О.И. Василенко, Б.С. Ишханов, И.М. Капитонов, Ж.М. Селиверстова, А.В. Шумаков
РАДИАЦИЯ
Web - версия учебного пособия О.И. Василенко, Б.С. Ишханов, И.М. Капитонов, Ж.М. Селиверстова, А.В. Шумаков. "РАДИАЦИЯ", М., Изд-во Московского университета. 1996. Публикацию подготовил А. Курилик при участии Э. Кэбина, задачи для самопроверки - М. Яхно. URL: http://snn.sugardas.lt/oottb/doc/nuclear/soderganie.htm
Любой источник энергии, ядерный или обычный, создает опасность для человека и угрожает окружающей среде. Тот, кто считает, что любой риск для человека и окружающей его среды недопустим, живет в нереальном мире. Всякий аспект жизни в обществе с высокоразвитой технологией сопряжен с каким-нибудь риском. В конечном счете общество должно определить тот уровень жизни, который оно хотело бы иметь и решать - будет ли он совместим с сохранением качества окружающей среды" (Э.Холл. Радиация и жизнь).
Содержание
8. Испытания ядерного оружия
URL: http://snn.sugardas.lt/oottb/doc/nuclear/rad_8.htm
Радиологические последствия испытаний ядерного оружия определяются количеством испытаний, суммарными энерговыделением и активностью осколков деления, видами взрывов (воздушные, наземные, подводные, надводные, подземные) и геофизическими факторами окружающей среды в период испытаний (район, метеообстановка, миграция радионуклидов и др.). Испытания ядерного оружия, которые особенно интенсивно проводились в период 1954-1958 и 1961-1962 гг. стали одной из основных причин повышения радиационного фона Земли и, как следствие этого, глобального повышения доз внешнего и внутреннего облучения населения.
В США, СССР, Франции, Великобритании и Китае в общей сложности проведено не менее 2060 испытаний атомных и термоядерных зарядов в атмосфере, под водой и в недрах Земли, из них непосредственно в атмосфере 501 испытание. Испытания в атмосфере в СССР были завершены в 1962 г., подземные взрывы на Семипалатинском полигоне - в 1989 г., на Северном полигоне - в 1990 г. Франция и Китай до последнего времени продолжали испытывать ядерное оружие. По оценкам во второй половине 20-го века за счет ядерных испытаний во внешнюю среду поступило 1.81 1021 Бк продуктов ядерного деления (ПЯД), из них на долю атмосферных испытаний приходится 99.84 %. Распространение радионуклидов приняло планетарные масштабы (рис. 5-7).
Продукты ядерного деления (ПЯД) представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов (от цинка до гадолиния). Большую часть активности составляют короткоживущие радионуклиды. Так, через 7, через 49 и через 343 суток после взрыва активность ПЯД снижается соответственно в 10, 100 и 1000 раз по сравнению с активностью через час после взрыва. Выход наиболее биологически значимых радионуклидов приведен в таблице 23. Кроме ПЯД радиоактивное загрязнение обусловлено радионуклидами наведенной активности ( 3Н, 14С., 28Al, 24Nа, 56Mn, 59Fe, 60Cо и др.) и неразделившейся частью урана и плутония. Особенно велика роль наведенной активности при термоядерных взрывах.
При ядерных взрывах в атмосфере значительная часть осадков (при наземных взрывах до 50%) выпадает вблизи района испытаний. Часть радиоактивных веществ задерживается в нижней части атмосферы и под действием ветра перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе примерно месяц, радиоактивные вещества во время этого перемещения постепенно выпадают на Землю. Большая часть радионуклидов выбрасывается в стратосферу (на высоту 10-15 км), где происходит их глобальное рассеивание и в значительной степени распад. Нераспавшиеся радионуклиды выпадают по всей поверхности Земли. Дозы облучения населения от глобальных выпадений незначительны (таблица 22).
