вітром і переміщується на великі відстані, залишаючись приблизно на одній і тій же широті. Перебуваючи в повітрі в середньому близько місяця, радіоактивні речовини під час цих переміщень поступово випадають на землю. Однак більша частина радіоактивного матеріалу викидається в стратосферу (наступний шар атмосфери, що лежить на висоті 10-50 км), де він залишається багато місяців, повільно опускаючись і розсіюючись по всій поверхні земної кулі.
Радіоактивні опади містять кілька сотень різних радіонуклідів, проте більшість з них має незначну концентрацію або швидко розпадається; основний внесок в опромінення радіоактивні опади містять кілька сотень різних радіонуклідів, проте більшість з них має незначну концентрацію або швидко розпадається; основний внесок в опромінення людини дає лише невелика число радіонуклідів.
Внесок у очікувану колективну ефективну еквівалентну дозу опромінення населення від ядерних вибухів, що перевищує 1%, дають лише чотири радіонукліда. Це вуглець-14, цезій-137, цирконій-95 і стронцій-90. Дози опромінення за рахунок цих та інших радіонуклідів розрізняються в різні періоди часу після вибуху, оскільки вони розпадаються з різною швидкістю. Так, цирконій-95, період напіврозпаду якого становить 64 діб, вже не є джерелом опромінення. Цезій-137 і стронцій-90 мають періоди напіврозпаду 30 років, тому вони будуть давати внесок в опромінення приблизно до кінця цього століття. І тільки вуглець-14, у якого період напіврозпаду дорівнює 5730 років, буде залишатися джерелом радіоактивного випромінювання (хоча і з низькою потужністю дози) навіть у віддаленому майбутньому.
На Північна півкуля, де проводилося більшість випробувань, випала і велика частина радіоактивних опадів. Пастухи на Крайній Півночі отримують дози опромінення від цезію-137, в 100-1000 разів перевищують середню індивідуальну дозу для іншої частини населення (втім, вони отримують великі дози і від природних джерел цезій накопичується в ягель і по ланцюгу живлення потрапляє в організм людини).
Сумарна очікувана колективна ефективна еквівалентна доза від усіх ядерних вибухів в атмосфері, зроблених до теперішнього часу, становить 30 000 000 чол / Зв.
АТОМНА ЕНЕРГЕТИКА
Джерелом опромінення, навколо якого ведуться найбільш інтенсивні суперечки, і є атомні електростанції, хоча в даний час їх внесок є дуже незначний внесок в сумарне опромінення населення. При нормальній роботі ядерних установок викиди радіоактивних матеріалів у навколишнє середовище дуже невеликі. До кінця 1984 року в 26 країнах працювало 345 ядерних реакторів, що виробляють електроенергію. Їх потужність становила 13% сумарної потужності всіх джерел електроенергії і була дорівнює 220 ГВт. До цих пір кожні 5 років ця потужність подвоювалася, проте, чи збережеться такий темп зростання в майбутньому, неясно, оцінки передбачуваної сумарної потужності атомних електростанцій на кінець століття мають постійну тенденцію до зниження. Причини тому економічний спад, реалізація заходів з економії електроенергії, а також протидія з боку громадськості. Згідно з останньою оцінкою МАГАТЕ (1983 р.), в 2000 році потужність атомних електростанцій становитиме 720-950 ГВт.
Атомні електростанції є лише частиною ядерного паливного циклу, який починається з видобутку і збагачення уранової руди. Відпрацьоване в АЕС ядерне паливо іноді піддають вторинній обробці, щоб витягти з нього уран і плутоній. Закінчується цикл, як правило, захороненням радіоактивних відходів. На кожній стадії ядерного паливного циклу в навколишнє середовище потрапляють радіоактивні речовини.
Доза опромінення від ядерного реактора залежить від часу і відстані. Чим далі людина живе від атомної електростанції, тим меншу дозу він отримує. Незважаючи на це, поряд з АЕС, розташованими у віддалених районах, є й такі, які знаходяться недалеко від великих населених пунктів. Кожен реактор викидає в навколишнє середовище цілий ряд радіонуклідів з різними періодами напіврозпаду. Більшість радіонуклідів розпадається швидко і тому має лише місцеве значення. Однак деякі з них живуть досить довго і можуть поширюватися по всій земній кулі, а певна частина ізотопів залишається у навколишньому середовищі практично нескінченно. При цьому різні радіонукліди також поводяться по-різному: одні поширюються в навколишньому середовищі швидко, інші надзвичайно повільно.
