Радиоактивное загрязнение

Радиоактивные загрязнения происходят при^[3]:

• выпадении радиоактивных веществ из облака ядерного взрыва и наведённой радиации, обусловленной образованием радиоактивных изотопов в окружающей среде под воздействием мгновенного нейтронного и гамма-излучений ядерного взрыва; поражает людей и животных главным образом в результате внешнего гамма- и (в меньшей степени) бета-облучения, а также в результате внутреннего облучения (в основном альфа-активными нуклидами) при попадании радиоизотопов в организм с воздухом, водой и пищей.
• техногенных авариях (утечках из ядерных реакторов, утечках при перевозке и хранении радиоактивных отходов, случайных утерях промышленных и медицинских радиоисточников и т. д.) в результате рассеяния радиоактивных веществ; характер загрязнения местности зависит от типа аварии.

Основными источниками радиоактивного загрязнения являются^{[4][5][6][3][7][8]}:

• аварии на атомных объектах: крупномасштабные катастрофы на атомных электростанциях и производственных предприятиях, которые приводят к выбросам огромного количества радиоактивных веществ, распространяющихся через атмосферу и воду на большие расстояния;
• деятельность энергетического комплекса:
  • атомная энергетика: эксплуатация АЭС, добыча и обогащение уранового сырья, а также переработка ядерного топлива;
  • тепловая энергетика: сжигание на ТЭС и ТЭЦ ископаемого топлива, в том числе угля, который содержит естественные радионуклиды (уран, торий, калий-40), которые при сгорании концентрируются в летучей золе и шлаках, попадая затем в атмосферу и почву;
• неправильное обращение с радиоактивными отходами (РАО): неаккуратная транспортировка, ненадлежащее хранение и захоронение, санкционированные или случайные сбросы жидких отходов в водоёмы;
• испытания ядерного оружия;
• использование источников излучения в медицине и промышленности: применение радионуклидов в лучевой терапии, дефектоскопии, науке и сельском хозяйстве, а также использование контрольно-измерительных приборов на их основе;
• природные и вторичные факторы: естественный радиационный фон, добыча полезных ископаемых, а также вторичная ветровая миграция радиоактивной пыли с территорий, прежде подвергшихся загрязнению.

Основные загрязняющие радиоактивные вещества делятся на техногенные радионуклиды, возникающие в результате ядерной деятельности человека, и естественные радионуклиды, концентрация которых увеличивается в результате промышленной деятельности.

К основным техногенным радионуклидам, обнаруживаемым в воде, почве и воздухе, относятся^{[9][10][11][12]}:

• Йод-131 (¹³¹I) — радионуклид с периодом полураспада около 8 суток, обладающий бета- и гамма-активностью. Вследствие бета-распада изотоп вызывает повреждение клеток щитовидной железы, в которой он преимущественно накапливается, а также поражает окружающие ткани на глубину до нескольких миллиметров, что может приводить к мутациям и гибели клеток.
• Стронций-90 (⁹⁰Sr) — радионуклид с периодом полураспада примерно 28,8 года. Изотоп попадает в окружающую среду в основном при авариях на атомных электростанциях и ядерных взрывах. Он обладает способностью накапливаться в костной ткани, что обусловливает его длительное воздействие на организм.
• Цезий-137 (¹³⁷Cs) — радионуклид с периодом полураспада 30 лет, который является одним из основных компонентов глобального радиоактивного загрязнения биосферы. Его попадание в окружающую среду связано преимущественно с авариями на объектах атомной энергетики и испытаниями ядерного оружия.
• Кобальт-60 (⁶⁰Co) — радионуклид с периодом полураспада 5,3 года. Изотоп широко используется в промышленности и медицине, однако при авариях может представлять серьёзную радиационную опасность.
• Америций-241 (²⁴¹Am) — радионуклид с периодом полураспада 433 года. Он образуется в результате распада плутония-241 и является одним из долгоживущих компонентов радиоактивных отходов.

К основным естественным радионуклидам, которые возникают в основном вследствие работы угольных тепловых электростанций (ТЭС), относятся^[7]:

• Уран-238 (²³⁸U) — радионуклид с периодом полураспада около 4,5 миллиарда лет. Изотоп обладает низкой удельной радиоактивностью, однако представляет опасность при вдыхании или проглатывании ввиду химической токсичности и способности накапливаться в органах.
• Торий-232 (²³²Th) — радионуклид с периодом с периодом полураспада 14 миллиардов лет, в природе встречается в составе минералов. При распаде образует цепочку дочерних радионуклидов, некоторые из которых представляют радиационную опасность.
• Калий-40 (⁴⁰K) — радионуклид с периодом полураспада 1,25 миллиардов лет. Изотоп содержится во всех живых организмах и участвует в обмене веществ.
• Свинец-210 (²¹⁰Pb) — радионуклид с периодом полураспада 22,3 года, дочерний продукт распада радона. Изотоп попадает в организм с пищей и воздухом, накапливается в костной ткани и обладает химической токсичностью, усугубляющей радиационное воздействие.
• Полоний-210 (²¹⁰Po) — радионуклид с периодом полураспада 138 суток, который содержится в морепродуктах, табачных изделиях и при поступлении в организм вызывает тяжёлые внутренние поражения вследствие высокой плотности ионизации в тканях.

