Последствия Чорнобильської аварії, проблеми ядерної енергетики. 
Екологічна безпеку людини

Последствия Чорнобильської аварії, проблеми ядерної енергетики. Екологічна безпеку человека

Реферат по экологии.

04.11.2001.

Радиоактивное забруднення биосферы.

Радиоактивное забруднення біосфери — це збільшення концентрації радіоактивні речовини живими організмах і середовищі їхніх проживання (атмосфері, гідросфері, грунті) внаслідок діяльності. Інтенсифікація промислового виробництва у другій половині XX в. призвело до появи планети великий групи антропогенних радіонуклідів. Їх сумарна активність загалом порівнянна з активністю природного радіоактивного фону, але деяких ділянках техногенного радіоактивного фону може істотно перевищувати його. Антропогенні радіонукліди утворюють дві основні групи: штучні радіонукліди, одержувані внаслідок ядерних реакцій, та природні, чи природні радіонукліди (уран, торій і продукти їх розпаду), концентрація яких земної поверхні різко зросла з допомогою екологічних процесів, що з переміщенням їх із глибших зон земної кори (наприклад видобуток урану). Цей поділ умовно, оскільки які утворюються мови у природничих умовах легкі радіонукліди можна отримати і штучно наприклад, тритій утворюється у навколишньому середовищі (внаслідок ядерних реакцій хімічних елементів з космічним випромінюванням) й у реакціях, штучно викликаних розподілом чи синтезом ядер. Стронцій-90 також виникає у навколишньому середовищі при спонтанному розподілі урану-238 і можна отримати искусственно.

Радионуклиды штучного происхождения

Искусственные радіонукліди не властиві біосфері, вони тільки з середини XXв. внаслідок розвитку ядерних технологій військового і цивільного применения.

Радиоактивные речовини, які утворюються в результаті ядерного вибуху, представлені у основному продуктами розподілу урану-238 і плутония-239, невыгоревшим ядерного палива і матеріалами з наведеної активностью.

В залежність від часу, минулого з моменту вибуху до осідання частинок на земну поверхню, радіоактивні випадання діляться втричі вида.

1. Ближні, чи локальні випадання представлені щодо великими (понад сто мкм) частинками, осідаючими на землю переважно під впливом сили тяжкості. Локальні випадання починаються відразу після вибуху, і тривають у протягом наступних 1—2 діб, охоплюючи принаймні перенесення радіоактивного хмари вітром дедалі більше велику територію. Через війну локальних випадань на земної поверхні утворюється радіоактивний слід завширшки кілька десятків і протяжністю кілька сотень кілометрів. Великі частки, осідаючі під впливом сили тяжкості, потрапляють безпосередньо на земну поверхню, в т. год. на рослинність і тварин, зумовлюючи їх поверхове забруднення. Вважається, що з наземних ядерних вибухи мегатонной потужності на ближні випадання доводиться до 80%, а при атмосферних — близько 20%.

2. Проміжні, чи тропосферные випадання представлені дрібними частинками (кілька мікрометрів і менше). Ці частки формуються в тропосфері, нижче тропопаузы, в розквіті 11—16 км.

Период напіввиведення цих частинок з тропосфери становить 20—30 діб. На тропосферные випадання при наземних вибухи мегатонной потужності доводиться 5%.

3. Глобальні, чи стратосферні випадання складаються з частинок і від кількох сотих до десятих часткою мікрометра, закиданих в стратосферу на висоту 10—30 км. Звідти вони переносяться в тропосферу струминними течіями і циклональными вихорами або з повітряними масами через розриви в тропопаузе.

В поміркованих широтах глобальні випадання з атмосферними опадами (вологі випадання) становлять 60—70% загального обсягу радіоактивних випадань, інша частина їх (30—40%) представлена сухими випаданнями. Глобальні випадання розподіляються на всю поверхню земного шара.