Приблизно половина всієї уранової руди добувається відкритим способом, а половина шахтним. Здобуту руду везуть на збагачувальну фабрику, звичайно розташовану неподалік. І рудники, і збагачувальні фабрики служать джерелом забруднення навколишнього середовища радіоактивними речовинами. Якщо розглядати лише нетривалі періоди часу, то можна вважати, що майже всі забруднення пов'язане з місцями видобутку уранової руди.
Збагачувальні ж фабрики створюють проблему довготривалого забруднення: в процесі переробки руди утворюється величезна кількість відходів-«хвостів». Поблизу діючих збагачувальних фабрик (в основному в Північній Америці) уже накопичилося 120 млн т відходів, і якщо становище не зміниться, до кінця століття ця величина зросте до 500 млн т. Ці відходи будуть залишатися радіоактивними протягом мільйонів років, коли фабрика давно перестане існувати .
Таким чином, відходи є головним довгоживучим джерелом опромінення населення, пов'язаних з атомною енергетикою. Проте їх внесок в опромінення можна значно зменшити, якщо відвали заасфальтувати або покрити їх полив інілхлорідом. Звичайно, покриття необхідно буде регулярно міняти. Урановий концентрат, що надходить збагачувальної фабрики, піддається подальшій переробці та очищенні і на спеціальних заводах перетворюється на ядерне паливо. У результаті такої переробки утворюються газоподібні і рідкі радіоактивні відходи, проте дози опромінення від них набагато менше, ніж на інших стадіях ядерного паливного циклу. Тепер ядерне паливо готове до використання в ядерному реакторі.
Існує п'ять основних типів енергетичних реакторів:
Pressurised
Boiling
реактори з газовим охолодженням, розроблені і застосовуються у Великобританії і Франції;
реактори з важкою водою, широко поширені в Канаді;
водо-графітові канальні реактори, які експлуатувалися лише в СРСР.
Крім реакторів цих п'яти типів є також чотири реакторах на швидких нейтронах, які представляють собою ядерні реактори нового покоління. Величина радіоактивних викидів у різних реакторів коливається в широких межах: не тільки від одного типу реактора до іншого і не тільки для різних конструкцій реактора одного і того ж типу, але також і для двох різних реакторів одній конструкції.
Останнім часом спостерігається тенденція до зменшення кількості викидів із ядерних реакторів, незважаючи на збільшення потужності АЕС. Частково це пов'язано з технічними вдосконаленнями, частково з введенням більш суворих заходів з радіаційного захисту. У світовому масштабі приблизно 10% використаного на АЕС ядерного палива направляється на переробку для витягу урану і плутонію з метою повторного їх використання.
A г e (Франция) и в Уиндскейле (Великобритания).
До цих пір ми зовсім не стосувалися проблем, пов'язаних з останньою стадією ядерного паливного циклу - захороненням високоактивних відходів АЕС. Ці проблеми знаходяться у віданні урядів відповідних країн. У деяких країнах ведуться дослідження з отверждению відходів з метою подальшого їх захоронення в геологічно стабільних районах на суші, на дні океану або в розташованих під ними пластах. Передбачається, що поховані таким чином радіоактивні відходи не будуть джерелом опромінення населення в доступному для огляду майбутньому.
Ядерний паливний цикл супроводжується також утворенням великої кількості довгоживучих радіонуклідів, які поширюються по всій земній кулі. Від довгоіснуючих радіонуклідів все населення Землі одержує приблизно таку ж середньорічну дозу опромінення, як і населення, що живе поблизу АЕС, від короткоживучих радіонуклідів, при цьому довгоживучі ізотопи роблять свій вплив протягом набагато більш тривалого часу 90% всієї дози населення отримає за час від тисячі до сотень мільйонів років після викиду.
