Невидимые лучи вокруг нас

В современном человеческом обществе потребность в энергии возрастает с каждым годом. Расход энергии на душу населения в высокоразвитых странах в 5–10 раз больше, чем в развивающихся государствах. Потребление энергии на душу населения по мере развития этих стран будет возрастать. Но ведь и население во всем мире стремительно возрастает. По расчетам демографов, в 1970 г. на земном шаре было 4 млрд, человек, а к 2000 г. будет около 7 млрд. Потребность в энергии во всем мире возрастет минимум в 10 раз.

Известно, что такие традиционные источники энергии, как уголь, нефть не безграничны. Запасы угля и нефти уменьшаются быстрее, чем мы хотели бы. За счет чего же человечество будет покрывать дефицит энергии?

Изыскание новых источников энергии идет в различных направлениях. Разрабатываются пути и создаются проекты использования геотермальной энергии. Очень заманчиво непосредственное превращение солнечной энергии в электрическую, что наиболее перспективно в космическом пространстве. Огромные усилия ученых направлены на разработку путей использования термоядерной энергии, образующейся при ядерном синтезе. Разрабатываются методы более совершенного промышленного использования энергии ветра, морских приливов и отливов. Все эти пути перспективны, но в настоящее время еще далеки от своего экономически выгодного и практического осуществления.

Единственный новый источник энергии, уже широко используемый и имеющий огромные резервы, это энергия ядерного деления, эксплуатируемая в атомных электростанциях. На 4-й международной конференции по мирному использованию атомной энергии, проходившей, как и предыдущие, в Швейцарии, на основе анализа эффективности работающих и проектируемых атомных электростанций был сделан прогноз развития атомной промышленности на ближайшие годы, поразивший всех своим размахом.

В 70-х годах на атомных электростанциях (АЭС) в мировом масштабе вырабатывалось около 22 GW (миллиардов ватт). В 1976 г. давали электроэнергию 188 реакторов, работающих в 19 странах мира. Вырабатываемая ими энергия оценивалась в 79 GW. К 2000 г., согласно проведенным расчетам, АЭС будут давать до 2000 GW!

АЭС требуют в качестве топлива радиоактивный уран или плутоний. Кроме того, работа АЭС сопровождается образованием радиоактивных нуклидов и накоплением большого количества радиоактивных отходов. Возникает вопрос: как отразится рост атомной промышленности на окружающей среде, изменит ли он и в какой степени естественный радиоактивный фон в биосфере? Другими словами, опасен или безопасен для человечества бурный рост атомной промышленности во всем мире?

Следует отметить, что после окончания 4-й Женевской конференции, ясно очертившей перспективу развития мирной ядерной промышленности в ближайшем будущем, в западной печати появилось несколько сообщений, концентрирующих внимание общественности на опасности мирного использования атомной энергии. В Чикаго (США) широкую известность приобрела книга Гофмана и Тэмплина «Дело против ядерных силовых предприятий» [1971], в которой авторы призывают затормозить строительство атомных электростанций как несущих угрозу здоровью населения страны. Подобные книги, выходящие в капиталистических странах, вызывают настороженное отношение, если принять во внимание ожесточенную борьбу конкурирующих монополий и стремление Пентагона развивать военную ядерную мощь за счет сдерживания мирного использования атома.

Очень характерно для капиталистического мира высказывание сенаторов А. Вандерберга и В. Макмагона против использования атомной энергии на транспорте. Основной довод заключается в том, что в результате акции всех железнодорожных и угольных компаний обесценятся. Страховые компании, связанные с капиталовложениями в железные дороги, обанкротятся, и все это в конечном счете приведет к общему финансовому кри-вису. Вероятно, и сейчас некоторые нефтяные и угольные компании кровно заинтересованы в торможении развития новой ядерной индустрии и готовы инспирировать любые доводы против ее развития.

