Глава 7

СОПОСТАВЛЕНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ С ДРУГИМИ ПОРАЖАЮЩИМИ ФАКТОРАМИ

Выше мы неоднократно использовали понятия естественной радиоактивности и фона. Впервые встречаясь с этой областью знаний, читатель вправе предположить, что речь идет о достаточно редких явлениях или трудно-выявляемых эффектах: ведь радиоактивность удалось от­крыть лишь на рубеже XIX и XX вв., а за три предыду­щих столетия развития физики как точной науки ни один экспериментатор не соприкоснулся с этими явле­ниями.

Несмотря на кажущуюся логичность, это заключение неверно — едва экспериментальная физика овладела точными методами измерения энергии, как стало ясно, что ионизирующие излучения буквально пронизывают весь мир и являются неотъемлемой чертой биосферы. Мы живем в мире, полном естественной радиоактивно­сти, каждый из нас ежесекундно подвергается ионизиру­ющему воздействию космического излучения, мы даже сами радиоактивны! И в этом главное отличие естественной радиоактивности, даже техногенно измененной, от искусственной, обусловленной деятельностью челове­ка. Каждый новый фактор изобретается людьми, его ра­нее не было в природе, и в биосфере не развивались и не совершенствовались естественные защитные механиз­мы, могущие предохранить ее от возможных вредных последствий его применения. Радиоактивность и ионизирующие излучения как естественные природные факто­ры всегда сопровождали развитие человечества.

В 20-х гг. великий русский ученый В. И. Вернадский предсказывал, что человечество в ходе своего развития станет геологической силой. Прошло всего полстолетия, и невиданная ранее мощь, которой овладели люди, ока­залась столь огромной, что способна уничтожить всю жизнь на Земле. В ряду этих разрушающих сил прежде всего нужно назвать ядерное оружие. Авария на ЧАЭС, где из разрушенного ядерного реактора было выброше­но всего 3,5% накопленных в нем продуктов деления, показала даже сомневавшимся, что ядерная война невозможна — после ее развязывания не выживет ничто живое.

Менее впечатляющи и, к сожалению, менее известны другие тревожные итоги развития науки и техники. Лишь с началом движения в защиту окружающей среды в 70-х гг. и первыми зачатками экологического образова­ния достоянием широкой общественности стали факты о всемирном загрязнении биосферы новыми химически­ми веществами. Многие из них оказались вредными для живых существ, в том числе для человека, и что еще тревожнее — практически не разлагаются природ­ными процессами. Характерный пример — химический препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорэтан), отличаю­щийся настолько высокой эффективностью в борьбе с вредными насекомыми, что за разработку его американ­ские химики были даже удостоены Нобелевской премии.
Широко применявшийся в 40—60-х гг. для сохранения урожая зерновых, потери которого достигают 30%, новый препарат оказался очень стойким и стал накапливаться в окружающей среде. Хотя теперь использование ДДТ как яда повсеместно запрещено, значительная до­ля ранее наработанных его количеств еще находится в биосфере. Человечество изготовило и неразумно приме­нило примерно 1,5 млн. т ДДТ, тогда как допустимое количество этого высокотоксичного препарата, способно­го концентрироваться в организме человека, не превышает 1 мкг!

Ежегодно Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) публикует книгу, содержащую результаты огромного количества анализов содержания ДДТ в пробах окружающей среды. Это вещество, ранее не знакомое биосфере, находят теперь не только в планктоне, рыбе, птицах таких замкнутых водных бассейнов, как Балтийское или Средиземное море, но даже в Арктике в тю­леньем жире и в тушках пингвинов в Антарктиде. Ка­жется невероятным, но достоверно установлены страш­ные факты — загрязнено молоко кормящих матерей! По данным ВОЗ, 40% шведских грудных детей получа­ют в 2 раза больше допустимого поступления ДДТ, а в Англии и США загрязнение молока превышает допу­стимое в 10 раз. Одна из причин такого тревожного по­ложения с химическими токсикантами — отсутствие их аналогов в природе и ее неспособность быстро разлагать их на безвредные компоненты.

Читатель, видимо, уже прочно усвоил, что прямо противоположное характерно для природных радиоактив­ных веществ, в частности калия, урана, радия, тория. Эти естественные излучатели присутствуют на нашей планете с момента ее возникновения и повсеместно со­провождают человечество на всех этапах его становле­ния, включая современную эпоху. Такие радионуклиды— одна из неотъемлемых компонент биосферы. По данным ядерной геофизики, названные выше основные источни­ки естественного радиационного фона широко распространены в природе. Так, породы земной коры содер­жат в среднем уран в количестве 2,5—3 г/т, а торий — 10—13 г/т. Столь же велика концентрация калия: его в земных породах 15—25 г/т, в пересчете на содержание радиоактивного изотопа К40 — до 3 мг/т. Особенно значительна распространенность рубидия-87— порядка 40 г/т.

