Формирование радиационной обстановки после аварии на ЧАЭС

Использование ядерной энергии делает приоритетным обеспечение радиационной безопасности человека и среды его обитания. Специфическим фактором для ядерной энергетики является образование и накопление искусственных радионуклидов, которые при определенных обстоятельствах могут поступать в окружающую среду. Однако ионизирующее излучение, возникающее при распаде радионуклидов, не является новым фактором в биосфере. На протяжении всей эволюции живого вещества оно подвергалось воздействию облучения от естественных радионуклидов, рассеянных в земной коре, воде и атмосфере.

Содержание техногенных радионуклидов в атмосфере в зоне наблюдений Красноярского ГХК сопоставимо с таковым в районах расположения АЭС, а в зоне ПО «Маяк» оно на порядок и более выше. Это свидетельствует о том, что в зоне наблюдений ПО «Маяк» на радиоактивность воздуха влияют эффекты его прошлой деятельности, в том числе загрязнение озера Карачай и территорий санитарно-защитной зоны при радиационной аварии в сентябре 1957 г. Вместе с тем, согласно данным наблюдений, среднегодовые объемные активности радионуклидов в приземном слое атмосферного воздуха в районе расположения ПО «Маяк» в течение последних лет находились примерно на одном уровне и были значительно (в 10²-10⁵ раз) ниже допустимых нормативов.

Радиоактивность гидросферы формируется радионуклидами естественного происхождения, радиоактивными продуктами ядерных взрывов и радиационных аварий, водными сбросами объектов ядерного комплекса. По данным радиационного мониторинга, в районе расположения ПО «Маяк» превышение УВ в настоящее время наблюдается только по удельной активности 90Sr в воде реки Теча. По тритию удельные активности в воде реки Теча ниже УВ в 30-90 раз, по 137Cs – в 20-40 раз, по плутонию – в 1800-13000 раз [7, 31]. Вместе с тем, наблюдается превышение фонового уровня 90Sr в речной воде на обширном участке речной системы протяженностью более 1000 км, вплоть до впадения Иртыша в реку Обь (таблица 7). Причиной образования этого «стронциевого» следа является прошлое ПО «Маяк», в особенности радиоактивные сбросы в реку Теча в начальный период его деятельности (1949-1956 годы). На всем протяжении «стронциевого» следа, за исключением реки Теча (для которой введены ограничения на водопользование), удельная активность 90Sr ниже уровня вмешательства по НРБ-99. В ближней зоне Красноярского ГХК радиоактивное загрязнение воды реки Енисей в основном определяется такими короткоживущими радионуклидами, как 24Na, 32P, 56Mn, 239Np, а также 51Cr. За пределами ближней зоны уровень загрязнения воды заметно снижается, хотя небольшие следовые количества искусственных радионуклидов обнаруживались на значительном удалении (более 1300 км) от источника сброса [37]. После вывода из эксплуатации в 1992 г. двух прямоточных реакторов наблюдается существенное снижение радиоактивного загрязнения речной воды. В настоящее время концентрации техногенных радионуклидов в реке Енисей значительно ниже уровней вмешательства по НРБ-99 [17-19]. Содержание трития в природных водах Обнинска и его окрестностей в районе расположения ФЭИ заметно выше регионального фона (в 101 -102 раз). Вместе с тем, содержание трития и других техногенных радионуклидов в питьевой воде в г. Обнинске значительно ниже УВ [3].

Радиоактивность почвы определяется в основном содержанием в ней таких радионуклидов естественного происхождения, как ⁴⁰K, ²³²Th, ²³⁸U. В почве присутствуют также радионуклиды, попавшие в нее в результате атмосферных выпадений продуктов испытаний ядерного оружия (⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs и др.).

Влияние АЭС и других объектов ЯТЦ в штатных условиях эксплуатации на радиоактивность почвы весьма мало относительно естественного уровня радиоактивности. До Чернобыльской аварии содержание ¹³⁷Cs в почве в районах АЭС практически не отличалось от уровней загрязнения за счет глобальных выпадений [4, 9-11]. Данные о содержании радионуклидов в компонентах сельскохозяйственной продукции в районах некоторых АЭС представлены в табл. 8 [10, 11, 21]. Результаты радиационного мониторинга позволяют сделать вывод об отсутствии значимого влияния штатных выбросов АЭС на радиоактивность контролируемых компонент агроэкосистем, связанных пищевой цепочкой с человеком.

В период после Чернобыльской аварии наблюдалось увеличение содержания техногенных радионуклидов (¹³¹I, ¹³⁷Cs и др.) в почве и компонентах агроэкосистем ряда регионов России и других стран [1, 6, 11, 34, 36]. Значительное региональное воздействие на радиоактивность почвы оказала так называемая Кыштымская радиационная авария на ПО «Маяк» 29 сентября 1957 г. [1, 8, 26], которая привела к образованию Восточно-Уральского радиоактивного следа площадью в 23 000 км² с плотностью загрязнения почвы выше 3,7 кБк/м² по ⁹⁰Sr.

Данные о содержании радионуклидов в компонентах биоты имеют очень важное значение для оценки радиационно-экологического воздействия объектов ядерного комплекса.

Согласно данным наблюдений, концентрации ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в компонентах наземной природной биоты в районах АЭС весьма малы (табл. 9) [11, 17-19]. Кроме ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs, следовые количества других техногенных радионуклидов (⁵⁴Mn, ⁶⁰Co, ⁹⁵Zr, ¹⁰⁶Ru) обнаруживаются в почве, траве, хвое и других компонентах наземной биоты ближней зоны АЭС в концентрациях, существенно меньших (в 10 и более раз) по сравнению с природными. На содержание ¹³⁷Cs в объектах биоты значительное воздействие оказала авария на Чернобыльской АЭС [1, 6].

