В.Н. Єршов за участю Л.Ю. Алікберова і Е.І.Хабаровой
Сучасна цивілізація немислима без електричної енергії. Вироблення і використання електрики збільшується з кожним роком, але перед людством вже маячить привид майбутнього енергетичного голоду через виснаження родовищ горючих копалин і всі великих екологічних втрат при отриманні електроенергії.
Енергія, що виділяється в ядерних реакціях, в мільйони разів вище, ніж та, яку дають звичайні хімічні реакції (наприклад, реакція горіння), так що теплотворна здатність ядерного палива виявляється незмірно більшою, ніж звичайного палива. Використовувати ядерне паливо для вироблення електроенергії - надзвичайно приваблива ідея.
Переваги атомних електростанцій (АЕС) перед тепловими (ТЕЦ) і гідроелектростанціями (ГЕС) очевидні: немає відходів, газових викидів, немає необхідності вести величезні обсяги будівництва, зводити греблі і ховати родючі землі на дні водоймищ. Мабуть, більш екологічні, ніж АЕС, тільки електростанції, що використовують енергію сонячного випромінювання або вітру.
Але і вітряки, і геліостанції поки малопотужні і не можуть забезпечити потреби людей в дешеву електроенергію - а ця потреба все швидше зростає.
І все ж доцільність будівництва і експлуатації АЕС часто ставлять під сумнів через шкідливого впливу радіоактивних речовин на навколишнє середовище і людину.
невидимий ворог
Відповідальність за природну земну радіацію в основному несуть три радіоактивні елементи - уран, торій і актиній. Ці хімічні елементи нестабільні; розпадаючись, вони виділяють енергію або стають джерелами іонізуючого випромінювання. Як правило, при розпаді утворюється невидимий, не має смаку і запаху важкий газ радон. Він існує у вигляді двох ізотопів: радон - 222, член радіоактивного ряду, утвореного продуктами розпаду урану-238, і радон-220 (званий також торон), член радіоактивного ряду торію-232. Радон постійно утворюється в глибинах Землі, накопичується в гірських породах, а потім поступово по тріщинах переміщається до поверхні Землі.
Опромінення від радону людина дуже часто отримує, перебуваючи у себе вдома або на роботі і не підозрюючи про небезпеку, - в закритому, непровітрюваному приміщенні, де підвищена його концентрація цього газу - джерела радіації.
Радон проникає в будинок з грунту - крізь тріщини в фундаменті і через пів - і накопичується в основному на нижніх поверхах житлових і виробничих будівель. Але відомі й такі випадки, коли житлові будинки і виробничі корпуси зводять безпосередньо на старих відвалах гірничодобувних підприємств, де радіоактивні елементи присутні в значних кількостях. Якщо в будівництві виробництві застосовують такі матеріали як граніт, пемза, глинозем, фосфогіпс, червона цегла, кальцієво-силікатний шлак, джерелом радонової радіації стає матеріал стін.
Природний газ, який використовується в газових плитах (особливо зріджений пропан в балонах) - теж потенційне джерело радону. А якщо воду для побутових потреб викачують з глибоко залягають водяних пластів, насичених радоном, то висока концентрація радону в повітрі навіть при пранні білизни!
До речі, було встановлено, що середня концентрація радону у ванній кімнаті, як правило, в 40 разів вище, ніж в житлових кімнатах і в кілька разів вище, ніж на кухні.
Радіація і людина
Радіоактивність і радіоактивний фон Землі - природне явище природи, що існувала задовго до появи людини. Людство в процесі еволюції постійно перебувало під впливом радіації. Тому всі органи людини містять будь-які радіоактивні ізотопи. Поки їх кількість не перевищує безпечного межі, підстав для занепокоєння немає. Але якщо рівень радіації підвищується, живі організми виявляються під загрозою.
Вперше випробували на собі дію підвищених доз радіації вчені, дослідники природної радіоактивності - Беккерель, П'єр Кюрі, Марія Склодовська-Кюрі. Коли подружжя Кюрі в 1901 р отримали з уранової смоляний обманки перші крупиці радію, Анрі Беккереля належало виступити на конференції з доповіддю про властивості радіоактивних речовин.
Бажаючи продемонструвати дію випромінювання радію на флуоресціюючому екрані з сульфіду цинку, він тимчасово взяв в лабораторії пробірку з декількома кристалами хлориду барію, що містить домішка солі радію і цілий день носив цю пробірку в кишені жилета. Демонстрація випромінювання пройшла успішно, хоча Беккерель раз у раз повертався до екрану спиною, і Радієвий промені повинні були проникати до сульфіду цинку крізь його тіло. Але через 10 днів на шкірі Беккереля навпроти кишені жилета з'явилося червона пляма, а потім - довго не загоюються виразка.
П'єр Кюрі теж встиг переконатися в підступності радію. Чи не підозрюючи про серйозну небезпеку, якій піддається, він прикладав ампулу з сіллю нового елемента до руки і отримав глибокий опік з омертвінням тканин ...