В результате присутствия этих элементов за каж­дую минуту в 1 кг вещества земной коры распадается в среднем 60 тыс. ядер К40, 15 тыс. ядер Rb87, 2400 ядер Th232, 2200 ядер U238. Естественный радиоактивный изо­топ К40 и дочерние продукты распада радия и тория яв­ляются основными γ-излучающими веществами, созда­ющими ионизацию над поверхностью Земли. В зависи­мости от типа пород такой ионизации соответствует го­довая доза от 50 до 130, в среднем — 90 мбэр.

Земная колыбель человечества всегда была радиоактивной, и биологические объекты, развиваясь в поле ионизирующих излучений, не могли к этому не приспособиться. В этом отношении показательны опыты радио­биологов по выращиванию растений внутри камер, из­готовленных из радиационно чистых материалов, кото­рые практически не содержат в своем составе естест­венных радионуклидов. Оказалось, что в таких усло­виях побеги появляются позже, развитие растения за­медленно, а урожай его существенно ниже, чем в усло­виях естественного радиационного фона.

Эти эксперименты, поставленные со строгим соблюдением неизменности остальных факторов внешней сре­ды, убедительно свидетельствуют не только об адапта­ции (приспособлении) растений к естественной радио­активности почвы, но и о превращении этого фонового облучения в фактор, необходимый для нормального развития растений. Ныне такое стимулирование малы­ми дозами облучения изучено на огромном по своему многообразию экспериментальном материале — от кле­точного до организменного уровня — и является установленным фактом. На этой основе в современной ра­диобиологии предложена и развита концепция фоново­го облучения как фактора, вызывающего изменчивость растительного и животного мира и тем самым являю­щегося побудителем всего эволюционного процесса на Земле. Напомним, что из трех китов эволюции — измен­чивости, наследственности и отбора — первым звеном цепи является именно изменчивость биообъектов.

Другой источник естественного радиационного фона— космическое излучение. Это поток протонов и α-частиц, выбрасываемых Солнцем, пронизывающих атмосферу и частично доходящих до поверхности Земли. Именно от этих высокоэнергичных частиц необходимо защищать космонавтов за пределами земной атмосферы.

В результате ядерно-каскадных процессов взаимодействия с веществом земной атмосферы первичное кос­мическое излучение теряет свою энергию и дает начало вторичному, тоже высокоэнергичному излучению, состоя­щему из электронов, фотонов, нейтронов и мезонов. По мере углубления в толщу атмосферы относительные количества первичного и вторичного космических излуче­ний меняются: первичное непрерывно ослабляется, а вто­ричное сначала достигает максимальной интенсивности на высотах порядка 20—30 км, после чего и для этих частиц процессы поглощения начинают преобладать над процессами размножения.

На уровне моря первичное излучение составляет всего 0,05% суммарного числа частиц, падающих на верх­нюю границу земной атмосферы. Хотя мы живем под ее защитой (если атмосферу сжать до плотности воды, ее толщина составит около 10 м), все же до поверхности Земли доходит вполне измеримый и достаточно интенсивный поток космического излучения. В результате это­го повсеместно на Земле на уровне моря плотность иони­зации воздуха составляет около 2 пар ионов в 1 см3/с, чему соответствует годовая доза примерно 40 мбэр.

Главным компонентом внешнего фонового облучения человеческого организма является γ-излучение естест­венных радиоактивных веществ, содержащихся в строи­тельных материалах. Это обусловлено тем, что при од­ном и том же содержании радионуклидов в почве и строительных материалах ионизация в центре комнаты примерно в 2 раза выше, чем над почвой. В кирпичных домах доза больше, чем в деревянных, и составляет за год в среднем 80 мбэр.

Естественные радиоактивные вещества рассеяны по всей окружающей человека среде и в ничтожно малых количествах содержатся в почвах, природных водах, воз­духе, растительных и животных организмах. Очевидно, что по этим причинам и ткани человеческого организма должны содержать радиоактивные вещества. Этот вы­вод подтвержден многочисленными наблюдениями. До­стоверно установлено, что основными источниками внутреннего фонового облучения человеческого организма являются следующие радионуклиды:

Рассмотрим фоновое облучение трех различных по радиационной чувствительности участков тела человека: половых желез, для которых критичными являются ге­нетические повреждения, скелета, где существует опасность возникновения злокачественных новообразований за счет накопления растворимых соединений радиоак­тивных веществ, и легких, в которых возможно разви­тие злокачественных опухолей в результате оседания нерастворимых соединений радиоактивных веществ. Го­довые дозы фонового излучения составляют для гонад — 130, для скелета — 140, для легких — 670 мбэр.