«Меморандум врачей, сообщающий о вредности и опасности ядерной индустрии», изданный в Париже в 1971 г. и подписанный многими врачами и общественными деятелями, сообщает, что при работе каждого реактора образуется большое количество радиоактивных веществ. Среди них газообразные радиоактивные изотопы криптона, ксенона, аргона, загрязняющие мировую атмосферу. Указывается па образование радиоактивного изотопа водорода — трития, проникающего в сточные воды, и радиоактивного летучего изотопа иода J¹³¹, проникающего через молоко коров в организм детей. В меморандуме подчеркивается, что за несколько месяцев работы в атомном реакторе образуется столько же радиоактивного стронция-90, сколько его мгновенно возникает при взрыве 5-мегатонной атомной бомбы. Приводятся известные данные о том, что радиоактивные вещества, попав внутрь организма, в течение долгого времени облучают его клетки, вызывая образование наследственно передаваемых мутаций, гибельных для потомства, увеличивают вероятность заболевания раком или лейкемией. Авторы приходят к заключению, что ядерная индустрия опасна для человечества и биосферы в целом. Они призывают запретить строительство и эксплуатацию всех силовых реакторов.

Правы ли авторы меморандума? Можно ли приходить к таким ответственным выводам, не проанализировав количественную характеристику возможной опасности? В настоящее время уже есть точные экспериментальные факты, позволяющие провести такую оценку. Научный комитет по действию атомной радиации при ООН провел такую оценку и изложил ее в своем последнем докладе Генеральной Ассамблее ООН, представленном осенью 1977 г.

Каково же истинное положение дел? Чтобы яснее его себе представить, вспомним, что производство электроэнергии за счет ядерного деления слагается из следующих этапов:

1) получение урановой руды;

2) выделение из нее урана, обогащенного изотопом U-235;

3) работа атомных реакторов, дающих энергию;

4) переработка отработанных твэлов с целью получения плутония — нового ядерного горючего;

5) транспорт и хранение радиоактивных отбросов производства.

Рассмотрим последовательно все этапы производства атомной электроэнергии с точки зрения загрязнения окружающей нас среды радионуклидами в местном и глобальном масштабах.

Добыча урановой руды и ее первичная обработка

Урановую руду добывают в горных районах Канады, Франции, Советского Союза, США, Южной Африки и в ряде других стран в шахтах и открытым способом. Урановая руда содержит не более 0,2 % урана, и обычно на месте добычи она проходит первичную обработку по обогащению ураном. В результате получают урановые концентраты, которые транспортируются на специальные обогатительные заводы.

Урановая руда, как правило, содержит и другие радионуклиды, в том числе радий-226, торий-230 и 234, свинец-210, полоний-210. Часть из них уходит с урановым концентратом, а часть остается в отходах на месте первоначальной переработки руды. Небольшое количество попадает в промывные воды. Газообразный радон (п. п. 3,8 дня) поступает в атмосферу.

При добыче руды и ее первоначальной обработке не происходит образования, т. е. увеличения, количества радионуклидов. Идет лишь извлечение естественно находящихся радиоактивных веществ на поверхность Земли. Часть их остается в отвалах первично обработанной руды на месте ее добычи. Конечно, в этом районе фон естественной радиоактивности повышается. При размалывании руды образуется небольшое количество радиоактивной пыли, поступающей в воздух и, как — правило, полностью оседающей на расположенной поблизости от рудника территории (десятки километров).

Так как добыча и первоначальная обработка руды происходят в горных районах, удаленных от населенных мест, то местное повышение радиоактивности не вносит ощутимого вклада в облученность населения Земли. Радиоактивные отбросы, как правило, засыпают землей. Захоронение на глубину в 1 м уже в два раза снижает количество поступающего в воздух радона.

Конечно, работа в урановых шахтах относится к профессионально вредному труду, что в первую очередь обусловлено повышенным содержанием радона в туннелях шахт. Усиленная вентиляция, максимальное использование механических устройств для добывания руды, сокращение рабочего времени и другие мероприятия снижают профессиональную вредность. Количество населения, работающего в шахтах, ничтожно мало по сравнению с населением нашей планеты. Таким образом, добыча урановой руды не несет опасности человечеству.

Второй этап — выделение урана из руды — происходит на урановых обогатительных заводах. Дробление руды, промывание, извлечение урана кислотой и его химическое осаждение характерны для любой горнорудной промышленности и при соблюдении правил санитарной безопасности, автоматизации производства и обработки жидких стоков не угрожают радиоактивным загрязнением внешней среды. Специальное внимание санитарного надзора должно быть направлено на правильное удаление и хранение отбросов переработанной руды.

