Радиационное загрязнение

искусственных радионуклидов и научился использовать энергию атома в самых

разных целях: в медицине и для создания атомного оружия, для производства

энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов

часов и поиска полезных ископаемых. Все это приводит к увеличению дозы

облучения как отдельных людей, так и населения Земли в целом.

Индивидуальные дозы, получаемые разными людьми от искусственных источников

радиации, сильно различаются. В большинстве случаев эти дозы весьма

невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников оказывается во

много тысяч раз интенсивнее, чем за счет естественных. Как правило, для

техногеыных нсточников радиации упомянутая вариабельность выражена гораздо

сильнее, чем для естественных. Кроме того, порождаемое ими излучение обычно

легче контролировать,хотя облучение, связанное с радиоактивным и осадками

от ядерных взрывов, почти так же невозможно контролировать, как и

облучение, обусловленное космическими лучами или земными источниками.

Источники, использующиеся в медицине.

В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от

техногенных 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. Как ни парадоксально, но одним из основных

способов борьбы с раком является лучевая терапия. Понятно, что

индивидуальные дозы, получаемые разными людьми, сильно варьируют от нуля (у

тех, кто ни разу не проходил даже рентгенологического обследования) до

многих тысяч среднегодовых доз (у пациентов, которые

лечатся от рака). Однако надежной информации, на основании которой НКДАР

ООН мог бы оценить дозы, получаемые населением Земли, слишком мало.

Hеизвестно,сколько человек ежегодно подвергается облучению в медицинских

целях, какие дозы они получают и какие органы и ткани при этом облучаются.

В принципе облучение в медицине направлено на исцеление больного. Однако

нередко дозы оказываются неоправданно высокими: их можно было бы

существенно уменьшить безснижения эффективности, причем польза от такого

уменьшения была бы весьма существенна, поскольку дозы, получаемые от

облучения в медицинских целях, составляют значительную часть суммарной дозы

облучения от техногенных источников. Наиболее распространенным видом

излучения, применяющимся в диагностических целях, являются рентгеновские

лучи. Согласно данным по развитым странам, на каждую 1000 жителей

приходится от 300 до 900 обследований в год это не считая

рентгенологических обследований зубов и массовой флюорографи. Менее полные

данные по развивающимся странам показывают, что здесь число проводимых

обследований не превышает 100-200 на 1000 жителей. В действительности около

2/3 населения Земли проживает в странах, где среднее число

рентгенологических обследований составляет не более 10% от числа

обследований в промышленно развитых стpанах. В большинстве стpан около

половины рентгенологических обследований приходится на долюгрудной клетки.

Однако по мере уменьшения частоты заболеваний туберкулезом целесообразность

массовых обследований снижается. Более того, практика показала, что раннее

обнаружение рака легких почти не увеличивает шансов на выживание пациента.

Сейчас во многих промышленно развитых странах, включая Швецию,

Великобританию и Соединенные Штаты, частота таких обследований существенно

снизилась, однако в некоторых странах около 1/3 населения по-прежнему

ежегодно подвергается подобному обследованию. Недавно появился целый ряд

технических усовершенствований, которые при условии их правильного

применения могли бы привести к уменьшению дозы, получаемой пpи

pентгеновском обледовании. Тем не менее по данным для Швеции и США это

уменьшение оказалось весьма незначительным или отсутствовало вообще. Даже в

пределах одной страны дозы очень сильно варьируют от клиники к клинике.

Исследования, проведенные в ФРГ, Великобритании и США, показывают, что

дозы, получаемые пациентами, могут различаться в сто раз. Известно также,

что иногда облучению подвергается вдвое большая площадь поверхности тела,

чем это необходимо. Наконец, установлено, что излишнее радиационное

облучение часто бывает обусловлено неудовлетворительным состоянием или

эксплуатацией оборудования. Тем не менее известны случаи, когда дозы

облучения действительно были снижены благодаря усовершенствованию

оборудования и повышению квалификации персонала. Иногда для существенного

повышения эффективности диагностики нужно лишь слегка увеличить дозу. Как

бы то ни было, пациент должен получать минимальную дозу при обследовании,

и, по мнению НК ДАР, здесь имеются резервы значительного уменьшения

облучения. Благодаря техническим усовершенствованиям, по-видимому, можно

уменьшить и дозы, получаемые пациентами при рентгенографии зубов. Это очень

важно хотя бы потому, ч

то во многих развитых странах данное рентгенологическое обследование

проводится наиболее часто. Максимальное уменьшение площади рентгеновского

пучка, его фильтрация, убирающая лишнее излучение, использование более

чувствительных пленок и правильная экранировка все это уменьшает дозу.

