Л.И. Баюров
Курс лекций по сельскохозяйственной радиологии
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 112 с.
Лекция 4. Источники ионизирующего излучения
2. Искусственные источники излучения
С момента получения искусственных радионуклидов,
использующихся в военных и мирных целях на Земле появилось много искусственных
источников излучения. Особенно большое воздействие на окружающую среду внесли
те радионуклиды, которые стали результатом использования и испытания ядерного
оружия на Земле. За счет использования атомной энергии в ходе второй мировой
войны и в послевоенное время естественный радиоактивный фон повысился за счет
попадания в биосферу искусственных источников радиации. В
качестве ядерного «горючего» используются изотопы U233, U235 и Pu239.
Атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки, состояли
из двух докритических масс урана-235, которые при соединении превысили
критическую массу. Критическая масса - это такое количество
оружейного изотопа, при котором нейтроны, выделяющиеся при самопроизвольном
делении ядер, не вылетают наружу, а попадают в соседние ядра и вызывают их
искусственное деление. Критическая масса металлического урана-235 составляет 52 кг. Это шар диаметром 18 см. Критическая же масса металлического плутония-239 - 11 кг (по некоторым публикациям - 9 и даже 6 кг). Это шар диаметром приблизительно 9-10 см.
Но сейчас они затерялись бы в огромных ядерных арсеналах
сверхдержав как ничтожные мелочи. Если тротиловый эквивалент бомбы, сброшенной
на Хиросиму, составлял 13 килотонн, то взрывная мощь крупнейших ядерных ракет,
появившихся в начале 90-х годов прошлого столетия, например отечественной
стратегической ракеты СС-18 достигает 20 мегатонн (млн. т), т.е. примерно в
1540 раз больше.
Из всей выделившейся энергии при взрыве 50 % расходуется на
образование ударной волны, 35% - на световое излучение, 10% - на проникающую
радиацию и 5% - на образование радиоактивных продуктов взрыва. Последние
представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36
элементов с массовым числом от 85 до 148 (от цинка до гадолиния) и в основном
являются источниками b-излучения. Кроме
дочерних элементов происходит также выброс в атмосферу не прореагировавших
атомов урана или плутония, отличающихся a-активностью.
В течение первых суток после взрыва уровень радиоактивности
на местности снижается примерно в два раза.
При взрыве все нуклиды за счет огромной температуры
переходят в газообразное состояние в атмосферу, где, остывая, образуют
мелкодисперсные аэрозоли, способные легко перемещаться с воздушными потоками и
выпадать на поверхность земли и взаимодействуют с ядрами ряда элементов почвы и
воды. В результате этого происходит не только радиоактивное загрязнение
местности, но также возникает наведенная радиоактивность.
В период моратория на ядерные взрывы разный период
полувыведения радионуклидов из атмосферы обусловлен различием их
фракционирования при подъеме огненного шара и забросом в стратосферу на разную
высоту. Цепная ядерная реакция происходит в считанные секунды и приводит к
выделению огромного количества энергии:1 кг урана-235 эквивалентен 20 тыс. т
тротила! Таким образом, сейчас у человечества имеется два делящихся, оружейных
изотопа: уран-235 и плутоний-239.
В ряде технологически развитых стран альтернативой
традиционным тепловым электростанциям, сжигающим мазут, природный газ или
угольную пыль, являются атомные электростанции, утилизирующие энергию распада
изотопов тяжёлых элементов (урана-235, урана-233 и плутония-239). Все атомные
электростанции мира производят примерно 375 ГВт электроэнергии.
Первая атомная электростанция была построена в 1960 году. К 1970 г. их было 116, к 1980 г. - 135, а к 1990 г. - уже 328. Максимальное число атомных электростанций
было введено в строй в середине 70-х годов.
По данным МАГАТЭ в 2001 году в мире действовали 438 атомных
реакторов, а 31 реактор находился в стадии строительства или на модернизации. В
России сегодня работает девять АЭС, на которых эксплуатируется 29 реакторов. В 1999 г. российские АЭС произвели 122 млрд. кВт/ч электроэнергии, что составило 14% от общего объема
ее производства.
|