Только около 1 % всей руды утилизируется заводом, а 99 % выбрасывается в отвалы. Эти отвалы хотя и обеднены ураном, как правило, богаты дочерними продуктами его распада: радием-226, свинцом-210 и другими радиоактивными элементами, выделяющими при своем распаде газообразный радон. Обследование, проведенное в 1971 г. в США, показало, что количество этих отходов за 1969 г. достигало огромных цифр — 83 млн. т. Недостаточное внимание к их хранению привело в отдельных районах к местному облучению значительных групп населения. Так, например, в Колорадо, в районе Гранд Джанкшн, где расположены мощные урановые заводы, какие-то дельцы предложили использовать отходы урановой руды в качестве материала — заполнителя для строительства жилых домов. За 1952–1966 гг. было построено около 3 тыс. зданий из брикетов, содержащих отбросы урановой руды. Обследование воздуха в этих зданиях, проведенное в 1971 г., показало значительно более высокое содержание в нем радона. В большинстве обследованных домов содержание радона было в 10 раз, а в некоторых (хуже вентилируемых) даже в 100 раз выше нормы. Расчеты показали, что люди, живущие в этих зданиях, за год будут получать дополнительную дозу облучения легких от 2 до 20 рад.

Некоторые заводы в начале своей деятельности безответственно спускали радиоактивные отходы в реки. Так, в 1958 г. в водах реки Колорадо (США) ниже того места, где расположены урановые заводы, было отмечено в 400 раз более высокое содержание радионуклидов по сравнению с нормой. Предпринятые в 1962 г. меры привели к резкому снижению радиоактивных отходов. Измерения, проведенные в 1967 г., показали нормальное их содержание в водах этой реки.

Правильная технология замкнутого цикла, неглубокое захоронение отвалов показали, что уже на расстоянии 0,8 км от завода нельзя обнаружить отклонений от нормы в радиоактивности окружающей среды. Таким образом, и заводы по обогащению и получению концентратов урана при правильной организации и применении мер санитарного контроля не являются источником глобального радиоактивного загрязнения биосферы и не представляют реальной опасности для населения нашей планеты.

Концентрация, очистка урана и его обогащение ураном-235

Концентраты урана, полученные на обогатительных заводах, поступают на специальные химические заводы, где получают чистый металлический уран (или его окись U₃O₈) и обогащают изотопом — ураном-235. Природный уран — уран-238 — содержит лишь 0,7 % изотопа урана-235. Для производства урановых стержней, применяемых в легководных реакторах, требуется обогащение содержания урана-235 до 2–4 %. Для этого уран химически превращают в летучее соединение — фторид урана (UF₆), которое пропускают через пористые барьеры для частичного разделения изотопов урана вследствие различной скорости диффузии. Чтобы повысить концентрацию урана-235 с 0,7 до 4 % требуется около 1700 таких барьеров.

Эта сложная химическая и физическая переработка урана оборудуется, как и многие вредные химические производства, по принципу замкнутого цикла, т. е. без выпуска в окружающую среду вредных перерабатываемых веществ. Обогащенный ураном-235 фтористый уран вновь превращается в окись урана или металлический уран, из которых и изготовляются урановые стержни, поступающие для зарядки реакторов атомных электростанций.

Работа атомных электростанции

Если все предыдущие этапы производства атомной энергии заключались в очистке и изменении состояния уже имеющихся в природе радиоактивных нуклидов, то дело принципиально меняется, когда в действие вступают силовые ядерные реакторы, в недрах которых происходит распад ядер урана с освобождением огромных количеств энергии и образованием большого количества радиоактивных веществ. Именно атомные реакторы, появившиеся в середине нашего столетия, в ближайшем будущем покроют нашу планету густой сетью и в корне изменят всю радиоактивную обстановку на Земле.

