Введение
В современном научном мире довольно много внимания уделяется проблеме радиоактивности и воздействию ионизирующего излучения на человека и окружающую среду. Естественно, что вокруг этого вопроса разгорается множество споров. Такая же ситуация наблюдается в развивающихся странах, создающих свою собственную атомную энергетику. Это означает лишь то, что споры по вопросу радиации вряд ли утихнут в ближайшее время.
Меня, как современного человека, очень интересует проблема радиации. Кроме того, проживая в Уральском регионе, который является наиболее мощным ядерно-промышленным центром России, я, естественно, озабочена последствиями радиационной аварии на плутониевом комбинате ПО «Маяк» (произошедшей в 1957 году) для Свердловской области.
Поэтому я поставила себе цель разобраться в данном вопросе настолько тщательно, насколько мне позволяют труды ученых, занимающихся проблемой радиоактивности.
Радиация действительно опасна: в малых дозах она может вызвать онкологические заболевания, а также генетические дефекты, проявляющиеся не только у детей и внуках, но и других потомках облученного человека; в больших дозах радиация вызывает серьезнейшие повреждения тканей и даже смерть.
К сожалению, достоверная информация о проблеме радиоактивности довольно часто не доходит до населения, что дает почву разнообразным слухам.
Научный комитет Организации Объединенных Наций (ООН) собирает и анализирует информацию о различных источниках радиации, делая выводы, которые способны удивить даже людей, внимательно следящих за выступлениями на эту тему.
Для того чтобы понять явление радиоактивности, нужно ознакомиться с ее источниками, а также рассмотреть строение атома, что я и сделаю в первой главе моей работы. В ней я расскажу теоретическую часть о строении атома, источниках радиации и ее воздействии на организм человека.
Вторую часть моей работы я хотела бы посвятить аварии на ПО «Маяк», которая принесла много проблем экологической среде Уральскому региону, а также Свердловской области и людям, проживающим на ее территории, ведь в наследство, от почти пятидесятилетней деятельности, этого ядерно-промышленный центр России, обеспечивавшего создание советского ядерного щита в великом противостоянии между капитализмом и социализмом, мы получили скопления радиоактивных отходов, загрязненные радиоактивностью участки территории, реки и озера, ухудшение здоровья населения, существование долговременного радиационного риска.
Я думаю, что проблема радиоактивности не должна оставлять равнодушной, она должна заставлять человека задуматься, потому, что она приносит колоссальные жертвы, как со стороны людей, так и со стороны окружающего мира, не зря ведь многие страны Европы отказались от ядерной энергетики, перейдя на энергию солнца, ветра и воды, тем самым обеспечив своему народу путь в светлое будущее.
Строение атома
Представление о строении атома с середины XIX века строилось на предположениях, основанных на появившихся в то время экспериментальных фактах. Результаты экспериментов, проводимых учеными, доказывали, что атомы имеют сложную, неоднородную структуру и, что в их состав входят электрически заряженные частицы.
Наиболее ярким свидетельством, подтверждающим эти предположения, стало открытие радиоактивности, случайно сделанное французским физиком Анри Беккерелем в 1896 году: ученый придавил фотографические пластинки минералом, который содержал в своем составе уран, и, проявив их, заметил на них следы излучения, которые приписал урану.
Вскоре явлением радиоактивности заинтересовалась, польский физик Мария Кюри, а в 1898 году она и ее муж Пьер Кюри обнаружили, что с течением времени уран превращается в другие элементы, которые они назвали полонием и радием.
Несмотря на неприятное свойство радиоактивных элементов - пагубное влияние на ткань живого организма - группа молодых и талантливых ученых начала исследования, пытаясь разгадать самые сокровенные тайны материи. К огромному сожалению, их усилия в 1945 году воплотились в ядерную бомбу.
И все же главным объектом исследований был атом, а точнее - его строение.
Первоначально модель строение атома была представлена Томсоном.
Он утверждал, что атом имеет форму шара, заполненного положительно заряженным веществом, в котором находятся отрицательно заряженные частицы, чей суммарный заряд равен заряду вещества, находящегося в атоме
Модель Томсона была названа «Пудинг с изюмом».
Вторая модель строения атома была представлена Резерфордом,
который составил ее на основе своего опыта по рассеиванию альфа-частиц, состоящего в следующем: Резерфорд поместил направленный источник излучения напротив экрана, покрытого веществом, показывающим наличие излучения, и поместил между ними тончайшую фольгу. В результате опыта он выявил то, что большее количество альфа-частиц проходит, через фольгу не отклоняясь или испытывая незначительные отклонения, а отдельные частицы откланяются на 90 - 150 градусов. Этого модель Томпсона объяснить не могла.
Модель Резерфорда представляет собой Солнечную систему в миниатюре:
вокруг крошечного ядра вращаются по своим орбитам «планеты» электроны. Размеры ядра в 100 000 раз меньше размеров атома, но за счет большей плотности его масса почти достигает массы всего атома. Ядро состоит из более мелких частиц - протонов и нейтронов, которые тесно связаны друг с другом действием ядерных сил. Протоны имеют положительный заряд и по количеств:; совпадают с электронами. Их число определяет принадлежность атома к определенному виду химического элемента. За счет совпадения численности и абсолютной величины зарядов электронов и протонов обеспечивается нейтральность атома.
Нейтроны не имеют заряда. И если количество протонов в ядрах атома одного химического элемента неизменно, то количество нейтронов может варьироваться, создавая изотопы этого химического элемента. Для различия всех изотопов этим элементам приписывают число равное сумме всех частиц в ядре данного химического элемента. Ядра всех изотопов образуют группу «нуклидов».