Сопоставление этих данных с результатами экспериментальных радиобиологических исследований приво­дит к выводу, что небольшие группы населения могут подвергаться облучению дозами, вдвое превышающими фоновые величины. В самом деле, доза проникающих излучений, вызывающая удвоение спонтанных мутаций у человека, по самым осторожным оценкам, составляет не менее 15 бэр, тогда как доза фонового облучения го­над за репродуктивный период (30 лет) не превысит 3,8 бэр. Канцерогенная мощность дозы колеблется от 8 до 230 бэр в неделю, а фоновое облучение скелета и легких человека составляет не более 3 и 13 мбэр в не­делю, т. е. меньше сотых долей повреждающей дозы.

Человечество, неизменно прогрессируя, развивалось в условиях хронического малоинтенсивного фонового об­лучения, т. е. радиационного воздействия космических лучей и естественных радиоактивных веществ, содержа­щихся в воздухе, воде, почве, растительной и животной пище и в самом теле человека. На основании этого с высокой степенью достоверности можно утверждать, что доза, воздействию которой человечество непрерывно подвергалось на протяжении десятков тысячелетий своего существования, является безопасной, так как в результате естественного отбора человечество должно было приспособиться к такому облучению.

Доказательством этого вывода служат наблюдения за состоянием здоровья населения тех областей нашей планеты, где фоновое облучение значительно выше сред­него (100—150 мбэр/г) и достигает величины 500— 2000 мбэр/г. Таковы высокогорный Тибет (Китай) с по­вышенной интенсивностью космического излучения, шта­ты Керала (Индия) и Эспириту-Санту (Бразилия) с по­вышенной радиоактивностью почв и другие. Многолет­ние исследования, проведенные как национальными, так и международными организациями, показали, что, не­смотря на повышенное фоновое облучение, у населения этих районов состояние здоровья не отличается от ха­рактерного для мест со средним фоном.

С величиной усредненной годовой дозы безопасного фонового облучения (100 мбэр) можно сопоставить уровни радиационного воздействия, характерные для населения районов, прилегающих к АЭС, при нормальной ее эксплуатации.

Результаты многочисленных наблюдений нескольких сот АЭС не отличаются друг от друга — более 30 лет службы внешней дозиметрии регистрируют все возможные факторы радиационной опасности на местности и не выявляют никаких изменений естественного радиаци­онного фона. По максимальным оценкам, в предположе­нии наихудших погодных условий и принимая другие столь же консервативные исходные данные, специалисты оценивают годовую дозу облучения населения вблизи нормально работающей АЭС не превышающей 1 мбэр. Это в 500 раз ниже допустимого уровня облучения на­селения и всего 1% естественного радиационного фона!

Рис.14

Рис. 14. Сопоставление летальных и допустимых доз с естествен­ным радиационным фоном. (Соотношения фонового облучения с допустимыми и опасными уровнями облучения человека)

При таком сопоставлении надо принимать также во внимание и другие источники дополнительного техногенного радиационного фона (рис. 14), в сравнении с которыми вклад ядерной энергетики весьма мал. Читатель наверняка будет изумлен данными об увеличении естественного радиационного фона вблизи ТЭС на угле — уран, содержащийся в форме микропримесей в этом традиционном органическом топливе, выносится с продуктами его сгорания и оседает на прилегающей местности. Сопоставление АЭС и ТЭС одинаковой электрической мощности показывает, что даже по радиацион­ному фактору выбросы угольной электростанции в 5 — 10 раз опаснее, чем на современной АЭС. И это без учета выброса других вредных продуктов сгорания угля! Нельзя не добавить, что ТЭС на традиционных видах топлива сжигают кислород, тогда как АЭС не нуждаются в нем и не изменяют химического состава воздуха.

Наряду с воздействием на окружающую среду различные виды деятельности человека сопоставляют также по большому числу других критериев. Из всего, их мно­гообразия ограничимся здесь главным для вредных от­раслей производства — частотой несчастных случаев со смертельным исходом (т. е. острых переоблучений в случае ядерной энергетики).

Для учета и анализа структуры смертности во время трудовой деятельности в большинстве стран мира ведет­ся соответствующая статистика, результаты которой ре­гулярно обобщает Международная организация труда (МОТ). На различных производствах, транспорте, в сельском хозяйстве и других сферах современной жизни сложилась иерархия профессий по числу несчастных слу­чаев со смертельными исходами при трудовой деятель­ности.