Меньшие дозы должны использоваться и при обследовании молочной железы.

Введенные во второй половине 70-х годов новые методы рентгенографии этого

органа уже привели к существенному снижению уровня облучения по сравнению с

прежним , однако он может быть уменьшен и далее без ухудшения качества

рентгенограмм. Уменьшение дозы позволило увеличить число обследований

молочной железы: в Швеции и Соединенных Штатах за период с 1977 по 1979 г.

эта цифра возросла более чем вдвое. Со времени открытия рентгеновских лучей

самым значительным достижением в разработке методов рентгенодиагностики

стала компьютерная томография. Этот метод находит все более широкое

применение. В Швеции за период с 1973 по 1979 г. число обследований с

помощью этого метода возросло всотни раз. Его применение при обследованиях

почек позволило уменьшить дозы облучения кожи в 5 раз, яичников в 25 раз,

семенников в 50 раз по сравнению с обычными методами. Разработать методику

оценки средней дозы для больших групп населения крайне трудно, в частности

из-за недостатка данных о частоте рентгенологических обследований, особенно

в развивающихся странах. Задача еще более усложняется большими вариациями

доз от клиники к клинике; это означает, что данные для одной из клиник

нельзя считать оценкой среднего значения дозы. Попытки оценить среднюю

дозу, получаемую населением при рентгенологических обследованиях, до

недавнего времени ограничивались стремлением определить тот уровень

облучения, который может привести к генетическим последствиям. Его называют

генетически значимой эквивалентной дозой или ГЗД. Величина ГЗД определяется

двумя факторами: 1) вероятностью того, что пациент впоследствии будет иметь

детей (это в значительной мере определяется его возрастом); 2) дозой

облучения половых желез. ГЗД зависит от типа обследования; в Великобритании

в 1977 году самый большой в ГЗД внесли обследования таза и нижней

части спины, бедер, мочевого пузыря и мочевыводящих путей, а также бариевые

клизмы. По оценкам, ГЗД в Великобритании в 1977 году составила примерно 120

мкЗв, в Австралии в 1970 году 150 мкЗв, столько же в Японии в 1974 и 1979

годах и около 230 мкЗв в СССР в конце 70-х годов. В докладе за 1982 год

НКДАР попытался пойти дальше и разработать понятие эффективной

эквивалентной доз для оценки потенциального ущерба, который наносит

облучение другим тканям, не только репродуктивным органам. Это трудно

сделать даже в принципе, поскольку обычные способы оценок не вполне

пригодны, когда дело касается облучения

в медицинских целях. Кроме того, существуют и технические трудности. Для

оценки эффективной эквивалентной доз нужны точные данные о том, сколько

излучения поглощается различными орг, нами или тканями во время каждого

обследования. Такое распределение доз может различаться в 1000 и более раз

щ одного и того же типа обследования, несмотря на технические усовершенство

вания, которые должны были бы умень шить эти различия. Реально только две

страны Япония Польша смогли представить в комитет достаточно полную

информацию, по которой удалось рассчитать эффективны дозы: примерно 600 чел-

Зв на 1 млн. жителей Польши в 1976 году и 1800 чел-Зв на 1 млн. населения

Японии в 197~ году. Из-за отсутствия каких бы то ни было других данных

НКДАР принял в качестве оценки годовой коллективной эффективной

эквивалентной дозы от рентгенологических обследований в развитых странах

значение 1000 чел-Зв на 1 млн. жителей. Конечно, в развивающихся странах

эта величина, вероятно, окажется ниже, хотя индивидуальные дозымогут быть и

выше. Радиоизотопы используются для исследования различных процессов,