Действительно, в течение миллионов лет существования Земли в ее породах шел только распад радиоактивных веществ. В середине нашего столетия человек начал энергично создавать искусственные радиоактивные вещества. В работающих силовых реакторах атомных электростанций непрерывно идет образование радиоактивных продуктов деления. При делении ядер урана (именно эта ядерная реакция продуцирует атомную энергию) образуется более ста различных радиоактивных веществ. Происходит мощное нейтронное излучение, вызывающее наведенную радиоактивность в жидкостях, циркулирующих в реакторах при охлаждении и переносе энергии.

Строительство многих химических заводов и тепловых электростанций осуществлялось задолго до того, как была осознана важность проблемы загрязнения окружающей среды. Через их трубы в атмосферу выбрасывались огромные количества вредных для биосферы веществ, таких, как окислы азота, окислы серы и многие другие. В воды рек поступали жидкие отходы, до настоящего времени губящие жизнь ее обитателей во многих местах нашей планеты. (Катастрофические результаты этой человеческой деятельности можно наблюдать в крупных промышленных центрах Японии.) Совершенно иная картина на атомных электростанциях. При проектировании атомных электростанций учитывалась опасность поступления в окружающую среду радиоактивных отходов, поэтому производство планировалось по строго замкнутому циклу, с жестким контролем и сохранением всех потенциально опасных радиоактивных нуклидов.

Следует напомнить, что ядерный распад происходит в герметически закрытых топливных элементах реактора и, следовательно, все твердые продукты деления остаются в урановых стержнях. Основное внимание с точки зрения загрязнения окружающей среды привлекают некоторые газообразные или летучие продукты распада, такие, как изотопы криптона, ксенона, йода, тритий и элементы с наведенной активностью — Аr⁴¹, С¹⁴, N¹⁶, S³⁵.

Большинство образующихся радиоактивных благородных газов (изотопы ксенона и криптона) имеют короткий период полураспада (ксенон-135 — 9,2 ч, ксенон-133 — 5,3 дня, ксенон-138 — 17 мин, криптон-88 — 2,8 ч, криптон-87 — 76 мин). Попадание этих элементов в атмосферу не представляет опасности по двум причинам: как благородные газы они не вступают в метаболизм и не накапливаются в тканях живых организмов и по мере распространения в атмосфере, быстро распадаясь, теряют свою радиоактивность. Только один изотоп — криптон-85 — принадлежит к долгоживущим радионуклидам: его период полураспада 10,7 лет. Накапливаясь в атмосфере, он повышает естественный фон облучения. Более подробно об этом будет сказано в конце главы. Здесь же отметим, что криптон-85 составляет лишь несколько процентов от общей радиоактивности газов работающего реактора.

Образование газов с наведенной радиоактивностью происходит различно в реакторах с разными системами охлаждения. Так, например, в реакторах с газовым охлаждением при использовании СО₂ идет ядерная реакция внетопливных элементов О¹⁶ → ^np → N¹⁶ с образованием короткоживущего радиоактивного азота (период полураспада 7,3 с) с жестким γ-излучением. Оно вносит значительный вклад в γ-поле работающих турбин реактора, снижаемое соответствующей физической защитой.

Из образующихся во время работы реактора газообразных нуклидов наибольшее внимание привлекает радиоактивный изотоп водорода — тритий Н³. Некоторое его количество образуется в процессе деления урана, а также благодаря воздействию нейтронов на изотопы лития, бора и тяжелый изотоп водорода дейтерий. Особенно много его образуется в реакторах, работающих на тяжелой (дейтериевой) воде. Графит, используемый в качестве регулятора во многих системах реакторов, содержит примеси лития, который тоже служит источником трития… Из-за трудностей в фиксации и относительно большого периода его полураспада (12,4 лет) тритий попадает в окружающую реактор среду и распространяется в атмосфере, водах морей и океанов, правда, в очень небольших количествах.