Протон и нейтрон. Опыты Резерфорда, проведенные в 1910 г., показали, что атомное ядро, находящееся в центре атома, в 10000 раз меньше размера электронной оболочки и сосредоточивает 99,9% массы атома. Последующее изучение состава ядра проводил ось экспериментально с помощью бомбардировки ядра альфа - частицами. При подобной бомбардировке из ядра вылетали частицы, входящие в его состав. Первой такой частицей, открытой Резерфордом в 1919 г. при бомбардировке ядер В, F, Na, Al, Р, Ne, Mg и других элементов, был протон (от греч. protos - первый, первичный), или ядро самого легкого изотопа атома водорода. Протон имеет положительный заряд, равный заряду электрона, е = 1,6 . 10-19 Кл, масса покоя протона тр = = 1,6726231 . 10-27 КГ = 1,007276470 а. е. м. Протоны встречаются в земных условиях в свободном состоянии как ядра атома водорода. Однако считать, что атомное ядро любого атома (за исключением IH) состоит только из протонов было бы неправильно. Если, например, заряд ядра атома углерода равен +6е, то это означало бы, что ядро состоит из шести протонов с общей массой 6 а. е. м. Однако опыт показывает, что масса атома углерода равна 12 а. е. м. Следовательно, кроме протонов, в состав ядра входят и другие частицы общей массой
6 а. е. м.
В 1932 г. английский физик Джеимс Чедвик установил, что при облучении ядер атома бериллия альфа - частицами из ядра вылетают нейтральные частицы массой, близкой к массе протона. Эта частица была названа нейтроном (от лат. neutron - ни тот ни другой, или нейтральный). Такое название подчеркивало отсутствие у нейтрона электрического заряда. Масса покоя свободного нейтрона тп = 1,6749286 х 10-27 кг = 1,008664902 а. е. м. превосходит массу протона на 2,5 массы электрона, отличаясь от массы протона всего на 0,14%. Нейтроны в свободном виде в земных условиях практически не встречаются из-за их неустойчивости. Нейтрон достаточно быстро самопроизвольно распадается: среднее время жизни нейтрона близко к 15,3 мин.
По современным представлениям протон и нейтрон являются двумя разными состояниями одной и той же частицы - нуклона (от лат. nucleus - ядро).
Протон - нуклон в заряженном состоянии, нейтрон в нейтральном. Для обозначения протона в ядерных реакциях используют символ р, а нейтрона n. Нижний индекс характеризует электрический заряд частицы, кратный заряду (+е) протона (или зарядовое число Z), верхний - число нуклонов, которое содержит частица (или массовое число А).
Подобно электрону, протон и нейтрон имеют спиновой момент импульса, равный h2, т. е. протон и нейтрон обладают полуцелым спином (в единицах h).
Протонно-нейтронная модель ядра. Согласно протонно-нейтронной модели ядра, предложенной в 1932 г. российским физиком Д. Д. Иваненко и В.Гейзенбергом, ядро атома любого химического элемента состоит из двух видов элементарных частиц: протонов и нейтронов. Вследствие электронейтральности атома число Z протонов в ядре (зарядовое число), имеющих заряд (+Ze), равно числу Z электронов с полным зарядом (-Ze), движущихся вокруг ядра. Например, один электрон атома водорода удерживается вблизи ядра одним протоном. При этом в ядре различных изотопов (от греч. isos - одинаковый, topos - место) атома водорода может находиться не только протон, но и разное число N нейтронов.
Изотопы - атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое число протонов в ядре (зарядовое число Z) и разное число N нейтронов.
Например, водород имеет три изотопа: протий (в ядре только один протон), дейтерий (в ядре - протон и нейтрон), тритий (в ядре - протон и два нейтрона).
Состав и размер ядра. Рассмотрим состав ядра различных химических элементов, чтобы выяснить основные закономерности его образования.
В электронной оболочке гелия находятся два электрона, а в ядре соответственно два протона. Однако ядро, состоящее из двух протонов, неустойчиво из-за кулоновского отталкивания протонов (такое ядро существует менее 10-18 с). Два нейтрона, входящие в состав ядра ~ Не, стабилизируют ядро. Силы их ядерного притяжения между собой и к протонам препятствуют кулоновскому отталкиванию протонов. В основном энергетическом состоянии ядра гелия, обладающего минимальной энергией, находятся две пары протонов и нейтронов с противоположными спинами. Подобное парное размещение нуклонов соответствует максимальному заполнению соответствующей энергетической оболочки. Энергия ядер, как и атомов, квантуется, т. е. ядра обладают дискретным спектром энергетических состояний. В случае нечетного числа протонов или нейтронов в ядре неспаренный нуклон может занять лишь следующий, более высокий энергетический уровень. Обладая большей энергией, ядра с нечетными числами Z и N (нечетно-нечетные ядра) оказываются менее стабильными. Существует всего четыре стабильных нечетно-нечетных ядра водород, литий, бор и азот, для которых Z = N, а нечетно-четных стабильных ядер не существует вообще.
Нечетно-четные ядра - ядра, состоящие из нечетного (четного) числа протонов и четного (нечетного) числа нейтронов. Наиболее стабильными являются четно-четные ядра, состоящие из четного числа протонов и четного числа нейтронов. Известно около 160 стабильных четно-четных ядер. Особой устойчивостью среди четно-четных ядер отличаются «магические» ядра - ядра, у которых число Z протонов или N нейтронов равно одному из чисел 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. Сами эти числа также называют магическими. Магические числа отражают периодичность заполнения нуклонами энергетических оболочек ядра, подобную периодичности заполнения электронами электронных оболочек атомов, отраженной в периодической системе Менделеева. Устойчивые магические ядра напоминают атомы инертных газов, характеризующиеся сферической симметрией и химической пассивностью, связанной с наибольшей энергией связи валентных электронов. Тем не менее число электронов на электронных оболочках атомов инертных газов меняется в последовательности, отличной от магических чисел: 2, 10, 18, 36, 54, 86.
Максимальной устойчивостью и поэтому наибольшей распространенностью в природе обладают дважды магические ядра, у которых магическим является как число протонов, так и число нейтронов. Особая прочность дважды магического ядра гелия проявляется, в частности, в том, что такие ядра (альфа - частицы) испускаются при радиоактивном распаде ядер.
