Антропогенные источники ионизирующих излучений

За последние десятилетия человек создал несколько сот искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых разных целях: в медицине и для создания ядерного оружия, для производства энергии иобнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов и поиска полезных ископаемых.

Источники ионизирующих излучений, используемые в медицине. В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком оттехногенных источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник ответствен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации.

Радиация используется в медицине, как в диагностических целях, так и для лечения. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат. Получают все более широкое распространение и новые сложные диагностические методы, опирающиеся на использование радиоизотопов.

Облучение в медицине направлено на исцеление больного. Однако нередко дозы оказываются неоправданно высокими. Их можно было бы существенно уменьшить без снижения эффективности, причем польза от такого уменьшения была бы весьма существенна, поскольку дозы, получаемые от облучения в медицинских целях, составляют, как уже было сказано, значительную часть суммарной дозы облучения от техногенных источников.

Ядерные взрывы. За последние 50 лет каждый житель Земли подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов. Речь идет не только о тех радиоактивных осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 г., но и об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в окружающей среде.

Часть радиоактивного вещества выпадала неподалеку от места испытания, какая-то часть задерживалась в тропосфере, подхватывалась ветром и перемещалась на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе в среднем около месяца, радиоактивные вещества во время этих перемещений постепенно выпадали на землю. Однако в случае ядерных испытаний в атмосфере большая часть радиоактивного материала выбрасывалась в стратосферу, где оставалась многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Радиоактивные осадки содержат несколько сот различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается; основной вклад в облучение населения вносит лишь небольшое число радионуклидов. Вклад в ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу облучения населения от ядерных взрывов, превышающий 1%, дают только четыре радионуклида: углерод-14, цезий-137, цирконий-95 и стронций-90.

Годовые дозы облучения четко коррелируют с испытаниями ядерного оружия в атмосфере: их максимум приходится на те же периоды. В 1963 г. коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила около 7% дозы облучения от естественных источников; в 1966 г. она уменьшилась до 2%, а в начале 80-х - до 1%. Если испытания в атмосфере больше проводиться не будут, то годовые дозы облучения будут становиться все меньше и меньше.

Суммарная ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная доза от всех ядерных взрывов в атмосфере, произведенных к настоящему времени, составляет 30 000 000 чел.-Зв. К 2000 г. человечество получило лишь 17% этой дозы, остальную часть оно будет получать еще миллионы лет, если не погибнет в глобальном ядерном конфликте («ядерная ночь» и «ядерная зима»).

Энергия, получаемая в результате ядерного взрыва, номинальная мощность которого эквивалентна энергии взрыва 20 000 000т тротила (так называемая 20-мегатонная бомба, взрывная мощность которой в 1000 раз больше бомбы, разрушившей г. Нагасаки), равняется 8,4∙10²³ эрг. Для сравнения можно сказать, что общая величина выделившейся энергии во время всех зарегистрированных землетрясений колебалась в пределах от
10²² эрг (при лёгких местных толчках) до 10²⁶ эрг (при землетрясениях с катастрофическими последствиями).

Взрывная волна распространяется в атмосфере от центра взрыва ядерной бомбы. Минимальный радиус полного разрушения около 8 км, сильного разрушения − 13 км, частичного разрушения − 29 км. Эти величины будут изменяться пропорционально кубическому корню из величины мощности бомбы. Распространения взрывной волны в атмосфере даёт возможность обнаружить взрыв такой мощности на расстоянии многих сотен километров, если бомба была взорвана в воздухе. Если бомба была взорвана под землёй, большая часть энергии будет распространяться там в виде сейсмических волн, которые в случае большой энергии взрыва будут зарегистрированы.

Очень высокая температура, получаемая в момент взрыва, даёт начало световым и тепловым излучениям огромной мощности. Интенсивная тепловая вспышка длится в течение 20 сек и в ясный безоблачный день может служить причиной пожаров и ожогов кожи даже на расстоянии 32 км от места взрыва. Расстояние, на котором можно ожидать таких последствий взрыва (для бомб различной мощности), прямо пропорционально квадратному корню из их мощности.