Из глобальних випадань в водний розчин переходить близько 50% загальної кількості радіонуклідів, в водонерастворимой формі надходить до 95% стронцію-90 і по 70% цезію-137, в розчинній формі — 30% церия-144 і 40% циркония-95. З локальних і тропосферных випадань від атмосферних вибухів, представлених частинками величиною до 20 мкм, у питній воді розчиняється до 30% (переважно це радіонукліди йоду, цезію, стронцію, бария).

Количество радіоактивних ізотопів, освічених при ядерних вибухи, включающихся в харчові ланцюжка, визначається як тим, скільки їх випала з повітря, але й структурою екосистеми й особливостями біогеохімічних циклів. У цілому малопродуктивних местообитаниях значна частина опадів входить у харчові ланцюжка. У екосистемах із високим продуктивністю інтенсивність обміну речовин і велика сорбирующая ємність грунту чи донних відкладень забезпечують таке розведення опадів, що у рослини вони потрапляють у щодо невелику кількість. Що Випали радіоактивні опади (особливо стронцій-90 і цезій-137) доходять по харчової ланцюжку до людини, та їх вміст у тканини організму людини не буває таким високим, як і тканинах животных.

В результаті роботи реактора накопичуються продукти розподілу палива, продукти нейтронної активації залишки і вигорілого палива. Продукти розподілу утворюються переважно всередині тепловидільних елементів (твелів) де він залишаються, Вихід межі оболонки твелів мізерно малий всім радіонуклідів, крім тритію (через оболонки з нержавіючої стали проникає близько 80% тритію). До складу продуктів розподілу входять також шляхетні гази, леткі і нелетючі речовини. Усі є бетаі гамма-излучателями і маю періоди піврозпаду від часткою секунди так десятків років. Серед продуктів нейтронної активації також є радіонукліди різного складу і тривалість життя. Відпрацьовані твэлы витримують на території АЕС у спеціальних басейнах витримки для розпаду короткоіснуючих радіонуклідів, та був відправляють на радиохимические заводи для переработки.

При нормальної роботі надходження радіонуклідів в навколишнє середовище не значно. Забруднення навколишнього середовища в результаті роботи радіохімічних заводів набагато серйозніше. Значний внесок на глобальний забруднення біосфери підприємствами ядерного паливного циклу (ЯПЦ) вносять углерод-14, криптон-тритий і йод-129. Інші довгоживучі негазообразные радіонукліди (стронций-цезий-137, ізотопи трансуранових елементів), вступники в довкілля з викидами підприємств ЯПЦ, розсіюються на обмеженою території, т. е. створюють локальне загрязнение.