У магических, и особенно дважды магических ядер с массовым числом А, энергия связи нуклона аномально велика по сравнению с его энергией связи в ядрах с соседними массовыми числами (А - 1) и (А + 1).
Предполагая, что нуклоны плотно упакованы в ядре с массовым числом А, можно оценить радиус R.
Радиоактивный распад. Примерно 90% из 2500 ядер изотопов, известных в настоящее время, нестабильны. Они распадаются на другие ядра и частицы. Подобный процесс распада называют радиоактивностью (от лат. radio - излучаю).
Радиоактивность - явление самопроизвольного превращения одних ядер в другие с испусканием различных частиц.
Устойчивыми, стабильными являются лишь атомные ядра с энергией связи нуклонов, большей суммарной энергии связи нуклонов в продуктах распада.
Различают естественную и искусственную радиоактивность.
• Естественная радиоактивность - радиоактивность, наблюдаемая у неустойчивых изотопов, существующих в природе.
• Искусственная радиоактивность - радиоактивность изотопов, полученных искусственно при ядерных реакциях.
Нестабильными радиоактивными являются тяжелые ядра с зарядовым числом Z > 83 или массовым числом А > 209, которые могут спонтанно распадаться.
Радиоактивный распад - радиоактивное (самопроизвольное) превращение исходного (материнского) ядра в новые (дочерние) ядра.
Причиной радиоактивного распада является нарушение баланса между числом Z протонов в ядре и числом N нейтронов в ядре. Во всех стабильных ядрах поле ядерного притяжения нейтронов компенсирует кулоновское отталкивание протонов. При нарушении требуемого баланса ядро обладает избыточной энергией, избавиться от которой оно может в результате перехода в состояние с меньшей энергией. Ядра, содержащие избыточное число протонов, освобождаются от этого избытка в результате альфа - распада. Ядра, содержащие избыточное число нейтронов, уменьшают их число в результате бета - распада.
Виды излучения
Альфа-излучением называется процесс испускания атомом частицы, состоящей из двух протонов и двух нейтронов, бета-излучением - процесс испускания электронов, а гамма-излучением - электромагнитная волна очень большой частоты.
Каждый вид излучения обладает разной проникающей способностью, и поэтому они оказывают разное воздействие на ткани живого организма.
Альфа-излучение представляет собой поток тяжелых частиц и практически неспособно проникнуть сквозь наружный слой кожи. Оно представляет опасность лишь тогда, когда попадает в организм через открытую рану, с пищей или вдыхаемым воздухом.
Бета-излучение обладает большей проникающей способностью оно проходит внутрь организма на один - два сантиметра.
Гамма-излучение имеет наибольшую проникающую способность и распространяется со скоростью света. Задержать гамма-кванты может лишь толстая бетонная или свинцовая плита.
Дозы
Сумма повреждений, полученная организмом, зависит от количества энергии, переданной организму излучением, и называется дозой (не слишком удачное название, если вспомнить о его принадлежности к лекарственным препаратам, то есть дозе идущей на пользу, а не во вред). Организм может получить дозу облучения от любого радионуклида. Дозы излучения можно рассчитывать разными способами, принимая во внимание различные факторы. Вследствие этого ученые выделяют пять групп:
Поглощенная доза - энергия, поглощенная облучаемым организмом в пересчете на единицу массы. Поглощенная доза измеряется в Греях (Гр) или ренгенах.
Эквивалентная доза - это поглощенная доза, умноженная на коэффициент, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткни живого организма. Эквивалентная доза измеряется в Зивертах (Зв).
Эффективная эквивалентная доза - это эквивалентная доза, умноженная на коэффициент, отражающий разную чувствительность различных тканей организма к облучению. Эффективная эквивалентная доза также измеряется в Зивертах .
Коллективная эффективная эквивалентная доза - это эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей, от какого-либо источника радиации. Коллективная эффективная эквивалентная доза измеряется в Человекозивертах (чел-Зв) .
• Ожидаемая полная коллективная эффективная эквивалентная доза - это коллективная эффективная эквивалентная доза, которую получает поколение людей от какого-либо источника радиации за все время его дальнейшего существования.
Естественные источники радиации.
Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно.
На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Человек подвергается облучению двумя способами. Радиоактивные вещества могут находиться вне организма и облучать его снаружи; в этом случае говорят о внешнем облучении. Или же они могут оказаться в воздухе, которым дышит человек, в пище или в воде и попасть внутрь организма. Такой способ облучения называют внутренним.
Облучению от естественных источников радиации подвергается любой житель Земли, однако одни из них получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут. Уровень радиации в некоторых местах земного шара, там, где залегают особенно радиоактивные породы, оказывается значительно выше среднего, а в других местах - соответственно ниже. Доза облучения зависит также от образа жизни людей. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметизация помещений и даже полеты на самолетах - все это увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации.
Земные источники радиации в сумме ответственны за большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они обеспечивают более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения. Остальную часть вносят космические лучи, главным образом путем внешнего облучения.
Космические лучи
Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации (рис. 3.2). Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов.
Нет такого места на Земле, куда бы ни падал этот невидимый космический душ. Но одни участки земной поверхности более подвержены его действию, чем другие. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области, из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи). Существеннее, однако, то, что уровень облучения растет с высотой, поскольку при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана.
При перелете из Нью-Йорка в Париж пассажир обычного турбореактивного самолета получает дозу около 50 мкЗв, а пассажир сверхзвукового самолета - на 20% меньше, хотя подвергается более интенсивному облучению. Это объясняется тем, что во втором случае перелет занимает гораздо меньше времени. Всего за счет использования воздушного транспорта человечество получает в качестве строительных материалов, например, в Советском Союзе и Западной Германии.
А некоторые материалы преподнесли строителям, ученым и, конечно же, жителям домов, построенных из этих материалов, неприятные сюрпризы, оказавшись особенно радиоактивными.