Видатні вчені Марі Кюрі, Маргеріт Пере і багато інших страждали променеву хворобу, яка стала професійним недугою всіх радиохимиков. Однак систематичне вивчення біологічної дії радіації почалося набагато пізніше - після вибухів атомних бомб у Хіросімі і Нагасакі і численних випробувань ядерної зброї.
Опромінення: міна уповільненої дії
Радіоактивні речовини (радіонукліди) можуть потрапляти в організм через легені при диханні, разом з їжею, або діяти на шкірні покриви, так що опромінення може бути як зовнішнім, так і внутрішнім. Радіоактивні стронцій і кальцій накопичуються в кістках, йод - у щитовидній залозі, цезій і калій - практично у всіх органах і тканинах. Як не дивно, ефективність радіонуклідів, які потрапили всередину організму, в кілька разів менше ефективності загального зовнішнього опромінення (особливо в тому випадку, коли вони випускають гамма-випромінювання).
Наслідки опромінення різноманітні і дуже небезпечні. Найбільш сильне ураження радіацією викликає променеву хворобу, яка може привести до загибелі людини. Це захворювання проявляється дуже швидко - від декількох хвилин до доби. Під дією радіації настають зміни в складі крові: зниження кількості лейкоцитів і тромбоцитів. Чим вище доза радіації, тим сильніше погіршується склад крові хворого і збільшується вірогідність смертельного результату, який при сильному ураженні наступає на 1-3 добу. В цьому випадку для лікування необхідна важка операція - пересадка кісткового мозку.
При відносно слабких дозах у опроміненого людини в наступні роки життя можуть розвинутися ракові захворювання, прискорене старіння. В результаті радіаційного ураження плода в утробі матері виникають різні каліцтва, розумова відсталість дітей. У другому, третьому і наступних поколіннях можуть з'явитися різноманітні генетичні захворювання. Радіація може викликати порушення дітородних функцій чоловіків і жінок, руйнування щитовидної залози, і інші шкідливі наслідки для здоров'я людини.
Наслідки радіаційного ураження можуть проявитися через багато років після опромінення. Радіація викликає пошкодження хромосом, однак прямих даних про радіаційний вплив на спадкові захворювання людини до цих пір ніхто не почув. По-перше, поки ще мало відомо, що саме відбувається в генетичному апараті. По-друге, ці ефекти можна оцінити лише на протязі багатьох поколінь. По-третє, їх неможливо відрізнити від тих, які виникають зовсім з інших причин.
Безсумнівний шкоду радіації, особливо у високих дозах, сьогодні відомий всім. Тому при проектуванні, будівництві та експлуатації атомних електростанцій покладається приділяти максимум уваги питанням безпеки і екологічним проблемам. Якщо ситуація на АЕС не виходить з-під контролю, то їх шкідливий вплив на здоров'я людей можна порівняти з дією вугільних електростанцій або добрив. Воно набагато нижче, ніж вплив природних джерел випромінювання (таких як космічні промені, деякі мінерали і гірські породи, що застосовуються в будівництві). До речі, найбільші дози опромінення людина отримує ... в поліклініці, при рентгенодіагностики.
Зірка по імені "Полин"
Зараз висновок держкомісії піддається сумніву, багато незалежних експертів вбачають в ньому упередженість і навіть елементи фальсифікації. Мабуть, ніхто і ніколи не дізнається, чому реактор перейшов у непередбачуване стан, при якому аварійний захист перестала гарантувати зупинку ядерної реакції, і що саме змусило оператора натиснути нещасливу "червону кнопку". Результат - вибух і пожежа, розплавлення і розпорошення радіоактивного "палива", жахливі наслідки для України, Білорусії, сусідніх європейських країн.
"Третій Ангол, і впала з неба велика зірка, палаючи, як смолоскип, і впала вона на третину річок та на водні джерела. А ймення зорі тій" полин ", і третина води, як полин, і багато з людей повмирали з води, тому що вони стали гіркі ". Такі рядки з Одкровення Іоанна Богослова - "Апокаліпсису". Чи не про Чорнобильську чи катастрофи сказано в пророцтві? Адже полин по-українськи - чорнобиль ...
В результаті чорнобильського вибуху в навколишній простір було викинуто колосальну кількість радіоактивних речовин. Переміщення в атмосфері радіоактивної хмари, осадження радіонуклідів з пилом і дощем, поширення грунтових і поверхневих вод, забруднених радіоактивними ізотопами, - все це призвело до опромінення сотень тисяч людей на території понад 23 тис. Км2.
З величезними труднощами був побудований "саркофаг" - унікальна споруда з бетону і сталі, що ізолює вибухнув блок ЧАЕС від навколишнього середовища. Дезактивація зони радіоактивного ураження триває донині, і цій роботі не видно кінця. Ця зона включає в себе два міста (Чорнобиль і Прип'ять), близько 80 покинутих сіл з будинками, фермами, майстернями, сільськогосподарською технікою. У зоні знаходяться 800 "могильників", де поховані "автомобілі, трактори, бульдозери, екскаватори та навіть танки, що набрали такі дози радіації, що їх вже неможливо дезактивувати.