При делении урана и при радиоактивном распаде продуктов деления в работающем реакторе атомных электростанций постоянно образуется ряд легколетучих радиоактивных изотопов иода: J¹³¹ (п. п. 8 дней), J¹³² (2,3 ч), J¹³⁴ (53 мин), J¹³⁵ (6,7 ч) и J¹²⁹ (1,6 10⁷ года). Из этих изотопов долгоживущий J¹²⁹ образуется в столь малом количестве, что не обнаруживается во внешней среде. Не представляют опасности и остальные изотопы благодаря ничтожно малому времени их существования. Исключение составляет лишь J¹³¹, имеющий период полураспада 8 дней. Попадая в газообразные отходы, он быстро распространяется на местности вблизи реактора и благодаря химической активности быстро включается в пищевые цепи — через молоко попадает в организм человека. Фильтры, устанавливаемые на пути газообразных отходов, захватывают основную часть образующегося иода, резко снижая его поступление в окружающую реактор среду.

Таким образом, благодаря замкнутому циклу работающих атомных электростанций, системе фильтров для газообразных и летучих продуктов в окружающую среду поступает лишь незначительное количество криптона-85, трития и иода-131: намного меньше, чем при переработке отслуживших урановых стержней (твэлов), — следующего этапа производства атомной энергии.

Работа заводов по регенерации ядерного топлива

Во время работы атомной электростанции, получающей энергию за счет деления атомов урана, среди продуктов деления и ядерных реакций в стержнях накапливается плутоний-239 (Pu²³⁹) — чрезвычайно ценное ядерное горючее — путем следующих превращений урана:

Поэтому отработанные стержни поступают на специализированные заводы для извлечения и очистки плутония-239 и превращения его в новое ядерное горючее для реакторов.

На регенерационных заводах твэлы выдерживаются некоторое время в водных бассейнах для охлаждения и распада многих короткоживущих радионуклидов. Затем их содержимое извлекается, обрабатывается азотной кислотой, органическими комплексообразующими растворителями. В результате уран и плутоний, отделяются от радиоактивных отходов, превращаются в окислы, удобные для приготовления ядерного горючего.

При этих процедурах такие летучие и газообразные нуклиды, как йод, тритий, криптон, ксенон и другие, выделяются в окружающее пространство и, пройдя ряд поглотителей и фильтров, все же в некотором количестве поступают через заводские трубы в атмосферу. Долгоживущий криптон-85 — основной компонент в радиоактивном загрязнении внешней среды. Тритий в значительной мере растворяется в так называемых жидких отходах, содержащих основную массу радиоактивных отбросов, и только около 7 % попадает непосредственно в атмосферу. Однако при сгущении жидких отходов происходит дополнительное поступление трития в окружающую среду.

При выдерживании стержней основная масса J¹³¹ распадается, однако долгоживущий изотоп J¹²⁹, несмотря на меры по его адсорбции, в небольшом количестве поступает в окружающую среду.

Твердые радиоактивные отходы, их хранение и удаление

Очень незначительная часть радиоактивных нуклидов, образующихся при производстве атомной энергии и переработке ядерного горючего, попадает в окружающую среду при нормальной работе АЭС. Основная же часть после регенерации урана и плутония концентрируется, образуя высокорадиоактивные отходы производства. К концу нашего столетия вследствие развития атомной энергетики их количество достигнет весьма внушительного объема — около 10⁴ м³.

Радиоактивные отхрды регенерирующих заводов содержат радионуклиды с длительным периодом полураспада. Среди них — рубидий-87 (п. п. 6,1×10¹⁰ лет), стронций-90 (28 лет), цезий-137 (30 лет), иллиний-147 (2,2 года), церий-144, европий-155, рутений-106, марганец-54 (около одного года). По количеству на первом месте находятся стронций-90, цезий-137, рутений-106 и церий-144. Остальные присутствуют в сравнительно малом количестве. Эти радиоактивные отходы не должны поступать в окружающую среду. Их концентрируют, заключают в контейнеры и помещают на длительное хранение.

Хранение радиоактивных отходов — одна из сложнейших проблем ядерной промышленности. Ведь речь идет о тысячах мегакюри радиоактивных веществ! Среди них стронций-90 и цезий-137 имеют период полураспада около 30 лет. Это значит, что хранение должно предусмотреть их изоляцию минимум на сотни лет вперед! Не случайно проблеме хранения радиоактивных отбросов, т. е. проблеме безопасности атомной промышленности, было посвящено так много докладов на 4-й Женевской конференции 1971 г. (78 докладов из 505 представленных на конференции).