Концентрация радона в верхних этажах многоэтажных домов, как правило, ниже, чем на первом этаже. Исследования, проведенные в Норвегии, показали, что концентрация радона в деревянных домах даже выше, чем в кирпичных, хотя дерево выделяет совершенно ничтожное количество радона по сравнению с другими материалами.
Это объясняется тем, что деревянные дома, как правило, имеют меньше этажей, чем кирпичные, и, следовательно, комнаты, в которых проводились измерения, находились ближе к земле основному источнику радона.
Скорость проникновения исходящего из земли радона в помещения фактически определяется толщиной и целостностью межэтажных перекрытий. Этот вывод подтвердился при инспекции домов, построенных на регенерированных после добычи фосфатов землях во Флориде, а в Чикаго, например, в домах, стоящих прямо на земле, с земляными подвалами, были зарегистрированы концентрации радона, в 100 раз превышающие его средний уровень в наружном воздухе, хотя удельная радиоактивность грунта была самая обычная.
Использование радиации. Атомная энергетика.
Рисунок 3.6 примерно соответствует модели, на основе которой рассчитывались дозы облучения населения от радиоизотопов, поступающих в окружающую среду от предприятий атомной энергетики. Показаны пути, по которым радиоизотопы могут попасть в организм человека с пищей, а также пути, которые оканчиваются в подпочвенных слоях грунта. Конечно, в действительности все обстоит не так просто: почти каждый этап представляет собой сумму очень сложных процессов.
За последние несколько десятилетий человек создал несколько сотен 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 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 сравнительно невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников оказывается во много тысяч раз интенсивнее, чем за счет естественных.
Биологическое действие радиации.
Радиация по своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения «запускают» не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к раку или к генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма.
Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обычно проявляются в течение нескольких часов или дней. Раковые заболевания, однако, проявляют себя лишь по прошествии многих лет после облучения - как правило, после одного - двух десятилетий. Врожденные пороки развития и другие наследственные заболевания, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению проявляются лишь в последующих поколениях: ими страдают дети, внуки и другие, более отдаленные потомки облученного человека.
В то время как идентификация «острых» (быстро проявляющихся) последствий от действия больших доз облучения не составляет труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно. Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти довольно много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждения генетического аппарата могут быть обусловлены не только радиацией, но и множеством других причин.
Также верно и то, что отнюдь не каждый облученный человек непременно должен заболеть раком или стать носителем наследственных заболеваний, но существует такое понятие, как риск стать носителем заболевания, после получения даже небольшой дозы излучения.
Странную вещь заметили японские ученые, более пятидесяти лет наблюдавшие сограждан, перенесших атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки. Предполагалось, что те, кто не попал в зону непосредственного облучения и получил небольшую дозу радиации, тоже вымрут, все до единого, однако получилось все наоборот - эти люди стали еще здоровее, что позволило заявить о том, что смертность среди людей, получивших малую дозу радиоактивного облучения аномально низкая. Любопытные данные дали также исследования на мышах: ученые выяснили, что особи, получившие малую дозу облучения, легче переносили сильные дозы, нежели мыши, получившие только большие дозы.
Еще одним фактом, опровергающим общепринятую точку зрения, является открытие стимуляции развития растений предпосевным облучением семян. Ученые Планель (Франция), Люкки (США) и Кузин (Россия) доказали, что радиация в малых дозах опасна не более, чем атмосферное давление или гравитация.
Радиоактивные изотопы в биологии и медицине
Известно, что атомы радиоактивных элементов отличаются от стабильных тем, что они являются источниками излучений в окружающую среду, за что их и называют мечеными. Располагая высокочувствительными способами обнаружения этих излучений, можно легко выявить присутствие радиоактивных веществ в том или ином объекте (даже в ничтожных количествах порядка 10-17 г), проследить пути их перемещения, наблюдать ход химических реакций. Для биологов этот метод ценен тем, что он позволяет проводить исследования на целом, неповрежденном организме, в процессе его жизнедеятельности. Основными направлениями использования меченых атомов в биологии считают:
изучение путей миграции и расселения животных;
исследование обмена веществ у животных и растений, в том числе скорости передвижения отдельных компонентов;
наблюдение за накоплением различных элементов в тканях;
исследование биологических жидкостей.
Радиотелеметрия
C помощью средств радио может быть передана на расстояние информация, касающаяся физиологического состояния человека или животного, например электрокардиограмма. Биопотенциалы сердца после усиления подаются в радиопередатчик и соответствующим образом модулируют излучаемые им волны. Таким образом, например, получают информацию о состоянии сердечной деятельности космонавтов во время их полета, о физиологическом состоянии спортсменов во время упражнений, рабочих на производстве и т. д.
Благодаря успехам полупроводниковой техники оказалось возможным изготовление настолько малых по размерам датчиков, что их можно безопасно вводить внутрь различных органов.
Авария на ПО «Маяк»
В послевоенный период на Урале, в индустриальном и геополитическом центре России, за короткий срок были построены и вступили в действие уникальные предприятия новой для страны и всего мира атомной промышленности.
Первенцем отечественного атомного производства, его лидером по праву считается химический комбинат «Маяк», начавший свою работу в июне 1948 года в закрытом городе Челябинск-40, ныне Озерск. Именно здесь, в обстановке строжайшей секретности, происходила наработка оружейного плутония - взрывчатки для атомных бомб.
Вся эта огромная по масштабам и творческому поиску работа проводилась в исключительно неблагоприятных условиях послевоенного времени, в период гонки ядерного вооружения. Стараясь не отстать от США, СССР выдвигало задачу наработки оружейного плутония на передний план, пренебрегая мерами охраны людей и окружающей среды. Проблема локализации ядерных отходов казалась менее важной, чем задача выделения взрывчатки для атомных бомб.