ІНШІ ДЖЕРЕЛА ОПРОМІНЕННЯ
Слід зазначити, що джерелом опромінення є і багато загальновживані предмети, що містять радіоактивні речовини. Чи не найбільш поширеним джерелом опромінення є годинник зі світловим циферблатом. Вони дають річну дозу, в 4 рази більшу за ту, що обумовлено витоками на АЕС. Таку ж колективну ефективну еквівалентну дозу отримують працівник підприємств атомної промисловості екіпажі авіалайнерів. Зазвичай при виготовленні таких годин використовують радій, що призводить до опромінення всього організму, хоча на відстані 1 м від циферблату випромінювання в 1000 разів слабкіше, ніж на відстані 1 см. Зараз намагаються замінити радій тритієм або прометій-147, які призводять до істотно меншого опроміненню . До кінця 70-х років у населення Великобританії все ще знаходилися в користуванні 80000 годин з циферблатом, що містить радій. У 1967 році були опубліковані відповідні міжнародні стандарти, і, тим не менш, годинник, випущені раніше, все ще перебувають у вжитку.
Радіоактивні ізотопи використовуються також в світяться покажчиках входу-виходу, в компасах, телефонних дисках, прицілах і т. п.
У США продаються антистатичні щітки для видалення пилу з пластинок і фотоприладдя, дія яких заснована на випущенні a-частинок. У 1975 році Національна рада Великобританії з радіаційного захисту повідомив, що при деяких обставинах вони можуть виявитися нешкідливих.
Принцип дії багатьох детекторів диму також заснований на використанні a-випромінювання. До кінця 1980 року в США було встановлено більше 26 млн. таких детекторів, що містять америцій-241, однак за правильної експлуатації вони повинні давати незначну дозу опромінення. Радіонукліди застосовують у дроселях флуоресцентних світильників і в інших електроприладах і пристроях. У середині 70-х років в одній тільки Західній Німеччині в експлуатації знаходилося майже 100 млн. таких приладів, які, втім, не приводять до помітного опроміненню, принаймні, якщо вони справні.
При виготовленні особливо тонких оптичних лінз застосовується торій, який може призвести до істотного опроміненню кришталика ока.
Для додання блиску штучним зубам широко використовують уран, який може служити джерелом опромінення тканин порожнини рота.
Радіоактивні речовини в цих випадках застосовують з чисто естетичною метою, тому опромінення тут абсолютно невиправдано. Джерелами рентгенівського випромінювання є кольорові телевізори, проте при правильному налаштуванні і експлуатації дози опромінення від сучасних їх моделей незначні.
Рентгенівські апарати для перевірки багажу пасажирів в аеропортах також практично не викликають опромінення авіапасажирів. Ретельні обстеження, проведені на початку 70-х років, показали, що в багатьох школах США і Канади використовувалися рентгенівські трубки, які могли служити досить потужним джерелом радіації, причому більшість вчителів мали слабке уявлення про радіаційний захист.
Радіація по самій своїй природі шкідлива для життя. Малі дози опромінення можуть «запустити» не до кінця ще встановлену ланцюг подій, що приводить до раку або до генетичних ушкоджень. При великих дозах радіація може руйнувати клітини, пошкоджувати тканини органів і з'явитися причиною швидкої загибелі організму. Ушкодження, викликані великими дозами опромінення, звичайно проявляються протягом декількох годин або днів. Ракові захворювання, проте, проявляються через багато років після опромінення, як правило, не раніше ніж через одне-два десятиліття. А вроджені вади розвитку та інші спадкові хвороби, викликані ушкодженням генетичного апарату, за визначенням проявляються лише в наступному або подальших поколіннях: це діти, онуки та більш віддалені нащадки індивідуума, який зазнав опромінення. У той час як ідентифікація швидко проявляються («гострих») наслідків від дії великих доз опромінення не складає труднощів, виявити віддалені наслідки від малих доз опромінення майже завжди виявляється дуже важко. Частково це пояснюється тим, що для їхнього прояву повинне пройти дуже багато часу. Але навіть і виявивши якісь ефекти, потрібно ще довести, що вони пояснюються дією радіації, оскільки і рак, і пошкодження генетичного апарату можуть бути викликані не тільки радіацією, але і безліччю інших причин.