Люди, які зазнали опромінення в результаті Чорнобильської аварії, втрачають здоров'я і страждають від безлічі хвороб, викликаних не тільки радіацією, але і психологічним шоком. Вони потребують допомоги, але цьому заважають численні економічні проблеми, які ускладнюють життя тепер уже незалежних Білорусії, Укаїни і України, в найбільшою мірою відчули на собі наслідки Чорнобиля.
Проблеми чорнобильського саркофага
І все-таки 150 чоловік, які постійно працюють тут, не тільки зміцнили напівзруйнований будинок, але і вивчили його "начинку" - виявили кілька критичних зон, де раз у раз відновлюється розігрів атомного пального (а значить, йде ланцюгова ядерна реакція).
Зведений майже наосліп, одночасно з проектуванням, в найжорстокішій радіаційну обстановку, "саркофаг" - об'єкт з офіційною назвою "Укриття" - страждає від безлічі бід. Одна з них - радіоактивний пил.
Навесні і влітку сумно знаменитого року аварії вертолітники скинули в жерло палаючого реактора 1800 т піску і глини, 2400 т свинцю, 800 т доломіту, 40 т карбіду бору. Все це змішалося з розпорошеним ядерним паливом і перетворилося в радіоактивний пил, яку покладається змивати водою. Але вода - це ще одна біда "Укриття". У підвалах, машинному залі та інших приміщеннях її накопичилося кілька тисяч кубометрів. І це не просто вода, а концентрований розчин радіоактивних солей, який може вилитися назовні і затопити околиці.
Найголовніша біда "саркофага" та його загадка - стан атомного пального. У момент аварії в реакторі знаходилося 205 т урану, який пропрацював після завантаження всього 865 днів. Скільки залишилося після вибуху і пожежі, коли температура досягала 7 тис. Градусів? Скільки урану розплавилося, яка його частка забирати в вигляді радіоактивного пилу?
Ось ті проблеми, які належить вирішувати фахівцям, інженерам-фізикам в найближчі роки.
Атом виходить з-під контролю
Аварії на об'єктах атомної енергетики - найболючіше питання експлуатації АЕС. Однак незважаючи на їх тяжкість, в цілому ймовірність таких аварій невелика. З моменту появи атомної енергетики сталося не більше трьох десятків аварій, і лише в чотирьох випадках мав місце викид радіоактивних речовин в навколишнє середовище. Однак масштаби забруднень, супутніх таким аваріям, часто набувають глобального характеру.
До Чорнобильської катастрофи все, що пов'язано із застосуванням атомної енергії (навіть в мирних цілях) було оточено завісою секретності. Не дивно, що багато критичних ситуацій в цій області стали відомі людству тільки через 30-40 років, в 90-х роках XX століття.
Ось тільки один із прикладів цього ряду.
В наступні роки була проведена глибока оранка полів з похованням забрудненого грунту на глибину більше півметра. Поступово і дуже повільно ці землі повертаються до сільськогосподарського обороту.
Вплив цього викиду на здоров'я людей оцінити досить важко, оскільки в цих районах діють численні металургійні і хімічні підприємства, що забруднюють атмосферу оксидами сірки.
Радіоактивний "сміття"
Навіть якщо атомна електростанція працює ідеально і без найменших збоїв, її експлуатація неминуче веде до накопичення радіоактивних речовин. Тому людям доводиться вирішувати дуже серйозну проблему, ім'я якої - безпечне зберігання відходів.
Відходи будь-якій галузі промисловості при величезних масштабах виробництва енергії, різних виробів і матеріалів створюють величезною проблемою. Забруднення навколишнього середовища і атмосфери в багатьох районах нашої планети вселяє тривогу і побоювання. Йдеться про можливість збереження тваринного і рослинного світу вже не в первозданному вигляді, а хоча б в межах мінімальних екологічних норм.
Радіоактивні відходи утворюються майже на всіх стадіях ядерного циклу. Вони накопичуються у вигляді рідких, твердих і газоподібних речовин з різним рівнем активності і концентрації. Більшість відходів є низькоактивних: це вода, яка використовується для очищення газів і поверхонь реактора, рукавички та взуття, забруднені інструменти і перегорілі лампочки з радіоактивних приміщень, відпрацьоване обладнання, пил, газові фільтри і багато іншого.
Гази та забруднену воду пропускають через спеціальні фільтри, поки вони не досягнуть чистоти атмосферного повітря і питної води. Що стали радіоактивними фільтри переробляють разом з твердими відходами. Їх змішують з цементом і перетворюють в блоки або разом з гарячим бітумом заливають в сталеві ємності.
Найважче підготувати до тривалого зберігання високоактивні відходи. Найкраще такий "сміття" перетворювати в скло і кераміку. Для цього відходи прожарюють і сплавляють з речовинами, що утворюють стеклокерамическую масу. Розраховано, що для розчинення 1 мм поверхневого шару такої маси в воді