За полувековую историю ядерной энергетики произошло три
крупнейшие аварии:
В Англии - на военном реакторе Уиндскейле
В США - на атомной станции Тримайл-Айленд
В СССР - на Чернобыльской АЭС вблизи Киева
Чернобыльская авария вызвала большую озабоченность мировой общественности, которая сразу узнала о ней из СМИ. Однако на Южном Урале почти за 30 лет до Чернобыля произошла крупная радиационная авария, долгое время скрываемая от мира. Позднее она получила название Кыштымская авария или взрыв-57. Она произошла на комбинате «Маяк» в 1957году.
Радиационную аварию на комбинате «Маяк» нередко раздували до неимоверных масштабов, называя ее не иначе, как Кыштымская или Уральская атомная катастрофа. Когда, как катастрофой именуется авария, повлекшая значительные жертвы. При взрыве-57 их не было ни одной.
Что же в действительности произошло почти полвека назад?
29 сентября 1957 года, в воскресный день, в 16 часов 22 минуты по местному времени на радиохимическом заводе взорвалась одна из емкостей, служащая хранилищем высокоактивных отходов. Взрыв полностью разрушил емкость из нержавеющей стали, находящуюся в бетонном каньоне глубиной 8,2 метра.
Во взорвавшейся емкости было 20 миллионов кюри радиоактивности, обусловленной стонцием-90, цезием-137, церием-144, цирконием-95, ниобием-95 и рутением-l 06.
10% радиоактивности было поднято в воздух на высоту до одного километра. Остальная часть отходов, выброшенных из емкости, осталась на промышленной площадке. Радиоактивное облако, состоящее из радиоактивной пыли, покрыло многие объекты химкомбината.
В зону загрязнения попали реакторные заводы, новый строящийся радиохимический завод, завод по производству радиоизотопов, пожарная часть, военные городки и лагерь заключенных.
В тот момент, когда произошел взрыв, в районе комбината дул порывистый юго-западный ветер. Два миллиона кюри радиоактивности разнесло по полям, лесам, озерам на площади около 20 000 квадратных километров в Челябинской, Тюменской и Свердловской областях.
По своим масштабам авария на ПО «Маяк» оценивается специалистами, как крупнейшая в мире. Она принесла немало горя и страдания жителям Челябинской и Свердловской областей.
Всякое предприятие работает не в изоляции, но в данном случае поражает масштаб воздействия на окружающую среду и население прилегающих районов, его неотвратимость и временные рамки. Почти полвека назад произошла авария, но радиоактивные изотопы, разнесенные по огромной территории никуда не исчезли, они живут среди нас, мигрируя в почве, проникая в растения и животных, воздействуя своим излучением на жителей зараженных районов.
И пусть это воздействие уменьшается по мере удаления во времени от печальной даты 29 сентября 1957 года, но оно есть и может еще долго давать о себе знать.
Авария 1957 года и здоровье населения
Как в зарубежных, так и в отечественных средствах массовой информации не раз сообщалось о гибели большого числа людей во время взрыва на химкомбинате «Маяк». Бывший советский биолог Жорес Медведев, находясь за границей, неоднократно заявлял, что, по его расчетам, должвы бъrrь сотни погибших. Он и другие авторы при этом ссылались на свидетелей, которые якобы рассказывали, что видели больницы, заполненные «очень тяжелыми» пациентами, у которых сходила кожа. Среди местного населения до сих пор также распространено мнение о большом количестве людей, погибших во время аварии. Последующие после нее смерти переселенцев из зараженной зоны многие записывают также на
cчет радиации. С другой стороны, официальные органы утверждают, что во время аварии и спустя 10 лет после нее не было ни одного смертельного случая. Где же истина?
Изучение документальных материалов, многочисленные беседы с очевидцами событий, ликвидаторами аварии подтверждают тот факт, что действительно во время аварии смертельных случаев не было. Никто не погиб в момент взрыва, а также во время образования БУРСа. Сегодня в большей мере людей волнует вопрос: «А каковы же были последствия аварии для здоровья населения, подвергшегося облучению вследствие аварии 1957 года?». Первые медицинские осмотры отселенных жителей наиболее пострадавших деревень Бердяниш, Сатлыково, Галикаево и Кирпичики проводились врачами медсанчасти N2 71. Это были подготовленные специалисты, основательно разбирающиеся в вопросах радиационной медицины, так как до аварии они следили за состоянием здоровья работников химкомбината «Маяк», на территории которого произошел взрыв. Жителей этих сел осматривали терапевты и невропатологи, а детей - педиатры. Обследование населения включало обязательный полный анализ крови.
Что же показали тогда результаты медИЦИНСКОГО обследования? Самым важным заключением являлось то, что ни один человек из облучившихся не заболел лучевой болезнью.
По многократным расчетам, средняя доза облучения жителей сел, нахОдИВшихся на территории радиоактивного следа в течение 7-10 суток, составляла по эффективной дозе максимум 45-120 бэр, а у жителей других населенных пунктов она оказалась еще меньше. Таким образом, дозиметрические показатели подтверждали выводы врачей об отсутствиИ случаев лучевой болезни. Бместе с тем у людей обнаружили разные заболевания: у взрослых чаще всего атеросклероз мозговых и сердечных сосудов, ишемическую болезнь сердца, гипертонию, бронхит, эмфизему легких; у детей - острую респираторную инфекцию. Эти заболевания зарегистрированы примерно у 47% обследованных взрослых.
Следует отметить, что частота выявленных болезней на территории БУРСа оказалась не выше, чем остального населения. Об этом свидетельствовали результаты регулярно проводящихся диспансерных осмотров разных категорий сельского населения. Заболевания у облучивших-
ся тодей ни по тяжести, ни по течению не отличались от подобных заболеваний у остального населения. Только в крови у некоторых жителей из сел, близко расположенных к месту взрыва, находИЛИ отклонения в количестве лейкоцитов и тромбоцитов.