протекающих в организме, и для локализации опухолей. За последние 30 лет их

применение сильно возросло, и все же они и сейчас применяются реже, чем

рентгенологические обследования. Информация об использовании радиоизотопов

довольно ограниченна, но имеющиеся данные позволяют предположить, что в

промышленно развитых странах на 1000 жителей приходится лишь 10 40

обследований. Так же трудно оценить идозы; результаты одного исследования,

проведенного в Японии, показывают, что годовая эффективная эквивалентная

доза составляет ~ 20 мкЗв на человека. Коллективные эффективные

эквивалентные дозы лежат в диапазоне от 20 чел-Зв на 1 млн. жителей в

Австралии до 150 чел-Зв в США. Во всем мире имеется также около 4000

радиотерапевтических установок, которые используются для лечения рака.

Здесь, как и в описанных выше случаях, мы располагаем лишь ограниченной

информацией о том, как часто эти установки используются и какие дозы

получают при этом пациенты. Суммарные дозы для каждого пациента очень

велики, однако это, как правило, уже тяжелобольные люди и вряд ли у них

будут дети. Крометого, такие дозы получает сравнительно небольшое число

людей, поэтому вклад в коллективную дозу оказывается весьма незначительным.

Суммарная доза, получаемая населе- нием Земли ежегодно во время сотен

миллионов рентгенологических обследований с применением малых доз,

значительно превышает дозу, получаемую в сумме сравнительно малым числом

больных раком. Средняя эффективная эквивалентная доза, получаемая от всех

источников облучения в медицине, в промышленно развитых странах состав-

ляет, по-видимому, 1 мЗв на каждого жителя, т.е. примерно половину средней

дозы от естественных источников. Следует иметь в виду, однако, что средние

дозы в разных странах неодинаковы и могут различаться в 3 раза. Поскольку в

развивающихся странах облучение в медицинских целях используется

существенно реже, средняя индивидуальная доза за счетэтого источника во

всем мире составляет 400 мкЗв на человека в год. Таким образом,

коллективная эффективная эквивалентная доза для всего населения Земли равна

примерно 1 600 000 чел-Зв в год. Ядерные взрывы За последние 40 лет каждый

из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые

образовались в результате ядерных взрывов. Речь идет не о тех радиоактивных

осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и На- гасаки в 1945

году, а об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в атмосфере.

Максимум этих испытаний приходится на два периода: первый на 1954 1958

годы, когда взрывы проводили Великобритания, США и СССР, и второй, более

значительный,на 1961 1962 годы, когда их проводили в основном Соединенные

Штаты и Советский Союз. Во время первого периода большую часть испытаний

провели США, во время второго СССР. Эти страны в 1963 году подписали

Договор об ограничении испытаний ядерного оружия, обязывающий не испытывать

его в атмосфере, под водой и в космосе. С тех пор лишь Франция и Китай

провели серию ядерных взрывов в атмосфере, причем мощность взрывов была

существенно меньше, а сами испытания проводились реже (последнее из них в

1980 году). Подземные испытания проводятся до сих пор, но они обычно не

сопровождаются образованием радиоактивных осадков. Часть радиоактивного

материала выпадает неподалеку от места испытания, какая-то часть

задерживается в тропосфере (самом нижнем слое атмосферы), подхватывается

ветром и перемещается 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 выпадают на землю. Однако

большая часть радиоактивного материала выбра- сывается в стратосферу

(следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10 50 км), где он остается

многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного

шара. Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных

радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или

быстро распадается; основной вклад в облучение Радиоактивные осадки

содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них

имеет ничтожную концентрацию или быстро pаспадается; основной вклад в

облучение человека дает лишь небольшое число радионуклидов. Вклад в

ожидаемую коллективную эффективную эквивален ную дозу облучения населения

от ядерных взрывов, превышающий 1%, дают толь четыре радионуклида. Это

углерод-14, цезий-137, цирконий-95 и стронций-90. Дозы облучения за счет

этих и других радионуклидов различаются в разные периоды времени после

взрыва, поскольку они распадаются с различной скоростью. Так, цирконий-95,

период полураспада которого составляет 64 суток, уже не является источником

облучения. Цезий-137 и стронций-90 имеют периодыполураспада 30 лет,поэтому

они будут давать вклад в облучение приблизительно до конца этого века. И

только углерод-14, у которого период полураспада равен 5730 годам, будет

оставаться источником радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью

дозы) даже в отдаленном будущем: к 2000 году он потеряет лишь 7% своей

активности. Годовые дозы облучения четко коррелируют с испытаниями

ядерного оружия в атмосфере: их максимум приходится на те же периоды . В

196З году коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными

испытаниями,составила около 7% дозы облучения от естественных источников; в

1966 году 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. Все приведенные цифры, конечно, являются

средними. На Северное полушарие, где проводилось большинство испытаний,

выпала и большая часть радиоактивных осадков. Пастухи на Крайнем Севере

получают дозы облучения от цезия-137, в 100 1000 раз превышающие среднюю

индивидуальнуюдозу для остальной части населения (впрочем, они получают

большие дозы и от естественных источников цезий накапливается в ягеле и по

цепи питания попадает в организм человека). К несчастью, те люди, которые

находились недалеко от испытательных полигонов, получили в результате

значительные дозы; речь идет о части населения Маршалловых островов и

команде японского рыболовного судна, случайно проходившего неподалеку от

места взрыва. Суммарная ожидаемая коллективная эффективная эквивалентная

доза от всех ядерных взрывов в атмосфере, произведенных к настоящему

времени, составляет 30000000 чел-Зв. К 1980 году человечество получило лишь

12% этой дозы, останьыую часть оно будет получать еще миллионы лет.

Атомная энергетика Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее

интенсивные споры, и являются атомные электростанции, хотя в настоящее

время они вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение

населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных

материалов в окружающую среду очень невелики. К концу 1984 года в 26

странах работало 345 ядерных реакторов, вырабатывающих электроэнергию. Их

мощность составляла 13% суммарной мощности всех источников электроэнергии и

была равна 220 ГВт. До сих пор каждые 5 лет эта мощность удваивалась,

однако, сохранится ли такой темп роста в будущем, неясно, Оценки

предполагаемой суммарной мощности атом- ных электростанций на конец века

имеют постоянную тенденцию к снижению. Причины тому экономический спад,

реализация мер по экономии электроэнергии, а также противодействие со

стороны общественности. Согласно последней оценке МАГАТЭ (1983 г.), в 2000

году мощность атомных электростанций будет составлять 720-950 ГВт. Атомные

электростанции являются лишь частью ядерного топливного цикла, который

начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап производство

ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергают

вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается

цикл,как правило, захоронением радиоактивных отходов. На каждой стадии

ядерного топливного цикла в окружающую среду попадают радиоактивные

вещества. НКДАР оценил дозы, которые получает население на различных

стадиях цикла за короткие промежутки времени и за многие сотни лет.

Заметим, что проведение таких оценок очень сложное и трудоемкое дело.

Начнем с того, что утечка радиоактивного материала даже у однотипных

установок одинаковой конструкции очень сильно варьирует. Например, у

корпусных кипящих реакторов с водой в качестве теплоносителя и замедлителя

(Boiling Water Reactor, BWR) уровень утечки радиоактивных газов для двух

разных установок (или для одной и той же установки, но в разные годы) может

различаться в миллионы раз. Доза облучения от ядерного реактора зависит от

вpемени и pасстояния. Чем дальше человек живет отатомной электростанции,

тем меньшую дозу он получает. Несмотря на это, наряду с АЭС, расположенными

в отдаленных районах, имеются и такие, которые находятся недалеко от

крупных населенных пунктов. Каждый реактор выбрасывает в окружающую среду

целый ряд радионуклидов с разными периодами полураспада. Большинство

радионуклидов распадается быстро и поэтому имеет лишь местное значение.