В настоящее время радиоактивные отходы в разных странах, на различных заводах хранят по-разному. Обычно после концентрации их помещают в бетон или битум. Часто используется захоронение в отработанных соляных шахтах. Многие заводы производят захоронение радиоактивных отбросов на большую глубину в специально выбранных породах, находящихся в области с низкой сейсмической активностью и свободных от циркулирующих подземных вод. (Радиоактивные отбросы изолированы от подземных вод толстым непроницаемым слоем глины.)

Высокорадиоактивные отходы перед захоронением включают в специальные расплавы, затвердевающие при охлаждении (например, фосфатное стекло и др.). Некоторые страны практикуют сбрасывание бетонных контейнеров с радиоактивными отбросами на большую глубину в океан, что, конечно, потенциально несет большую опасность, чем захоронение в силикатных породах.

Как показала последняя Женевская конференция, в этой области еще много проблем, и возникают все новые и новые проекты их разрешения. Так, большое внимание привлек проект использования подземных ядерных взрывов для захоронения радиоактивных отходов. По идее автора этого проекта А. Вильсона из Австрии, в толстом пласте силикатной породы с низкой проницаемостью на глубине нескольких километров производится подземный атомный взрыв. В образовавшуюся полость вводят жидкие отходы с высокой активностью, которые от высокой температуры в полости испаряются, оставляя в ней твердые радиоактивные вещества. Вводя все новые и новые жидкие отходы, ими заполняют всю полость. Вследствие радиоактивного распада вся масса разогревается до высокой температуры, плавится и спекается с окружающей силикатной породой. Через десятилетия порода остынет, затвердеет, и радиоактивные вещества, связанные в решетке породы, смогут столетия храниться без соприкосновения с внешней средой.

Много других проектов и предложений обсуждается и используется на практике. Важно, что образовавшиеся радиоактивные вещества находятся под контролем: они не поступают в окружающую среду стихийно. Чем шире развивается ядерная энергетика, тем более совершенные методы будут изыскиваться для изоляции контролируемых радиоактивных отходов.

Следует сказать несколько слов о судьбе низкорадиоактивных жидких отходов, образующихся в процессе работы силового реактора и генерирующих заводов. Широко практиковавшиеся в начале развития атомной промышленности сбросы отходов в близлежащие водоемы (озера, реки, моря) привели к местному радиоактивному загрязнению территорий вокруг этих заводов. Так, например, в Англии такие сбросы проводились и в моря, окружающие Британские острова, и во внутренние воды.

Английский исследователь Н. Т. Митчелл опубликовал в 1971 г. результаты обследования Трансвиннидского озера, в воды которого в течение ряда лет сбрасывались жидкие отходы из реактора, работающего в его окрестностях. По подсчетам Р. Брайанта и Ф. Марли, радиоактивность нуклидов, сброшенных за год этим реактором, составила около 4 Ки. Среди них преобладали радиоактивные элементы серы, кальция, стронция, цезия. Попадая в пресную воду озера, эти элементы поглощались водорослями, планктоном, а после их отмирания оседали на дно или попадали в организм рыб, поедающих планктон и водоросли.

В один из летних дней экспедиция, организованная Митчеллом, отобрала весь дневной улов примерно у ста рыбаков-любителей, ловивших окуньков и форель в этом озере. Рыба была тщательно исследована. На 1 г сырого веса форели приходилось около 1 пКи, а окуня — в 2–3 раза больше радиоактивных нуклидов из отходов (радиоактивность, вызванная осадками от испытания ядерного оружия сюда не входит). Была рассчитана доза облучения, которую бы получил человек за год, если бы он ежедневно съедал 100 г рыбы из Трансвиннидского озера. Она оказалась равной 20 мрад в год, т. е. примерно в 6–7 раз меньшей, чем человек получает от естественной радиации (120–140 мрад в год).

Аналогичные исследования проводились в США на р. Гудзон, куда сбрасывались отходы атомного реактора. Концентрация радионуклидов в рыбе, обитающей в солоноватых водах Гудзона, была почти на два порядка ниже, чем в рыбе пресного озера Трансвиннид. Следовательно, и население, потребляющее эту рыбу, могло получить лишь десятые доли миллирад за год. Радионуклиды, попадая в воды рек, по мере удаления от источника разбавляются, сорбируются и осаждаются с илом, что снижает возможность попадания в организм человека.