В течение 1959-1963 годов были обследованы 2767 человек. ни у ОДНОГО из них не выявили клинических признаков лучевых заболеваний. Для выявления возможных поражений дыхательных путей выпавшими на земmo радИоактивными ОсадКаМИ проанализировали также заболеваемость opraнOB ДЫХаНИЯ у 7799 человек. Выявить увеличения заболеваемости этих opraнOB не удалось, следовательно, максимальныe лучевые нагрузки на легкие у обследуемых были незначительными. Искточение составляет лишь бронхиальная астма. Уровень заболевания ею взрослого населения через 12 лет после аварии оказался значительно выше среди облучившихся.
ПоследНИе исследования ученых-медИКОВ показали, что сам страх населения перед РадИацией - радИО фобия может стать источником заболеваний. У населения, подвергшегося вредному воздействию в результате чернобыльской аварии, тоже пока не выявлено какого-либо возрастания лейкозов и других форм рака. Искточевие составляет 5-10-кратный рост рака щитовИдНОЙ железы у детей, который некоторые исследователи приписывают действию Йода-lЗl. Таким образом, как на территории ВУРСа, так и на территории, подвергшейся радИоактивному загрязнению после чернобыльской аварии, не отмечено заметного увеличения онкологических заболеваний.
Сейчас многие исследователи склоняются к тому, что рост смертности и заболеваемости в регионах, пострадавших в результате чернобыльской аварии, обусловлен, по крайней мере, чa.ciич:но психологическим стрессом. Первоначальная причина, конечно, само событие - ря rplЯЦJIонная авария. crpecc <<запускает» механизм, который вызывает вредные для здоровья эффекты и усиливает уже имеющиеся заболевания. В дополнение к этому плохие экономические и социальныe условия MOryт увеличивать стресс, а также оказывать прямое воздействие на здоровье тодеЙ.
После раТ(JIаЦJIОННОЙ аварии на химкомбинате «Маяк» у населения, подвергшегося радИационному воздействию, не набтодалось массовых стрессовых ситуаций. Растерянность, подавленность, неповимавие Toro, что
1'1'1
произоmло, - ЭТО все было, но только люди чувcrвовали себя относительно спокойно, и в этом определенную роль сыrpало отсутствие какой-либо информации об опасности радИЯЦJIИ. После чернобыльской катастрофы наоборот - средcrва массовой информации немало способcrвовали раздуванию страхов, нагнетанию различных слухов. В конечном итоге это неблагоприятно отражалось на здоровье населения.
ОдНИМ из чувcrвительных критериев поражения при действии радиации являются ранняя детская смертноcrь и внутриутробные аномалии развития. Очень любопытные данные получены при анализе ранней детской смертнocrи в первые годы после аварии на химкомбинате «Маяк». Хотя в те годы детская смертноcrь была высокой, ПрИПf(Я'пиальных отличий по сравнению с контрольными цифрами не обнаружено. за 35 лет у потомства населения, живущего на территории ВУРСа, зарегистрировано 25 случаев смерти от врожденных аномалий. В первой группе (10270 человек), проживающей на территории с плотноcrью загрязнения от 1 до 2 кюри на квадратный километр, отмечено 1 О случаев смерти, во второй (23230 человек), проживающих на загрязненной территории от 0,1 до 1 кюри на квадратный километр 25. В контрольной группе, соcrоящей из 21537 человек (0,1 кюри на км2) - 39 случаев. Как считают специалисты, неодИНаковая детская смертноcrь в этих зонах, видимо, связана не с радиационным воздейcrвием, а вызвана неодИНаковым медицинским обслуживанием новорожденных.
После радиационной аварии была проанализирована смертноcrь детей до одного года - самый ранимый возрacr. И в зоне ВУРСа, и вне его она была одинаковой.
На наш взгляд, интересны в этой связи показатели детской смертности в самом атомграде (нЫне Озерск). Здесь дИНамика уровня детской смертноcrи в 1950--1954 годах соcrавляла 51,8 процента, а по стране в это время - 75,2 процента. В 1985-1988 годах она cooTBeTcrвенно была 15,7% и 25,6%. Значительно ниже в городе атомщиков по сравнению с другими районами страны и число умерших детей на тысячу родившихся. В это время дИНамика чacrоты мертворождаемocrи (число мертвых младенцев на тысячу РОдИВшихся) была здесь 5,7, в Челябинске -11,0, а в Российской Федерации - 9,4.
В течение последних 25 лет смертноcrь от злокачecrвенных опухолей в crpaнe увеличилась более чем на 30%.
Это связано не только с улучшением диагностики, но, по-видимому, в большей степени с постоянным ухудшением экологической обстановки, которая окружает человека. Так, например, в Челябинске, Карабаше, Верхнем У фалее и других металлургических уральских городах частота злокачественных новообразований более чем на 70% превышает общероссийские значения. В Челябинской области у необлучившегося населения показатели заболеваемости раком и смертности от него очень различаются. Так, онкологическая смертность в Магнитогорске и в Челябинске выше, как и в Сосновском, Увельском районах, чем в Кыштыме, Кунашакском и Каслинском районах, а ведь они находятся ближе всего к химкомбинату «Маяк», а часть их территории входит в зону ВУРСа.
Возьмем наиболее существенный, комплексный показатель здоровья населения. Это средняя продолжительность жизни. В 1958-1959 годах в атомграде она составляла 72 года, по стране - 68,6. В 1979-1980 годах она составляла соответственно - 72,2 и 67,9 года.
Продолжительность жизни в Озерске - 72,1-72,2 года, в то время в стране наблюдается тенденция к ее сокращению. Так что различные слухи, недобросовестные публикации о якобы высокой смертности в Озерске, а также в населенных пунктах, подвергшихся радиоактивному воздействию, лишены всяких оснований.
Что касается общей заболеваемости, то она составляла в 1987-1991 годах в атомграде на 1000 человек взрослого населения 683,3 случая, по стране соответственно -:- 772,1 случая. Многое объясняется тем, что атомщики всегда лучше были обеспечены жильем, лучше питались, имели высокий уровень медицинского обслуживания.