Однак у той же самий час ніяка доза опромінення не приводить до цих наслідків у всіх випадках. Навіть при відносно великих дозах опроміненні далеко не всі люди приречені на ці хвороби: діючі в організмі людини репараційні механізми звичайно ліквідують всі пошкодження. Точно так само будь-яка людина, що піддався дії радіації, зовсім не обов'язково повинен захворіти на рак або стати носієм спадкових хвороб; однак імовірність, або ризик, настання таких наслідків у нього більше, ніж у людини, який не був опромінений. І ризик цей тим більше, чим більша доза опромінення.
Впливу радіації на людину
Взагалі кажучи, радіація надає подібну дію, лише починаючи з деякої мінімальної, або «порогову», дози опромінення. Велика кількість відомостей було отримано при аналізі результатів застосування променевої терапії для лікування раку. Багаторічний досвід дозволив медикам одержати велику інформацію про реакцію тканин людини на опромінення. Ця реакція для різних органів і тканин виявилася неоднаковою, причому відмінність дуже великі. Величина ж дози, що визначає тяжкість ураження організму, залежить від того, чи отримує її організм відразу або в кілька прийомів. Більшість органів встигає в тій чи іншій мірі залікувати радіаційні пошкодження і тому краще переносять серію дрібних доз, ніж ту ж сумарну дозу опромінення, отриману за один прийом. Зрозуміло, якщо доза опромінення досить велика, опромінений людина загине. У всякому разі, дуже великі дози опромінення порядку 100 Гр викликають настільки серйозне ураження центральної нервової системи, що смерть, як правило, настає протягом декількох годин або днів.
При дозах опромінення від 10 до 50 Гр при опроміненні всього тіла поразка ЦНС може виявитися не настільки серйозним, щоб привести до летального результату, однак опромінений людина, швидше за все все одно помре через один-два тижні від крововиливів у шлунково-кишковому тракті. При ще менших дозах може не відбутися серйозних ушкоджень шлунково-кишкового тракту або організм з ними впорається, і, тим не менш, смерть може настати через один-два місяці з моменту опромінення головним чином через руйнування клітин червоного кісткового мозку - головного компонента кровотворної системи організму; від дози в 3-5 Гр при опроміненні всього тіла вмирає приблизно половина всіх опромінених.
Таким чином, в цьому діапазоні доз опромінення великі дози відрізняються від менших лише тим, що смерть у першому випадку настає раніше, а в другому пізніше. Зрозуміло, найчастіше людина вмирає в результаті одночасної дії всіх вказаних наслідків опромінення. Дослідження в цій галузі необхідні, оскільки отримані дані потрібні для оцінки наслідків ядерної війни і дії великих доз опромінення при аваріях ядерних установок і пристроїв. Червоний кістковий мозок та інші елементи кровотворної системи найбільш уразливі при опроміненні та втрачають здатність нормально функціонувати вже при дозах опромінення 0,5-1 Гр. На щастя, вони мають також чудову здатність до регенерації, і якщо доза опромінення не настільки велика, щоб викликати пошкодження усіх клітин, кровотворна система може повністю відновити свої функції.
Якщо ж опроміненню піддалося не все тіло, а якась його частина, то уцілілих клітин мозку буває достатньо для повного відшкодування пошкоджених клітин. Репродуктивні органи та очі також відрізняються підвищеною чутливістю до опромінення.
Найбільш вразливою для радіації частиною ока є кришталик. Загиблі клітини стають непрозорими, а розростання помутнілих ділянок призводить спочатку до катаракти, а потім і до повної сліпоти. Чим більше доза, тим більше втрата зору. Помутнілі ділянки можуть утворитися при дозах опромінення 2 Гр і менше. Більш важка форма ураження очі прогресуюча катаракта спостерігається при дозах близько 5 Гр. Показано, що навіть пов'язане з рядом робіт професійне опромінення шкідливо для очей: дози від 0,5 до 2 Гр, отримані протягом 10-20 років, призводять до збільшення щільності і помутніння кришталика. Діти також украй чутливі до дії радіації.
Відносно невеликі дози при опроміненні хрящової тканини можуть уповільнити або зовсім зупинити у них ріст кісток, що призводить до аномалій розвитку скелета. Чим менше вік дитини, тим сильніше пригнічується ріст кісток. Сумарної дози порядку 10 Гр, отриманої протягом декількох тижнів при щоденному опроміненні, буває достатньо, щоб викликати деякі аномалії розвитку кістяка. Мабуть, для такої дії радіації не існує ніякого граничного ефекту.