Тем не менее национальный санитарный надзор и рекомендации Международной комиссии по радиационной безопасности строго ограничивают размеры допустимых отбросов. Этому способствует и улучшение техники предварительной очистки жидких отходов от радиоактивных веществ.

Таким образом, с точки зрения глобального радиоактивного загрязнения биосферы нашей планеты на всех стадиях промышленного производства атомной энергии только три радионуклида — тритий, криптон-85 и радиоизотопы йода могут быть потенциально опасными.

Наибольшую опасность несет тритий. Это относительно долгоживущий изотоп: период его полураспада равен 12 годам. Следовательно, он будет накапливаться в атмосфере. Определения показали, что уже к 1970 г. атомная промышленность выбросила в атмосферу около 1 МКи трития. С развитием ядерных энергетических реакторов есть все основания ожидать к 1980 г. увеличения содержания трития в атмосфере Земли до 34 МКи, к 1990 г. — до 200, а к 2000 г. — до 720 МКи.

Тритий, обладающий всеми химическими свойствами обыкновенного водорода, будет легко образовывать воду, содержащую тритий (НН³О). Это приведет к равномерному его распределению в атмосфере, в морях и океанах, а также в живых организмах, содержащих много воды и достаточно водорода во всех химических компонентах (жирах, белках, углеводах и др.). Молекулы воды, содержащие тритий, ничем химически не отличаются от обычной воды. Это делает невозможной очистку воды от трития, создает почти непреодолимые трудности в очистке от трития выходных газов. Но эти же свойства трития приводят к тому, что он не концентрируется в тканях организмов. Концентрация трития в живых организмах будет такой же, как и в окружающей среде.

Итак, 720 МКи трития поступит к 2000 г. в окружающую среду. Как оценить эту цифру? Какую реальную опасность несет она населению нашей планеты?

Прежде всего следует напомнить, что в воде рек, озер, морей и океанов, в питьевой воде, воде нашего тела тритий присутствует постоянно (правда, в очень малых количествах). (Выше говорилось о его образовании при ядерных, каскадных реакциях в атмосфере, вызываемых космическими лучами.) Мировые запасы трития в доатомный период оценивались в 27 МКи. Следовательно, к 2000 г. его содержание увеличится за счет атомных электростанций примерно в 30 раз. Если за норму принять содержание трития в 1963 г., то, как это ни странно, оно не только не повысится, но, наоборот, уменьшится!

Дело в том, что проведенные в 1956–1963 гг. экспериментальные взрывы ядерных бомб выбросили в атмосферу значительно большие количества трития. По подсчетам шведских ученых, количество образовавшегося трития в результате этих испытаний достигло к 1963 г. 1700 МКи. Таким образом, к 2000 г., когда пройдет <гри периода полураспада трития, выброшенного во время взрывов ядерного оружия, общее его содержание будет слагаться из трех величин: 27 МКи естественного происхождения, 210 МКи нераспавшйхся остатков трития от взрывов и 720 МКи от атомной промышленности. Всего 957 МКи. Это почти в два раза меньше, чем 1700 МКи в 1963 г.

Средние дозы облучения мирового населения от трития в результате ядерных взрывов были очень тщательно вычислены и оказались к 1963 г. равными 0,7–2,8 мрад/год. Следовательно, облучение населения от трития, который поступит в окружающую среду в результате мирного использования атомной энергии к 2000 г., не превысит 0,8 мрад/год, т. е. будет составлять менее 1 % от естественного фона облучения.

Таким образом, на первый взгляд устрашающе большие цифры радиоактивных веществ дают ничтожно малое усиление облученности населения. (Речь идет о неконцентрирующихся элементах, быстро разбавляющихся в огромных объемах атмосферы, морей и океанов нашей планеты.)