Как было отмечено выше, у населения, оказавшегося на территории ВУРСа, лучевых заболеваний не обнаружили. Вместе с тем это не дает оснований отвергать возможность развития отдаленных последствий радиационного воздействия. Медицинское наблюдение за людьМИ, облучившимися вследствие радиационной аварии, продолжается. Особо внимание при этом уделяется детям, родившимся от облучившихся родителей. Актуальным остается и вопрос о реабилитации (психологической и социальной) людей, которые ощутили на себе все тяготы переселения или ограничения привычного образа жизни в своих населенных пунктах.
Время образования радиоактивного следа совпало со временем уборки урожая. Население создавало запасы продовольствия и фуража на зиму или до следующего урожая. Значительная доля запасов подверглась поверхностному радиоактивному загрязнению.
Сразу же после аварии на территории, подвергшейся особенно сильному загрязнению радиоактивными веществами, запретили дальнейшую уборку урожая. Запретили также использовать зерно для пищевых целей, обмолот хлеба, находящегося в зоне поражения, выпас скота и использование молока в пищу.
В зоне Восточно-Уралъского радиоактивного следа ситуация с обеспечением населения продовольствием сложилась крайне сложная.
Одной из первостепенных мер являлось введение контроля за уровнем радиоактивного загрязнения сельскохозяйственной продукции. Ее выбраковка диктовалась необходимостью снижения поступления радиоактивности в организмы людей с ~пищевым рационом. Разделение продовольствия и фуража на «чистое» и «грязное» было начато со значительным опозданием, через три месяца после аварии. А изъятие и уничтожение забракованного продовольствия начали только через 5--6 месяцев после аварии, когда не отселенные экстренно жители использовали запасы продовольствия и получаемое молоко в пищу.
Опасное влияние загрязненного продовольствия на здоровье людей можно было исключить путем систематической доставки чистых пищевых продуктов из незагрязненных районов, тем более что само нахождение на большинстве загрязненной территории было безопасным. Практически такое мероприятие может быть реальным разве только при загрязнении территории промышленного города. В условиях же сель~кой местности запрещение производства и использования продовольствия и воды оказалось нереалъным, так как в этом случае вообще терялся смысл проживания сельского населения на данной территории.
Учитывая все это, до уточнения радиационной обстановки организовали (там, где это было необходимо) временное обеспечение населения чистым продовольствием взамен загрязненного радионуклидами. Впоследствии выбраковка получила широкое распространение на всей территории ВУРСа и продолжалась в течение 2-З-х лет. Осуществление его возложили на радиологические группы санитарно-эпидемиологических станций.
В связи с аварийным характером загрязнения территории установили временный (на один год) предельно допустимый уровень (ПДУ) поступления радиоактивных веществ с пищей, рассчитанной по стронцию-90 как наиболее опасному изотопу в выпавшей смеси.
Эта мера являлась вынужденной и, как оказалось позднее, впрлне разумной и оправданной. Проблема заключалась в следующем. Согласно действующим тогда общесоюзным санитарным нормам пришлось бы уничтожить большое количество сельскохозяйственной продукции на зараженной территории площадью свыше одного миллиона гектаров. Общесоюзные санитарные нормы были ниже Bpe~ннoгo предельно допустимого уровня.
Решение об установлении безопасных для здоровья населения временных норм на основные продукты питания принималось на совещании в Москве 29 октября 1957 года. В работе этого совещания приняли участие выдающиеся советские ученые, крупные специалисты атомной отрасли: И. В. Курчатов, А. П. Александров, И. К. Кикоин, А. Д. Зверев и другие.
Участники совещания поддержали предложение академика Кикоина о величине временных предельно допустимых норм радиоактивного загрязнения по зерну, молоку, мясу, овощам и фуражу на территории ВУРСа. На этом совещании было принято также постановление, разрешающее проживание населения без ограничений на территории, имеющей загрязнение в размере не более 2 кюри на квадратный километр по стронцию-90.
Как считают начальник Опытной научно-исследователыжой станции Г. Н. Романов и другие специалисты, это решение попало в «десятку», полностью подтвердило в дальнейшем свою правоту и жизненность.
В конце 1958 года бьpm продлены еще на один год временные повышенные нормы на допустимое загрязнение продуктов питания и фуража, кроме молока, на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа. В противном случае пришлось бы уничтожить 50-80% продуктов питания и фуража в ряде районов Челябинской и Свердловской областей.
Все расчеты по продлению еще на один год действия временных повышенных норм на территории ВУРСа производил молодой, но известный уже тогда ученый Ю. И. Москалев. Его предложения получили полную поддержку и одобрение на совещании специалистов Института биофизики и Медико-санитарного отдела N!! 71.
Большую работу по выявлению загрязненного продовольствия проделала радиологическая служба. В первую очередь выбраковка осуществлялась в наиболее загрязненных радионуклидами населенных пунктах. Впоследствии обследованию подверглосъ около 50 населенных nyнктOB на площади 1000 квадратных километров. Этот контроль выявил значительное количество загрязненнщ продуктов, особенно мяса, овощей и молока, завозимых на рынки даже таких крупных городов, как Свердловск и Челябинск.
В течение первых двух лет после аварии изъяли и уничтожили: зерна - 1308 тонн, сена - 3521 тонну, картофеля - 240 тонн, мяса - 1040 центнеров, молока - 67 центнеров, соломы - 3213 тонн. Однако. это составляло всего 2-3% от годовых запасов продовольствия и фуража в зоне ВУРСа.
Большинство видов забракованного и изъятого продовольствия и фуража оплачивалось химкомбинатом через местные органы власти. В соответствии с просьбами населения сено, зерно, картофель частично возмещались натурой. Выбраковка загрязненного радионуклидами продовольствия и фуража сыграла определенную роль в снижении облучения населения, особенно в головной части ВУРСа.