Помимо «планових» викидів, джерелом радіоактивного забруднення довкілля є аварії на ядерних реакторах. Основну небезпека у своїй представляють продукти ділення клітин і нейтронної активації, що накопичилися у активної зоні реактора. Умовою їх збереження всередині твелів є герметичність і достатню охолодження твелів і кожуха. Перегрів палива й оплавлення активної зони реактора можуть відбутися лише тому випадку, якщо кількість теплової енергії, виділеної у процесі ядерної реакції, перевищить величину, що знімається теплоносієм. Тоді теплоносій перетворюється на пар, що з хмарою газоподібних продуктів розподілу можуть призвести до надлишкового тиску і вибуху. При руйнуванні захисного ковпака продукти ділення клітин і нейтронної активації разом із не разделившимся (невыгоревшим) паливом надійдуть в навколишнє середовище і викличуть радіоактивне антропогенний забруднення природними радіонуклідами (торий-232, уран-238, 1−235, продукти їх розпаду, і навіть ка-40) може виникнути при добуванні і переробки багатьох з корисними копалинами. У результаті цих процесів в біосфері покоются локальні ділянки з концентрацією радіонуклідів, істотно перевищує природний радіоактивний фон. Такі ділянки відносить до розряду малоактивних забруднень. Проте що у них довгоіснуючих природних радіонуклідів з дуже великих періодом піврозпаду робить забруднення такого роду небезпечними, оскільки вони можуть існувати практично нескінченно. Така аномалія є джерелом высокоэнергетичных короткоіснуючих радіонуклідів, серед яких особливо небезпечні представляють газоподібні ізотопи радію. Усі підприємства ядерного паливного циклу служать джерелами надходження радіонуклідів в довкілля, як і процесі виробництва, і за її зберіганні і похованні. Але основна кількість радіонуклідів вступає у атмосферу у видобутку і переробки уранової руди, поділу ізотопів урану і виробництва палива. Локальне (деяких випадках і глобальне) забруднення біосфери важкими природними радіонуклідами відбувається переважно першому етапі — в процесі видобування і переробки уранової руди. І хоча тут частка радіоактивного забруднення довкілля вбирається у 0,04% забруднення, що дає повний ЯПЦ, саме видобуток й радіоактивного сировини надають загальне загрязняющее вплив на довкілля, враховуючи високу територіальну концентрацію виробництва. Основним джерелом природних радіонуклідів в біосфері є видобуток, переробка й використання фосфатних добрив. Осадові фосфатні руди характеризуються високої концентрацією урану-238 і радіонуклідів його сімейства з середньої концентрацією 1500 Бк/кг і дешевше концентрацією радіонуклідів сімейства тория-232. Залежно від типу вихідного сировини й технологічних особливостей його переробки добриво можуть переходити практично весь уран-238 й певна частина радия-226, тория-228, тория-230, свинца-210 і полония-210. Концентрація цих радіонуклідів в усіх проявах фосфорних добрив незалежно від розроблюваних родовищ трохи вища, ніж у орних грунтах. При виготовленні добрив концентрація радия-226 знижується майже в усіх проявах продукції, одержуваної з фосфатного сировини, і, навпаки, концентрація урану-238, тория-232 і тория-228 збільшуються у подвійному суперфосфате, аммофосе і диаммофосе, але з більш ніж двічі. Концентрація калия-40 в калійних добривах приблизно в десять разів перевищує його концентрацію у грунті. Зміст радіонуклідів уранового низки в фосфорсодержащих добривах різних країн світу варіюється не більше 70—2400 Бк/кг, а концентрація радіонуклідів торієвого низки вбирається у 70 Бк/кг. У деяких країнах (США, ФРН, Тайвань, Росія) відзначається збільшення змісту природних радіонуклідів в орних грунтах з допомогою тривалого користування фосфорних удобрений.

Существует кілька шляхів на людини природних радіонуклідів, які у добривах, але основною з них внутрішнє опромінення, обумовлене споживанням сільськогосподарської продукції. І хоча слідство з даним Наукового комітету ООН по дії атомної радіації, відносний внесок у додаткову дозу опромінення живих організмів від використання добрив дуже малий, і вбирається у 0,01% сумарного природного радіоактивного фону, не має з’явитися причиною недооцінки зазначеного чинника у зв’язку з з темпами хімізації сільського хозяйства.

Систематическое застосування добрив призводить до збільшення концентрації природних радіонуклідів й у водоймах (воді, донних відкладеннях, водних організмах). Це пов’язано з винесенням природних радіонуклідів з удобрюваних водозбірних територій як і розчиненому вигляді (з поверховим і дренажним стоком), і у нерастворенном вигляді у результаті ерозії почвы.

Одной з причин їхнього підвищення радіоактивного фону у деяких районах є використання більш радіоактивних по порівнянню з грунтом геологічних порід у ролі будівельного матеріалу (напр. при підвищеному вмісті урану-238, то-рия-232 і калия-40 в традиційних будівельних матеріалах, як будівельний камінь, пісок, гравій і ін. чи матеріалах, вироблених з допомогою промислових отходов).

Техногенный джерело збільшення природного радіоактивного фону дає більший внесок у дозу опромінення населення, ніж використання добрив чи викиди природних радіонуклідів з кажана золою ТЭС.