Второй радионуклид, вызывающий глобальное загрязнение атмосферы, — криптон-85. Он имеет период полураспада около 10 лет, образуется в сравнительно больших количествах (приблизительно 4*10³ Ки на тонну регенерируемого топлива) и почти полностью выбрасывается в атмосферу при регенерации ядерного топлива. В 1970 г. содержание криптона-85 в атмосфере исчислялось в 16,5 МКи. Если не будут использованы новые методы его поглощения, то можно ожидать, что к 2000 г. содержание этого радионуклида увеличится в 200–250 раз.

Радиоактивный криптон-85, как и его природные нерадиоактивные изотопы (криптон-84 и др.), принадлежит к так называемым «благородном», или инертным газам. Он не входит в соединение с другими элементами и поэтому в ничтожном количестве поступает в организм (в силу своей небольшой растворимости в крови). Испуская сравнительно мягкие β- и γ-излучения, криптон-85 будет в основном облучать кожу, альвеолы легких и только в очень малой степени внутренние органы. В 1970 г. облучение человека криптоном-85 оценивалось лишь в 0,0004 мрад на весь организм. К 2000 г. эта цифра возрастет до 0,1 мрад в год, а на поверхность тела — до 20 мрад.

Оценка облученности от третьего радиоактивного легколетучего нуклида — иода — значительно сложнее. При делении ядер урана образуется два радиоактивных изотопа — иод-129 с периодом полураспада 1,7 10⁷ лет и короткоживущий иод-131. Как мы уже отмечали выше, иод-131, быстро распадаясь, не накапливается в атмосфере. Содержание иода-129 в атмосфере к 1970 г. составляло лишь 0,001 МКи. К 2000 г., даже если не улучшится техника его поглощения, можно ожидать не более 2 МКи, что составляет для глобального загрязнения ничтожную величину, хотя бы по сравнению с 420 МКи трития.

Если суммировать все источники дополнительной радиации, то окажется, что к 2000 г. повышение естественного радиоактивного фона на Земле от атомных энергетических установок увеличится всего лишь на 1–2 мрад.

Научный комитет по действию атомной радиации при ООН дает два метода относительной оценки облученности населения от атомной промышленности. — Первый метод заключается в определении так называемой средней коллективной дозы за год.

Коллективная доза отражает не только величину поглощенной дозы, измеряемую в радах, но и количество населения, получившего эту дозу. Поэтому она выражается в человеко-радах. Если доза мала, но ее получила большая популяция, то коллективная доза может быть велика. Наоборот, если дозы облучения значительны, но их получает очень ограниченное число людей, то коллективная доза будет мала. Она будет расти с ростом обеих величин. Средняя годовая коллективная доза для населения Земли от естественного фона радиации равна 3×10⁸ человеко-рад. В табл. 11 приведены дозы для всех стадий производства атомной энергии.

Так как уже в 1976 г. количество вырабатываемой энергии оценивалось в 79 GW, то средняя коллективная доза, данная в таблице, должна быть умножена на 10⁴, т. е. будет равна 5×10⁵ человеко-рад/год. Если ее сравнить с коллективной дозой от естественного радиоактивного фона, то она окажется примерно на три порядка ниже.

Второй метод сравнения заключается в сопоставлении продолжительности облучения мировой популяции естественным радиоактивным фоном, чтобы получить годовую дозу от данного источника. Для естественного радиоактивного фона эта величина будет, согласно определению, равна 365 дням. Годовая продукция всех существующих атомных электростанций (производительность 8×10⁴ MW(e)) даст в этих единицах величину 0,6, т. е. за год население нашей планеты от всей атомной индустрии получит такую дозу, которую оно получает менее чем за одни сутки от естественного фона радиации. Таким образом, даже к 2000 г., когда производство атомной энергии возрастет в 40–50 раз, избыток облученности все еще будет лежать в пределах обычных колебаний естественного радиоактивного фона. Эти расчеты ясно показывают, сколь неправы люди, призывающие к торможению развития атомной индустрии, дающей человечеству необходимую энергию.

Следует отметить, что развитие атомных электростанций затормозит увеличение тепловых электростанций, сильно загрязняющих окружающую среду выбросами в атмосферу ядовитых окислов азота и серы, потребляющих во всевозрастающих количествах кислород, который уже сейчас с трудом восполняется редеющими лесами нашей планеты. Развитие атомной энергетики затормозит эти вредные процессы.