Виявилося також, що опромінення мозку дитини при променевій терапії може викликати зміни в його характері, призвести до втрати пам'яті, а у людини здатні витримувати набагато більші дози. Вкрай чутливий до дії радіації і мозок плоду, особливо якщо мати піддається опроміненню між восьмою і п'ятнадцятий тижнями вагітності. У цей період у плода формується кора головного мозку, і існує великий ризик того, що в результаті опромінення матері (наприклад, рентгенівськими променями) народиться розумово відстала дитина. Саме таким чином постраждали приблизно 30 дітей, опромінених в період внутрішньоутробного розвитку під час атомних бомбардувань Хіросіми і Нагасакі.
Хоча індивідуальний ризик при цьому великий, а наслідки доставляють особливо багато страждань, число жінок, що знаходяться на цій стадії вагітності, в будь-який момент часу складає лише невелику частину всього населення. Це, однак, найбільш серйозний за своїми наслідками ефект з усіх відомих ефектів опромінення плоду людини, хоча після опромінення плодів і ембріонів тварин у період їхнього внутрішньоутробного розвитку було виявлено чимало інших серйозних наслідків, включаючи вади розвитку, недорозвиненість і летальний результат.
Більшість тканин дорослої людини щодо малочутливі до дії радіації. Нирки витримують сумарну дозу близько 23 Гр, отриману протягом п'яти тижнів, без особливого для себе шкоди, печінка, щонайменше, 40 Гр за місяць, сечовий міхур, щонайменше, 55 Гр за чотири тижні, а зріла хрящова тканина до 70 Гр.
Легкі надзвичайно складний орган набагато більш уразливі, а в кровоносних судинах незначні, але, можливо, істотні зміни можуть відбуватися вже при відносно невеликих дозах. Звичайно, опромінення в терапевтичних дозах, як і всяке інше опромінення, може викликати захворювання на рак в майбутньому або призвести до несприятливих генетичним наслідків. Опромінення у терапевтичних дозах, однак, застосовують звичайно для лікування раку, коли людина смертельно хворий, а оскільки пацієнти в середньому досить літні люди, ймовірність того, що вони будуть мати дітей, також відносно мала. Однак далеко не так просто оцінити, наскільки це великий ризик при набагато менших дозах опромінення, які люди отримують в своєму повсякденному житті і на роботі, і на цей рахунок існують різні думки серед громадськості.
ЗАХОДИ БОРОТЬБИ з радіоактивним забрудненням
Необхідність розробки і впровадження стандартів радіаційного захисту була зрозуміла ще на початку століття.
У 1925 р. як допустимої була запропонована 1 / 10 частина дози, що викликає еритему (почервоніння) нирки за 30 діб.
У 1928 р. створена Міжнародна комісія з радіаційного захисту МКРЗ і опубліковані її рекомендації.
У 1934 р. - перші офіційні рекомендації МКРЗ для національних комітетів, де в якості толерантної (переносимий) була вказана доза зовнішнього опромінення 200 мР (~ 2 мГр) на добу. У міру накопичення даних і розширення масштабів використання іонізуючого випромінювання термін "толерантна доза" був замінений на "гранично-допустима доза" (ПДР), а норматив знижений до 50 мР (~ 0,5 мГр) на добу.
Мета радіаційного захисту з визначення МКРЗ - забезпечити захист від іоніізірующего опромінення окремих осіб, їх потомства і людства в цілому і створити умови для необхідної практичної діяльності людини.
При цьому МКРЗ вважає, що необхідний для захисту людини рівень безпеки буде достатній для захисту інших компонентів біосфери, зокрема, флори і фауни. До цього положення слід ставитися з певною часткою обережності, тому що відомостей з радіоекології ще порівняно небагато, а дози опромінення багатьох біооб'єктів багато більше доз, які отримує людина.
В даний час НКРЗ сформульовані наступні принципи радіаційної безпеки:
1. Не перевищувати встановленого основної дозової межі. В якості основної дозової межі встановлюється:
Гранично-допустима доза - найбільше значення індивідуальної еквівалентної дози за календарний рік, при якому рівномірний опромінення протягом 50 років не може викликати в стані здоров'я працюючих змін, які виявляються сучасними методами.