В останню чверть XX в. вдесятеро зросла споживання енергетичного сировини (вугілля, нафту, газ, торф), що супроводжується переміщенням на земну поверхню великої кількості деяких хімічних елементів, в т. год. радиологически значимих природних радіонуклідів. Близько 70% видобутого у світі вугілля спалюється на ТЕС і близько 20% — в коксових печах. Концентрація природних радіонуклідів в природному вугіллі, зазвичай, невисока і звичайно нижче, ніж у грунті. При спалюванні вугілля на ТЕС за нормальної температури близько 1700 °З вуглець органічних сполук окислюється до чадного і вуглекислого газу, а мінеральні компоненти перетворюються на склоподібні частки золи. Частина важкої золи з неповністю спаленими органічними речовинами осідає на дно, створюючи т. зв. подовую золу і шлак. Менші частки становлять летучу золу і з потоками газів потрапляють у атмосферу. Кількість зольних викидів становить: на ТЕС США — 8% загальної кількості золи, ФРН — близько 1%, Італії — 5%, Польщі — 20%, Індії — 10%, Росії — 10%. Найбільш дрібна фракція викидів — частки золи субмикронного рівня. Саме такі частки максимально збагачені мікроелементами, в т. год. природними радіонуклідами. Ізотопи торію і калію плавляться, перемішуються з алюмосиликатными масами і входить у матриці твердих частинок незалежно від своїх розміру. Ізотопи урану втягуються в обидві ці процесу. Та частина урану, яка входить у глинисті та інші мінерали, плавиться і залишається у складі осклованих частинок золи, Уран, пов’язані з органічним речовиною, зникає, та був вони вбирають на частинках кажана золи як оксиду. Радію-226 як продукт розпаду урану-238 поводиться аналогічно. Радий-228 як продув розпаду тория-232 переважно входить у матрицю кажана золы.

Выбросы кажана золи можуть загрязни грунт в радіусі кілька десятків км від ТЕС. Так було в пробах льоду на відстані 150 кілометрів від промислового центру за II років спостерігалося 50-кратное збільшення концентрації радия-226. У верхньому прошарку грунту (0—5 див) він був істотно вище, ніж у нижньому (5—10 див). Навколо сучасної ТЕС із хорошою системою газоочистки радіоактивне забруднення грунту мізерно мало.

Кроме того, природні радіонукліди, вступають у довкілля під час спалювання на результаті отапливания приватних будинків, і навіть застосування вугільної золи у виробництві цементу і бетону на ролі наповнювача дорожніх покриттів та добрива сільському господарстві. По даним НКДАР ООН, при опаленні приватних спалюється лише десять % виробленого у світі вугілля, проте з допомогою малої висоти димарів і відсутності такої систем золоулавливания внесок цього джерела в сумарний викид природних радіонуклідів в довкілля еквівалентний внеску викидів ТЭС.

Негативное вплив підприємств вугільного циклу на населення за своїми масштабами і різноманіттю може перевершувати вплив ЯПЦ. Крім постійних викидів у повітря продуктів згоряння вугілля, ще однією істотною чинником не є великою обсяг відходів, утилізація і збереження яких може спричинить забруднення довкілля.

С 1920;х рр. відомо, що пластові води нафтових та газових родовищ, особливо у зоні водоуглеводородного контакту, відрізняються підвищеним змістом природних радіонуклідів. Радіоактивності таких вод обумовлена передусім високої концентрацією радия-226, зміст що його 100—1000 разів перевищує природний радіоактивний фон (вони просто використовувалися для промислового вилучення радію). Розлив радіоактивних водах довкола свердловин призводить до забруднення грунту у районі промысла.

Список литературы

Лит.: Алексахин Р. М., Архипов М. П., Бархударов Р. М. та інших. Важкі природні радіонукліди в біосфері. М.: Наука, 1990; Титаева М. А. Ядерна геохімія. М.: Вид-во МДУ, 1992.