Интенсивные гамма-излучения наблюдаются в течение почти 1 мин, однако они быстро поглощаются воздухом, и на расстоянии 3,5 км от места взрыва доза облучения будет уменьшена до 400 рад. Можно ожидать, что на расстоянии 6,5 км от места взрыва гамма-излучения не будут оказывать действия. Излучение нейтронов в то же время будет менее опасным.

При взрыве мегатонной бомбы образующиеся радиоактивные продукты деления, выпадая на землю, способны поражать наиболее отдалённые от места взрыва объекты. Действительно, в случаях проведения испытаний ядерных бомб радиоактивные осадки, не смотря на все меры предосторожности, которые будут приняты для предотвращения поражения окрестных районов, представляют, возможно, единственную опасность, с которой приходится считаться. Обнаружение радиоактивных осадков является верным признаком, свидетельствующим о проведении испытаний ядерного оружия в большем отдалении.

Местные радиоактивные осадки. Если ядерная бомба взрывается на не большой высоте, то образующаяся масса горячих газов или другими словами, огненный шар диаметром около 5 км может коснуться земли. При соприкосновении его с землёй, благодаря чрезвычайно высокой температуре, образуется громадный кратер и испаряется около 10−100 млн. т земли и горных пород, которые и уносятся в виде сильнорадиоактивного облака. Образовавшаяся в результате конденсации этих паров пыль является чрезвычайно радиоактивной. Эта пыль поднимается на высоту до 9−12 км. Затем она постепенно начинает снова оседать на землю, при этом воздушные потоки уносят её на большое расстояние от места взрыва. Более крупные радиоактивные частицы осядут на землю первыми, тогда как мелкие могут быть унесены ветрами за сотни километров, прежде чем они осядут на землю. Частицы пыли диаметром 0,1 мм выпадут с высоты 12 км почти через четыре часа, тогда как для выпадения с той же высоты частиц диаметром 0,01 мм потребуется около двух недель. Размеры частиц радиоактивных осадков зависят от характера почвы, с которой соприкоснулся огненный шар.

При одинаковых условиях проведения взрывов ядерных бомб размеры зоны, в которой выпадают опасные радиоактивные осадки, будут приблизительно пропорциональны массе содержащегося в бомбе делящегося вещества. В состав локальных радиоактивных осадков входят в основном короткоживущие продукты деления: молибден-99, теллур-132, иод-131, барий-140, празеодим-143 и церий-143 (Прилож.15).

Выпадение радиоактивных осадков в масштабах всего земного шара. Если ядерная бомба взорвана на такой высоте, что огненный шар не коснулся земли, то радиоактивные продукты деления в значительно меньшей степени будут конденсироваться на частицах пыли. В этом случае они уносятся на значительно большую высоту (возможно, до 30 км) и оттуда, рассеиваясь воздушными потоками, медленно оседают на обширных территориях земного шара. Радиоактивные вещества, соединяясь с каплями воды, выпадают вместе с дождём и снегом. Даже если огненный шар и коснулся земли, всё же часть продуктов деления будет занесена на большую высоту, и в результате этого количество радиоактивных выпадений в пределах всего земного шара в какой-то степени увеличится.

Радиоактивные вещества оседают на поверхности всего земного шара в течении почти десяти лет после атомного взрыва; в среднем за 1 год оседает около 10% образовавшихся радиоактивных веществ. Из этого следует, что радиоактивные осадки в пределах всего земного шара будут состоять почти исключительно из долгоживущих продуктов деления: стронция-90 и цезия-137, в то время как локальные осадки в значительной степени состоят из продуктов деления с коротким и средним периодами полураспада.

Радиационные поражения. С 1945 по 1996 г. США, СССР, Англия, Франция и Китай произвели в надземном пространстве более 400 ядерных взрывов. В атмосферу поступила большая масса сотен различных радионуклидов, которые постепенно выпали на всей поверхности планеты. Их глобальное количество почти удвоили ядерные катастрофы, произошедшие на территории бывшего СССР. Долгоживущие радиоизотопы (углерод-14, цезий-137, стронций-90 и др.) и сегодня продолжают излучать, создавая приблизительно 2%-ную добавку к фону радиации.

Продолжаются подземные ядерные взрывы. В последнее время их провели в Индии, Северной Корее и Пакистане. Последствия атомных бомбардировок, ядерных испытаний и аварий еще долго будут сказываться на здоровье облученных людей и их потомков.

Дата добавления: 2014-11-06