Вклад указанных радиоактивных компонентов при Чернобыльской аварии составил (приблизительно):

• йода-131 — 1,8⋅10¹⁸ Бк,
• цезия-137- 8,5⋅10¹⁶ Бк,
• стронция-90 — 1⋅10¹⁶ Бк.

Суммарная активность веществ, выброшенных в окружающую среду, составила, по различным оценкам, до 14⋅10¹⁸ Бк (примерно 380 млн кюри).

Выбросы в результате аварии на Фукусиме по оценкам Японской Комиссия по ядерной безопасности (NSC) составили

• йода-131 — 1,5⋅10¹⁷ Бк,
• цезия-137- 1,2⋅10¹⁶ Бк.

Проблема радиоактивного загрязнения признаётся одной из наиболее важных глобальных угроз современности из-за его долгосрочного негативного воздействия. Радиоактивное загрязнение влечёт за собой комплексные последствия, которые затрагивают здоровье человека, состояние экосистем и социально-экономическую стабильность регионов.

• Медицинские последствия разделяются на детерминированные и стохастические эффекты:
  • детерминированные эффекты возникают при получении высоких доз радиации за короткий промежуток времени и проявляются в виде острой лучевой болезни, глубокого поражения костного мозга, желудочно-кишечного тракта или центральной нервной системы, что может привести к быстрой гибели организма.
  • стохастические последствия могут проявиться спустя десятилетия после облучения и включают лейкозы, рак щитовидной железы, лёгких и других органов, а также генетические мутации, способные отразиться на будущих поколениях.

• Экологические последствия проявляются через активную биоаккумуляцию радионуклидов в природных объектах, что приводит к долгосрочному загрязнению почв и водоёмов, гибели скота и диких животных, а также к невозможности безопасного ведения сельского хозяйства.
• Социально-экономические последствия радиационных катастроф включают в себя масштабные демографические потери, вынужденную миграцию тысяч людей и остановку экономического роста пострадавших территорий. Государство несёт колоссальные расходы на реабилитацию земель и социальную поддержку пострадавших граждан. В правовой сфере такие инциденты порождают длительные судебные споры и требуют ужесточения ответственности за нарушение правил ядерной и радиационной безопасности.

Обеспечение радиационной безопасности и защита населения представляют собой многогранный процесс, объединяющий международное взаимодействие, строгое законодательное регулирование, внедрение передовых технологических решений и информирование населения^[3][3][4]:

• Международное взаимодействие. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) и Всемирная ассоциация организаций, эксплуатирующих атомные электростанции (ВАО АЭС) занимаются разработкой международных стандартов безопасности, проведением инспекций и координацией действий по ликвидации последствий возможных аварий.
• Законодательное регулирование. Национальные законодательства устанавливают строгие требования к эксплуатации ядерных установок и безопасному обращению с радиоактивными отходами. В Российской Федерации правовую основу в этой области составляют федеральные законы «Об использовании атомной энергии», «О радиационной безопасности населения» и «Об обращении с радиоактивными отходами», которые определяют нормы допустимого воздействия и устанавливают ответственность за их нарушение, а государственная политика направлена на постепенное снижение техногенных рисков до социально приемлемого уровня и предупреждение чрезвычайных ситуаций на ядерно опасных объектах.
• Технологическая защита. Реализуется комплекс мер, направленных на совершенствование атомной энергетики. Проводится модернизация предприятий, направленная на повышение надёжности атомных станций, в том числе путём внедрения систем пассивной безопасности, способных функционировать без электроснабжения, и систем дистанционного управления реакторами. Применяется принцип многобарьерной защиты, который предполагает использование специализированных хранилищ для надёжной изоляции радиоактивных материалов. Наиболее перспективным и безопасным методом считается глубокое подземное захоронение, минимизирующее риск разгерметизации контейнеров и последующего загрязнения грунтовых вод. Одновременно ведутся разработки в области ядерной энергетики будущего: внедрение реакторов нового поколения с замкнутым топливным циклом способно значительно уменьшить объём образуемых отходов и упростить их последующую утилизацию.
• Информирование населения. Осуществляется комплекс социальных и образовательных мероприятий, направленных на повышение грамотности населения в вопросах радиационной безопасности. Граждане имеют законное право на получение информации о радиационной обстановке, что способствует общественному контролю за деятельностью атомных объектов.