Таблица 22
Годовые дозы облучения населения коррелируют с частотой испытаний. Так, в 1963 году коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила 7 % дозы облучения от естественных источников. К 1966 году она снизилась до 2 %, а к началу 80-ых годов уменьшилась до 1%. В дальнейшем формирование доз будет происходить практически только за счет 14C.
Суммарная ожидаемая коллективная эффективная доза от всех испытаний, произведенных к настоящему времени, составит в будущем около 3 *107 чел-Зв. К 1980 году человечество получило лишь 12 % этой дозы. Из этой суммарной дозы основной вклад дадут следующие радионуклиды:
|
14C
|
Т1/2 = 5730 лет
|
69 % общей дозы;
|
|
137Сs
|
Т1/2 = 30 лет
|
14 %;
|
|
95Zr
|
Т1/2 = 65 дней
|
5.3 %;
|
|
90Sr
|
Т1/2 = 28 лет
|
3.2 %;
|
|
106Ru
|
Т1/2 = 373 дня
|
2.2 %;
|
|
144Ce
|
Т1/2 = 285 дней
|
1.4 %;
|
|
3H
|
Т1/2 = 12 лет
|
1.2 %;
|
|
131I
|
Т1/2 = 8 дней
|
0.9 %;
|
Рис 5-7 и таблица 23 содержат сведения об испытаниях ядерного оружия в атмосфере и вызванных ими образованиях различных радионуклидов.
Таблица 23
|
Выход некоторых продуктов деления при ядерном взрыве.
|
| Элемент |
Заряд |
Период полураспада |
Выход на одно деление,% |
Активность на 1 Мт, (1015 Бк) |
| Стронций-89 |
38 |
50.5 сут |
2.56 |
590 |
| Стронций-90 |
38 |
28.6 лет |
3.5 |
3.9 |
| Цирконий-95 |
40 |
64 сут |
5.07 |
920 |
| Рутений-103 |
44 |
39.5 сут |
5.2 |
1500 |
| Рутений-106 |
44 |
368 сут |
2.44 |
78 |
| Иод-131 |
53 |
8 сут |
2.90 |
4200 |
| Цезий-136 |
55 |
13.2 сут |
0.036 |
32 |
| Цезий-137 |
55 |
30.2 лет |
5.57 |
5.9 |
| Барий-140 |
56 |
12.8 сут |
5.18 |
4700 |
| Церий-141 |
58 |
32.5 сут |
4.58 |
1600 |
| Церий-144 |
58 |
284 сут |
4.69 |
190 |
| Водород-3 |
1 |
12.3 лет |
0.01 |
2.6 10-2 |
|
Рис. 5. Данные по ядерным испытаниям в атмосфере:
а) число испытаний в атмосфере;
б) суммарная мощность ядерных взрывов за год в мегатоннах
|
|
Рис. 6. Содержание стронция-90 и цезия-137 в продуктах питания и суммарная годовая мощность ядерных взрывов в атмосфере.
Ошибки в левом и в правом рисунках 6
(замечания Анаталия Краснянского)
Рисунок слева. Ось Y.
Неправильно: Удельная радиоактивность стронция-90 в пищевых продуктах, Бк/кг.
Правильно: Удельная радиоактивность пищевых продуктов, содержащих стронций-90, Бк/кг. Или: Удельная радиоактивность пищевых продуктов, загрязненных стронцием-90, Бк/кг. Или: Содержание стронция-90 в пищевых продуктах, Бк/кг.
Рисунок справа. Ось Y.
Неправильно: Удельная радиоактивность цезия-137 в пищевых продуктах, Бк/кг.
Правильно: Удельная радиоактивность пищевых продуктов, содержащих цезий-137, Бк/кг. Или: Удельная радиоактивность пищевых продуктов, загрязненных цезием-137, Бк/кг. Или: Содержание цезия-137 в пищевых продуктах, Бк/кг.
Удельные активности стронция-90 и цезия-137 есть величины постоянные.
|
|
Рис. 7. Содержание цезия-137 в различных продуктах питания:
А - зерновые продукты, Б - мясо, В - молоко, Г - фрукты, Д - овощи.
|