Вследствие процессов накопления вероятность определения искусственных радионуклидов в водорослях и некоторых других компонентах биоты существенно выше, чем в пробах воды, что может использоваться для биоиндикации радиоактивного загрязнения. Представляет интерес биологический перенос следовых количеств техногенных радионуклидов (⁵⁴Mn,⁶⁰Co, ⁶⁵Zn) некоторыми видами рыб в реки, впадающие в водоем-охладитель АЭС (табл. 10) [11]. По данным многолетних наблюдений, содержание техногенных радионуклидов в рыбе водоемов-охладителей АЭС было значительно ниже допустимых нормативов. В целом, можно сделать вывод, что при штатных условиях работы влияние АЭС на радиоактивность биоты незначительно при сравнении с природным радиационным фоном.

Значительное влияние на радиоактивное загрязнение биоты оказали радиационная авария на хранилище жидких радиоактивных отходов ПО «Маяк» в сентябре 1957 г. и сбросы радионуклидов в реку Теча. Анализ уровней облучения человека и других организмов показывает, что дозы облучения природной биоты значительно выше при сравнении с человеком (табл. 11) [8, 26].

Анализ уровней облучения человека и других организмов показывает, что дозы облучения, получаемые природной биотой в районе расположения ПО «Маяк», значительно выше, чем получаемые человеком (табл. 11) [8, 26]. Особенно заметно это различие проявилось в первый период после радиационной аварии, когда имели место очень высокие уровни облучения организмов в наиболее загрязненных районах ВУРС. На территориях, подвергшихся высоким уровням загрязнения, наблюдалось значительное число радиобиологических эффектов: гибель сосны, мелких млекопитающих, повреждение кроны березы и сосны; сокращение численности млекопитающих и почвенных беспозвоночных; сокращение воспроизводства рыбы в наиболее загрязненных озерах. В дальнейшем на большей части радиационного следа произошло восстановление поврежденных экосистем [1, 20].

Значительное число радиобиологических эффектов наблюдалось в ближней зоне Чернобыльского аварийного следа: радиационное повреждение лесов, изменение видового состава и численности почвенной фауны, существенное снижение численности мышевидных грызунов в первый год после аварии и др. [1, 6, 29]. За исключением зоны так называемого «рыжего леса», получившего летальные дозы свыше 100 Гр, экосистемы вблизи Чернобыльской АЭС сохранили свою жизнеспособность. Уже через год после аварийного выброса в поврежденных лесах начались активные восстановительные процессы. Численность мышевидных грызунов восстановилась за счет мигрантов. Через 2 года после аварии восстановилась численность популяций почвенной фауны, но нарушения видового состава сообществ были еще заметны [33]. Для основной массы диких животных на территории Чернобыльского радиоактивного следа не отмечено угнетающего действия ионизирующего излучения на популяционном уровне.

Анализ данных радиационного мониторинга показывает, что при штатных условиях эксплуатации влияние объектов ядерно-энергетического комплекса на радиоактивность компонент биосферы мало по сравнению с влиянием естественного радиационного фона и не выходит за пределы приемлемого радиационного риска. Вместе с тем, в случае радиационной аварии возможно существенное загрязнение окружающей среды техногенными радионуклидами. При этом дозы облучения, получаемые биотой, оказываются заметно выше по сравнению с получаемыми человеком. Потенциальная аварийность ядерных объектов весьма остро ставит вопрос о необходимости постоянного радиационного мониторинга биосферы, особенно в зонах наблюдения объектов ядерно-энергетического комплекса. Оптимизация мониторинга и обоснование мер по обеспечению радиационно-экологической безопасности биосферы может быть выполнена на основе методологии анализа экологического риска.

В первые дни после аварии в воздухе были определены более 33 нуклидов.

Максимальные уровни загрязнения были обнаружены в 30-ти километровой зоне вокруг АЭС: по¹³⁷Cs – 18500 кБк / м², по ⁹⁰Sr – 455 кБк / м², по ^{238, 239, 240}Pu – около150 кБк / м².

В первые дни после аварии значительное повышение мощности экспозиционной дозы регистрировалась по всей Беларуси. В апреле – мае 1986г. наибольшие уровни выпадения ¹³¹I отмечались в Брагинском, Наровлянском и Хойникском районах Гомельской области. Значительному загрязнению подверглись и юго-западные районы Беларуси, а также районы на севере Гомельской и Могилевской областей.

Загрязнение территории ⁹⁰Sr более 5,5 кБк / м² было выявлено на 21,1 тыс. км² (10% площади республики). Максимальные уровни загрязнения почв ⁹⁰Sr выявлены в пределах 30-километровой зоны ЧАЭС и достигали 1800 кБк / м² в Хойникском районе Гомельской области. Высокое содержание ⁹⁰Sr в дальней зоне (приблизительно 250 км от ЧАЭС) отмечались в Чериковском районе Могилёвской области и Ветковском районе Гомельской области.

Загрязнение почвы изотопами плутонияu более 0,37 кБк / м² охватывает почти 4000 км², что составляет 2 % территории Беларуси. Эти территории находятся преимущественно в Гомельской области и в Чериковском районе Могилевской области.

После аварийного выброса значительная часть радионуклидов аккумулировалась в верхнем слое почвы.