Радионуклиды, образовавшиеся при испытаниях

 ядерного оружия

Если естественные радиоактивные вещества сопровождают человека с момента его существования, то искусственные радиоактивные аэрозоли в виде продуктов деления впервые появились в биосфере в 1945 г. – при первых в истории человечества взрывах атомных бомб.

Источником радиоактивного загрязнения при атомном взрыве являются радиоактивные осколки деления тяжелых ядер и часть неразделившегося ядерного запала.

Наиболее интенсивно испытания ядерного оружия проводились в 1954 – 1958 гг. (взрывы проводили Великобритания, США и СССР) и в 1961 – 1962 гг. (испытания проводили в основном США и СССР). В 1963 г. СССР и США подписали Договор об ограничении испытаний ядерного оружия, запрещающий испытывать его в атмосфере, под водой и в космосе. С этого времени только Франция и Китай проводили ядерные взрывы в атмосфере, но мощность взрывов была намного меньше и сами испытания проводились не так часто. Подземные же испытания проводятся некоторыми странами (Индия, Пакистан) до сих пор, но эти испытания не сопровождаются радиоактивными выпадениями. Всего за период с 1945 по 1980 гг. включительно было испытано 423 ядерных устройства, имеющих различную мощность и конструкцию. Основные радиационно опасные нуклиды, образующиеся при взрыве ядерного оружия (а также их выход при делении и активность) представлены в табл. 3.1. Долгоживущие нуклиды ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в составе глобальных осадков выпадают в водно-растворимой форме, поэтому легко включаются в биологический круговорот веществ. Неразделившиеся ²³⁸U, ²³⁵U и ²³⁹Pu осаждаются в основном в нерастворимой форме.

Какое же отношение к нам имеют эти взрывы, проведенные так давно (последний взрыв в атмосфере был проведен в 1981 г.) и, как правило, в малообитаемых местах планеты? Дело в том, что при взрыве ядерного устройства (как в результате деления ядра, так и при реакции синтеза легких ядер) образуется облако, содержащее большое число радионуклидов, многие из которых создают долгоживущие радиоактивные аэрозоли различного размера и сложного химического состава. Крупные частицы (> 100 мкм) достаточно быстро (в течение 24 ч после взрыва) опускаются на землю под действием силы тяжести, поэтому выпадают, главным образом, вблизи места взрыва (в радиусе около 100 км), образуя локальные осадки. Более мелкие частицы (10 ¸ 100 мкм) опускаются в воздухе медленно, эти частицы, находясь во взвешенном состоянии в воздухе, образуют радиоактивное облако, которое подхватывается ветром и поднимается в тропосферу (самый нижний слой атмосферы). Находясь в воздухе в среднем около месяца, радиоактивные вещества выпадают постепенно с дождями и туманами, осаждаясь на поверхность земли, растений и зданий. Эти же частицы с наибольшей вероятностью проникают внутрь организма ингаляционным путем.

Таблица 3.1

 Выход некоторых продуктов и их активность при

взрыве ядерного оружия* [2,4]

Однако большая часть радиоактивного материала (размер частиц менее 10 мкм) выбрасывается в стратосферу (следующий за тропосферой слой атмосферы, лежащий на высоте 10 - 50 км) и перемещается на очень большие расстояния – подобное облако может совершать несколько оборотов вокруг земного шара. В стратосфере глобальные осадки могут пребывать от нескольких месяцев до нескольких лет. Таким образом, выпадения радиоактивных частиц облака взрыва могут загрязнять любую точку земного шара в течение очень длительного времени (сравнимого с периодами полураспада долгоживущих продуктов деления).

Поскольку проведение ядерного взрыва, особенно в атмосфере, скрыть невозможно, специалистами разных стран тщательно фиксировался и изучался каждый подобный инцидент. Подсчитывалось в том числе и количество радиоактивных осадков, выпавших на землю - с учетом мощности и характера взрыва, места проведения испытаний, метеорологических условий на момент испытаний и многих других факторов. Т.к. многие из радионуклидов ядерного взрыва имеют очень большой период полураспада (см. табл. 3.1), эти нуклиды, выпав в 1981 г. в последний раз на землю, до сих пор являются источником радиоактивного воздействия на человека.

Радиоактивные выпадения содержат несколько сотен различных радионуклидов, среди них выделяют восемь нуклидов, вклад каждого из которых в коллективную эффективную дозу[11] облучения населения всего земного шара превышает 1 %. Это (в порядке уменьшения их вклада в дозу) ¹⁴С, ¹³⁷Cs, ⁹⁵Zr, ¹⁰⁶Ru, ⁹⁰Sr, ¹⁴⁴Се, ³Н и ¹³¹I. Наиболее существенный вклад в облучение человека при рассмотрении радиоактивных выпадений вносит поступление радионуклидов с пищей и водой и только ~ 3 % - их ингаляционное поступление с воздухом.

В заключение можно сказать, что после окончания проведения испытаний в 1981 г. значительная часть дозы облучения населением уже получена – многие изотопы уже распались и заметный вклад в дозу в третьем тысячелетии будет давать только ¹⁴С. Но не надо забывать о том, что картина может существенно измениться в худшую сторону при возобновлении испытаний ядерного оружия в атмосфере – задержать радиоактивное облако или направить его в определенном направлении пока не в силах человека.