Следует отметить, что вся эта работа по выбраковке, замене продовольствия проводилась нереДКО с большим опозданием и не давала желаемого эффекта. Загрязненное продовольствие, полученное в индивидуальных хозяйствах и составляющее основу питания местного населения территории ВУРСа, полностью не обменивалосъ. В связи с тем, что не было организовано. снабжение чистым продовольствием, нельзя было изымать и уничтожать забракованное молоко, мясо, овощи и другие продукты, так как население в этом случае оставалось бы без запасов продовольствия. Контроль за уровнем загрязнения продовольствия и фуража носил иногда формальный характер, так как забракованные продукты питания съедались людьми, а фураж скармливался скоту раньше, чем появлялась возможность их замены. Практически население района с довольно высокой плотностью загрязнения от 1 О до 100 кюри на квадратный километр по стронцию-90 в течение 3--6 месяцев неограниченно употребляло загрязненное продовольствие, и лишь после его отселения, то есть через 1-1,5 года после аварии, поступление радиоактивных веществ с рационом прекратилосъ.
О ситуации, сложившейся в зоне ВУРСа, в какой-то
степени свидетельствует следующий документ. 25 марта 1958 года начальник ЦЗЛ химкомбината «Маяк» Г. А. Середа направил письмо в адрес заместителя председателя Челябинского облисполкома, члена комиссии по ликвидации последствий аварии, Е. В. Мамонтова. В этом письме Г. А. Середа с тревогой сообщил: «Ознакомившись на месте с ходом ликвидации последствий аварии в некоторых населенных пунктах, считаю:
1. Состояние в обследованных населенных пунктах продолжает оставаться крайне тяжелым. В настоящее время у сельскохозяйственных животных почти поголовно наблюдаются видимые признаки поражения радиоактивными веществами и спасти их уже нельзя.
2. В населенных пунктах продолжается забой скота на мясо и использование ero в пищу без соответствующего ветеринарного контроля. Не налажен также соответствующий контроль за использ.ованием других сельскохозяйственных продуктов в этих населенных пунктах. Сельскохозяйственные продукты бесконтрольно вывозятся на рынки, в том числе r. Челябинска.
3. До сих пор не созданы лаборатории контроля пораженных объектов (корм, сырые животные продукты)>>.
Одной из объективных причин, приведших к снижению эффективности выбраковки, было отсутствие к моменту аварии радиологической службы, заранее утвержденных норм допустимого радиоактивного загрязнения продуктов питания на чрезвычайный период. С первых суток после аварии работала только одна радиологическая лаборатория химкомбината. Таково было состояние радиологической службы в тот период.
Для Toro чтобы осуществлять квалифицированный, эффективный бракераж продовольствия на загрязненной радионуклидами территории, требовалось значите~ьное число специалистов.
Как отмечал в свое время заместитель министра здравоохранения СССР А. И. Бурназян, на каждые 100 человек пострадавшего населения (или 10 квадратных километров территории) необходимо было иметь около 40 соТРУдНИКов в первые сутки и 2-3 сотрудника в первый месяц после аварии. Только для обеспечения ПДУ необходимо было в срок менее одного года проделать около 70000 анализов, в срок менее одного месяца - около 13000 и в течение одних суток - около 3000 анализов.
Очевиден тот факт, что процесс СШIOшного контроля (отбор проб, транспортировка, анализ, составление доку-
ментов и т.п.) оказался не всегда оперативен. Но он был оправдан на территории радиоактивного следа, особенно в первое время после аварии.
При решении проблем продовольствия на территории ВУРСа приходилось учитывать то, что при однократном загрязнении внешней среды долгоживущими радиоактивными веществами опасность внутреннего облучения в первый год была значительно большая, чем в каждый следующий год. Это объясняется тем, что вначале происходит поверхностное загрязнение пищевых продуктов или урожая на корню, которое затем сменяется относительно менее интенсивным загрязнением через корневую систему. Поэтому ритм поступления долгоживущих радиоизотопов населению изменялся во времени: от интенсивного (острого) поступления в течение, по крайней мере, первого года (до нового урожая), до менее интенсивного (хронического) в последующие десятки лет. Такой меняющийся ритм поступления радиоактивных веществ находил как раз отражение в защитных мероприятиях.
В первый период проводились в основном экстренные мероприятия, направленные на предупреждение последствий острого облучеНИй, во второй - плановые мероприятия, направленные на предупреждение последствий хронического облучения.
С учетом этого была разработана система мер защиты населения в условиях длительного цроживания и ведения сельскохозяйственного производства на территории радиоактивного следа .
. Самое активное участие в разработке защиты населения в зоне ВУРСа и ведения здесь сельского хозяйства приняли специалисты Филиала.N2 1 Института биофизиn, ЦЗЛ, Опытной станции и МСУ-71. 15 ноября 1957 года совместным решением Минсредмаша и Минздрава СССР была создана специальная комиссия в . составе крупных специалистов в области радиационной безопасности. В нее входили В. Т. Одинцов, Г. А. Середа и Д. И. Ильин, в обиходе она именовалась комиссией Одинцова.
Она изучила и рассмотрела десятки важнейших воПроС0в, связанных с последствиями аварии. Комиссия подготовила более сорока постановлений по проблемам р~дп:щионной защиты и оказанию помощи населению. Она изучала возможности проживания людей на загряз- ~ ненной территории, ведения сельскохозяйственных работ, организовала тщательное обследование загрязненных
районов, подготовила ряд предложений и рекомендаций.
Дальнейший ход работ по ликвидации последствий аварии требовал уже новых, более глубоких подходов, и в частности, выработки научно обоснованных рекомендаций по хозяйственному обращению с загрязненной территорией, методического контроля за здоровьем эвакуированного и проживающего близко к ВУРСу населения.
Не смотря на то, что все материалы на сайте xies.ru носят ознакомительный характер, наша база однозначно может помочь с написанием дипломных работ или рефератов. Каталок настолько внушительный, что у нас вы точно сможете найти отсортированные по тематикам рефераты и курсовые, а также контрольные работы и дипломы. Для тех кто ищет конспекты, тоже найдётся подходящая информация, которую без труда можно скачать бесплатно. Всё для студентов и школьников, в одной базе рефератов!