Несмотря на то что во всех отраслях народного хозяйства предпринимаются усилия по снижению аварий­ности, удельные показатели — число смертельных случаев на 100 тыс. работающих — уменьшаются крайне медленно. За последнюю четверть века они практически «застыли» и сравнялись по величине в большинстве индустриальных стран мира. Это свидетельство того, что резервы снижения опасности труда практически исчер­паны и необходимы революционные изменения техноло­гии для значительного повышения безопасности труда.

В итоге разработки надежной и всесторонней системы обеспечения радиационной безопасности персонала атомная промышленность и ядерная энергетика относят­ся к отраслям деятельности человека с минимальной опасностью. Приведем, сведения о частоте несчастных случаев в различных отраслях трудовой деятельности человека (случаев в год на 100 тыс. работающих):

гражданская1 авиация (экипажи) 70
рыболовные траулеры 50
добыча угля, металлургия 20
усредненное значение для всех видов промышленности 10
обрабатывающая промышленность 3
атомная промышленность и ядерная энергетика 3

По частоте несчастных случаев практическое использование атомной энергии в послевоенные годы занимает место наряду со швейной, пищевой и ткацкой промыш­ленностью. Необходимо подчеркнуть, что и в этой циф­ре доля радиационных аварий не превышает 10%, а не­счастные случаи в основном связаны с обычными опас­ностями при строительстве, пожарах и т. п.

Не изменила общей картины и чернобыльская авария. Известно, что в итоге этого события погибло 30 человек — один сотрудник АЭС в момент взрыва IV бло­ка и 29 пожарников и специалистов, которые препятствовали распространению аварии на остальные блоки АЭС, подверглись при этом переоблучению и сконча­лись от острой лучевой болезни, отягощенной травмами и ожогами.

Несмотря на большое число жертв в результате этой аварии, ядерная энергетика не переместилась с одного из последних мест в приведенной шкале относительной опасности различных видов деятельности. Разрыв с промышленностью в целом весьма велик и продолжает со­храняться: в других производствах регулярные потери человеческих жизней происходят значительно чаще, чем в ядерной энергетике.

Наиболее информативным является сопоставление потерь для общества (в виде числа смертных случаев и дней нетрудоспособности) при различных видах производства электроэнергии на 1 МВт (эл.) – год. Такие дан­ные, представленные на рис. 15, свидетельствуют, что ядерная энергетика характеризуется высокой степенью защиты персонала от вредных факторов и низкими зна­чениями потерь. Особого внимания заслуживает то об­стоятельство, что альтернативные источники, данные о которых включены в такое сравнение, отличаются весь­ма высокими значениями потерь. Это потребует в дальнейшем проведения больших работ по снижению степе­ни опасности и ляжет дополнительным бременем на вы­сокую стоимость электроэнергии, вырабатываемой с по­мощью этих источников.

Следует подчеркнуть, что, хотя авария на ЧАЭС была очень крупной, это не затормозит дальнейшею развития и роста ядерно-энергетических мощностей в СССР. Однако неправильно думать, что эта авария не оставит последствий в атомной энергетике современности. Преж­де всего, к ней пошатнулось доверие не только части на­селения нашей страны, но и других стран, в частности Запада.

Понимая, что ядерная энергетика — потенциально наиболее опасная отрасль энергопроизводства, специа­листы, занятые созданием АЭС, и ранее уделяли большое внимание оснащению этих объектов разветвленной системой контроля и ограничения масштаба и локали­зации аварии. Отметим, что даже в случае аварии IV блока ЧАЭС, вызванной непредвиденным, крайне мало­вероятным сочетанием факторов, развивавшейся по сце­нарию, не входящему в перечень нештатных ситуаций, выброс радионуклидов во внешнюю среду не превысил 3,5% суммарного их количества, накопленного в реак­торе РБМК-1000 к моменту его разрушения.

Рис.15

Рис. 15. Профессиональная смертность на 1МВт (эн.) год, при различный способах производства электроэнергии.

Тем не менее ясно, что система предупреждения и локализации радиационных аварий на АЭС нуждается в существенном усовершенствовании. На это и направлены сейчас основные научно-исследовательские и конструкторские работы по увеличению надежности АЭС и снижению масштаба возможных радиационных ава­рий.

В завершение нашего рассказа процитируем одно из мудрых высказываний старых курчатовцев, не одно де­сятилетие копивших опыт работы с радиоактивными веществами:

Излучения не нужно бояться, но следует относиться к нему с должным уважением.

Сноска 1: В соответствии со своим уставом МОТ не регистрирует све­дения о потерях персонала на военной службе.

Последнее изменение Tue, 19 Jun 2012 автором Dimouse

0 comments

Оставить комментарий

Назад в раздел Ю.В. Сивинцев "Насколько опасно облучение"