Однако некоторые из них живут достаточно долго и могут распространяться по

всему земному шару, а определенная часть изотопов остается в окружающей

среде практически бесконечно. При этом различные радионуклиды та кже ведут

себя по-разному: одни распространяются в окружающей среде быстро, другие

чрезвычайно медленно. Чтобы разобраться в этой ситуации, НКДАР разработал

для каждого этапа ядерного топливного цикла параметры гипоте тической

модельной установки, имеющей типичные конструктивные элементы и

расположенной в типичном географическом районе с типичной плотностью

населения. НКДАР изучил также данные об утечках на всех ядерных установках

в мире и о пределил среднюю величину утечек, приходящуюся на гигаватт-год

вырабатываемой электроэнергии. Такой подход дает общее представление об

уровне загрязнения окружающей среды при реализации программы по атомной эн

ергетике. Однако полученные оценки, конечно же, нельзя безоговорочно

применять к какой-либо конкретной установке. Ими следует пользоваться

крайне осторожно, поскольку они зависят от многих специально оговоренных в

докладе НКДАР допущений. Примерно половина всей урановой руды добывается

открытым способом, а половина шахтным. Добытую руду везут на обогатительную

фабрику, обычно расположенную неподалеку. И рудники, и обогатительные

фабрики служат источником загрязнения окружающей среды радиоактивными

веществами. Если рассматривать лишь непродолжительные периоды времени, то

можно считать, что почти все загрязнение связано с местами добычи урановой

руды. Обогатительные же фабр ики создают проблему долговременного

загрязнения: в процессе переработки руды образуется огромное количество

отходов . Вблизи действующих обогатительных фабрик (в основном в

Северной Америке) уже скопилось 120 м лн. т отходов, и если положение не

изменится, к концу века эта величина возрастет до 500 млн. т. Эти отходы

будут оставаться радиоактивными в течение миллионов лет, когда фабрика

давно перестанет существовать. Таким обра зом, отходы являются главным

долгоживущим источником об лучения населения, связанным с атомной

энергетикой. Однако их вклад в облучени можно значительно уменьшить, если

отвалы заасфальтировать или покрыть и. полив инилхлоридом. Конечно,

покрытие необходимо будет регулярно менять. Урановый концентрат,

поступающий обогатительной фабрики, подвергается дальнейшей переработке и

очистке и на специальных заводах превращается в ядерное топливо. В

результате такой переработки образуются газообразные и жидкие радиоактивные

отходы, однако дозы облучения от них намного меньше чем на других стадиях

ядерного топливного цикла. Теперь ядерн ое топливо готово к использованию в

ядерном реакторе. Существует пять основных типов энергетических реакторов:

водо-водяные реакторы с водой под давлением (Pressurised Water Reactor,

PWR), водо-водяные кипящие р еакторы (Boiling Water Reactor, BWR),

разработанные в США и наиболее распространенные в настоящее время; реакторы

с газовым охлаждением, разработанные и применяющиеся в Великобритании и

Франции; реакторы с тяжелой водо й, широко распространенные в Канаде; водо-

графитовые канальные реакторы, которые эксплуатируются только в СССР. Кроме

реакторов этих пяти типов в Европе и СССР имеются также четыре реактора-

размножителя на быстрых нейтронах, которые представляют собой ядерные

реакторы следующего поколения. Величина радиоактивных выбросов у разных

реакторов колеблется в широких пределах: не только от одного типа реактора

к другому и не только для разных конструкций реактора одного и того же

типа, но также и для двух разных реакторов одной конструкции. Выбросы могут

существенно различаться даже для одного и того же реактора в разные годы,

потому что различаются объемы текущих ремонтных работ, во время которых и

происходит большая часть выбросов. В последнее время наблюдается тенденция

к уменьшению количества выбросов из ядерных реакторов, несмотря на увели

чение мощности АЭС. Частично это связано с техническими

усовершенствованиями, частично с введением более строгих мер по

радиационной защите. В мировом масштабе примерно 10% использованного на АЭС

ядерног о топлива направляется на переработку для извлечения урана и

плутония с целью повторного их использования. Сейчас имеются лишь три

завода, где занимаются такой переработкой в промышленном масштабе: в

Маркуле и Ла-Are (Франция) и в Уиндскейле (Великобритания). Самым <

чистым> является завод в Маркуле, на котором осуществляется особенно

Страницы: 1, 2, 3, 4