Ця межа встановлюється особам - професійно пов'язаних з роботою в умовах можливого опромінення - осіб категорії А (персонал по НРБ);
Межа дози - найбільше середнє значення індивідуальної еквівалентної дози за календарний рік у критичної групи осіб, при якому рівномірний опромінення протягом 70 років не може викликати в стані здоров'я несприятливих змін, які виявляються сучасними методами.
Ця межа встановлюється для обмеженої частини населення (категорія Б по НРБ), тобто для осіб, які не працюють безпосередньо з джерелами іонізуючих випромінювань, але за умовами роботи та проживання можуть бути піддані опроміненню.
Критична група, за якою визначається рівень опромінення осіб категорії Б, визначається з умови максимально можливого радіаційного впливу.
2. Виключити всяке необгрунтоване опромінення.
3. Знижувати дози опромінення до можливо низького рівня.
Ці принципи виходять з прийнятої безпорогової концепції дії іонізуючих випромінювань. Тому будь-яке додаткове опромінення, навіть найменше, збільшує ризик утворення стохастичних ефектів.
Повністю виключити опромінення, хоча б через наявність природного фону, неможливо. Сам же природний фон нерівномірний (0,8 - 3 мЗв). Крім того, не можна уникнути опромінення від діагностичних процедур, будівельних матеріалів і т.п.
У зв'язку з тим, що різні органи тіла мають різну чутливість до іонізуючого випромінювання, їх розбивають на 3 групи критичних органів, опромінення яких в умовах нерівномірного опромінення може заподіяти максимальний збиток.
АНАЛІЗ
У цій роботі ми розглянули джерела радіації природного і штучного походження. Зокрема, були розглянуті джерела зовнішнього (космічні промені і джерела радіації земного походження) і внутрішнього (забруднена їжа, вода і повітря) опромінення. Особливу увагу було приділено радону - радіоактивного газу, який вносить найбільший вклад в середню дозу опромінення населення з усіх джерел природної радіації.
Серед джерел штучного походження розглянуті атомні електростанції, ядерні вибухи, джерела радіації, використовувані в медицині, радіоелектронних приладах і деяких предметах побуту.
Проведений огляд свідчить про те, що останнім часом частка радіоактивного забруднення зростає за рахунок техногенних факторів - в основному через інтенсифікації ядерних випробувань та розвитку атомної енергетики, збільшення кількості радіоактивних відходів.
Загострення проблеми радіоактивного забруднення змушує людину, з одного боку, більш детально вивчати вплив радіації на організми, шукати нові методи лікування хвороб, викликаних радіацією, а, з іншого боку, більш серйозно підходити до питання розробки та дотримання заходів радіаційної безпеки. Ці два аспекти також були розглянуті в цій роботі.
ВИСНОВКИ
Таким чином, радіоактивні речовини займають особливе місце серед забруднюють навколишнє середовище агентів.
Радіоактивний фон нашої планети складається з чотирьох основних компонентів:
- Випромінювання від космічних джерел;
- Випромінювання від розсіяних у навколишньому середовищі первинних радіонуклідів;
- Випромінювання від природних радіонуклідів, що надходять у навколишнє середовище від виробництв, непризначених безпосередньо для їх отримання;
- Випромінювання від штучних радіонуклідів, утворених при ядерних вибухах і внаслідок надходження відходів від ядерного паливного циклу та інших підприємств, що використовують штучні радіонукліди.
Всі живі організми на Землі є об'єктами впливу іонізуючих випромінювань. Вплив іонізуючого випромінювання на живий організм називається опроміненням. Результатом опромінення є фізико-хімічні та біологічні зміни в організмах.
В даний час антропогенний вплив на навколишнє середовище стає настільки значним, що становить небезпеку для благополучного існування всього людства. Та й техногенні небезпеки зросли до розмірів великих проблем цивілізації. Тому одним із завдань стає навчання технічних фахівців принципам забезпечення безпеки індустрії, енергетики, зокрема, з метою запобігання тяжким технічних аварій та екологічних катастроф. Важливим також є суворе дотримання принципів радіаційної безпеки:
1. Не перевищувати встановленого основної дозової межі;
2. Виключити всяке необгрунтоване опромінення;
3. Знижувати дози опромінення до можливо низького рівня.