Динамика радиационной обстановки после аварии на ЧАЭС

Период	Основные радионуклиды, определявшие (ющие) радиационную обстановку	Тип радионуклидов
I Апрель-июнь 1986 г.	Короткоживущие	131I, 127Te, 132Te, 140Ba, 140La, 99Mo.
II Лето 1986-лето 1987 г.	Среднеживущие	103, 106Ru, 141, 144Ce, 89Sr, 95Zr, 95Nb, 134Cs, 241Pu.
III Лето 1987 г.–по настоящее время	Долгоживущие	137Cs, 90Sr, 238, 239, 240Pu, 241Am.

1. Короткоживущие радионуклиды определяли радиационную остановку в течение апреля-июня месяцев 1986 г. В первые дни после аварии на ЧАЭС особенно высокой была концентрация в воздухе ¹³¹I, находившегося в аэрозольной форме. ¹³¹I — короткоживущий изотоп с периодом полураспада 8,14 дней, является β- и γ- излучателем. Дозовые нагрузки у человека за счёт радиоактивного йода сформировались в течение первых 2—3 мес. после аварии (радионуклид оказывал влияние на здоровье человека в течение 10-15 периодов своего полураспада).

¹³¹I имеет 19 радиоактивных и 1 стабильный изотопы с М = 120-139. При распаде он превращается в ксенон-131 с выделением электрона (средняя энергия – 203 кэВ) и γ-кванта с энергией 637 кэВ:

₅₃¹³¹I → ₅₄¹³¹Xe + е^- + γ.

Поступает в организм йод-131 ингаляционным и алиментарным путём. В последнем случае - через биологическую цепочку: почва — растения — молочно-продуктивный скот — молоко - человек). Максимальное содержание радиойода в почве наблюдалось в период 28 апреля – 9 мая 1986 г. (сотни мкР/ч, зачастую выше 1 мР/ч). Попадая в организм, ¹³¹I избирательно накапливался в щитовидной железе и создавал кратковременное локальное облучение дозой высокой мощности (более 200 рад/с).

Облучение щитовидной железы привело к нарушению образования в ней трёх гормонов: тироксина, трийодтиронина и кальцитонина. Два первых гормона контролирует процессы роста, созревания тканей и органов, обмен веществ и энергии; кальцитонин - один из факторов управления обменом кальция в клетках, участник процессов роста и развития костного аппарата. Следовательно, после воздействия ионизирующей радиации произошли нарушения этих процессов в организме, особенно у детей. Изменения в генетическом аппарате клеток щитовидной железы явились причиной развития в ней ракового заболевания. Число этих заболеваний, как у облучённых детей, так и у взрослых возросло в десятки раз.

2. По мере распада короткоживущих радионуклидов, радиационная обстановка стала определяться среднеживущими радионуклидами (лето 1986 - лето 1987 г.). Одним из его представителей является цезий-134 - ₅₅¹³⁴Cs (T_1/2 = 2,06 года). При β - распаде его выделяется электрон (энергия 662 кэВ) и γ-квант с энергией 128 и 796 кэВ:

₅₅¹³⁴Cs → ₅₆¹³⁴Ва + е^- + γ.

Другой представитель среднеживущих радионуклидов - стронций-89 (₃₈⁸⁹Sr) - Т_1/2 = 51 день. Излучая β- частицу с энергией 1,462 МэВ, он переходит в стабильный иттрий-89 - ⁸⁹Y.

₃₈⁸⁹Sr → ₃₉⁸⁹Y + е^-

3. Начиная с 1987 г. по настоящее время радиационная обстановка в Беларуси определяется долгоживущими радионуклидами: ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ^{238, 239, 240} Pu и ²⁴¹Am (см. табл. 3.2). Из перечисленного списка большее облучение человека в настоящее время осуществляет цезий-137 (₅₅¹³⁷Cs).

Во-первых, им загрязнено почти 23% территории Беларуси.

Во-вторых, он является β- и γ-излучателем, T_1/2 у него = 30,2 года. Цезий имеет 20 радиоактивных и 1 стабильный изотоп. При β-распаде ₅₅¹³⁷Cs выделяется электрон (энергия 514 кэВ, макс. – 1,18 МэВ) и γ-квант (энергия – 661 кэВ), что способствует превращению его в стабильный изотоп бария:

₅₅¹³⁷Cs → ₅₆¹³⁷Ва + е- + γ.

Рис. 3.1. Загрязнение территории Беларуси цезием-137

Цезий-137 попадает в организм, как правило, с цельным молоком и мясом, полученными в районах повышенного загрязнения. ₅₅¹³⁷Cs является аналогом калия, содержится преимущественно в крови и мышцах. Циркуляция его в организме и поступление туда по биологическим цепочкам определяют постоянное воздействие ионизирующей радиации на внутренние органы человека в течение всей его жизни. В районах, загрязненных цезием, формирование доз у жителей происходит сравнительно медленно. Поэтому основным видом облучения на сегодняшний день является общее хроническое внутреннее облучение.

Стронцием-90 (₃₈⁹⁰Sr) загрязнено 10% территории Беларуси. Известны 12 радиоактивных изотопов стронция с М = 81-83, 85, 89-96. Он испускает электрон с энергией 546 кэВ, превращаясь в иттрий-90 (₃₉⁹⁰Y). Последний теряет электрон с максимальной энергией 2,27 МэВ и превращается в цирконий-90 (₄₀⁹⁰Zr):

₃₈⁹⁰Sr → ₃₉⁹⁰Y + е^- → ₄₀⁹⁰Zr + е^-.

Рис. 3.2. Загрязнение территории Беларуси стронцием-90.

Период полураспада стронция-90 и иттрия-90 составляют, соответственно, 29,12 лет и 64,8 часа.

Изотопы стронция накапливаются в костях скелета, в особенности в позвонках, зонах активного роста и перестройки костей. Вызывают развитие опухолей. Эффективный период полувыведения из скелета: ⁸⁹Sr – 50,4 дня, ⁹⁰Sr – 6,4∙10³ дней.

Плутоний-238, 239 и 240 распространились на 2% территории республики. ₉₄²³⁹Pu излучает α-частицы (энергия около 5 МэВ), мягкое рентгеновское излучение с энергией 10-22 кэВ, γ-кванты – 380 кэВ и превращается в уран-238:

₉₄²³⁹Pu → ₉₂²³⁸U + ₂⁴α+ + R + γ

Период полураспада у ₉₄²³⁹Pu = 24,38 тыс. лет, у ₉₂²³⁸U = 713 млн. лет. Большой интерес представляет также плутоний-241, который испускает α- , β-частицы (122 и 524 кэВ), и γ-кванты (2,54

Рис. 3.3. Загрязнение территории Беларуси плутонием-239, 240.

МэВ), превращаясь в америций-241. Образующийся америций более токсичный, с бóльшим периодом полураспада, чем плутоний-241:

₉₄²⁴¹Pu → ₉₅²⁴¹Am + ₂⁴α+ + β^- + γ

Период полураспада у ₉₄²⁴¹Pu - 14,4 года, у ₉₅²⁴¹Am - 432 года. Оба они накапливаются в костях, печени, лёгких. Вызывают развитие хронической анемии, остеопороза, рака костей, лёгких и др.

В зависимости от уровня загрязнения почвы долгоживущими радионуклидами территория нашей республики делится на зоны (табл. 3.3).

Таблица 3.3.