Файл: Перцов Л.А. Ионизирующие излучения биосферы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 158

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

или потенциальных их потребителей. При малой скорости дви­ жения распад короткоживущих радиоизотопов может оказаться весьма существенным, что делает захоронение вполне безопас­ ным. Однако если в отходах содержатся долгоживущие изотопы (9 0 Sr и 1 3 7 Cs), то скорость перемещения грунтовых вод должна быть весьма медленной, а расстояние от места захоронения до возможного выхода воды в зону биогенеза — достаточно большим. Сбросы растворов в пористые горные породы, особенно при на­ личии в них трещин, приводит к более неустойчивому направ­ лению движения радиоактивных материалов, чем в песчаных формациях. В районах с пористыми известковыми породами проницаемость может быть очень высокой, и поэтому радиоак­ тивные вещества в этих условиях могут распространяться зна­ чительно дальше, чем в песчаных формациях [27].

Помимо глубоких колодцев для удаления жидких радиоак­ тивных отходов сделаны попытки использования отработанных нефтяных скважин или специально пробуренных [30, 31]. В по­ следнем случае для увеличения емкости подземного хранилища прибегают к методу гидравлического разрыва пласта. В ОкРидже создана опытная установка, с помощью которой было успешно захоронено за один прием на большой глубине около 6000 т жидких отходов. Отходы эти могут быть смешаны с це­ ментом, который после застывания надежно иммобилизирует радионуклиды, препятствуя их миграции с подземными вода­ ми [32, 33].

Для удаления радиоактивных отходов рекомендуют также использовать заброшенные шахты, при этом полагают, что наи­ более успешно можно использовать в этих целях выработки соляных копей. Как известно, каменная соль при больших дав­ лениях приобретает текучие свойства, от этого в ее толще исче­ зают различные трещины и радиоактивные вещества оказыва­ ются навечно замурованными на большой глубине.

Удаление радиоактивных отходов в море. Несмотря на то что в течение более чем 20 лет в открытые районы моря (океа­ на) производятся систематические сбросы малоактивных отхо­

дов, пока еще немного известно о способности этой сферы

при­

нимать и задерживать в себе отдельные

радионуклиды.

 

Первые сбросы в морскую среду отходов с низкими уровня­

ми радиоактивности были произведены в 1946 г. близ

побережья

США в воды Атлантического и Тихого

океанов. С

1954

по

1958 г. в Атлантический океан было сброшено

около 3290 кюри.

Для сброса использовали впадину на

дне

океана

глубиной

1820 м. Радиологическое обследование районов Тихого океана, использованных для захоронения отходов, показалЬ, что к исхо­ ду такой 15-летней практики вода придонных слоев была сво­ бодна от присутствия радиоактивных примесей [17].

Помимо отходов атомной промышленности в США широко производят удаление в открытые районы моря слабоактивных


эксплуатационных отходов атомных кораблей. Суммарное со­ держание в таком годовом сбросе долгоживущих изотопов обычно не превышает 2 кюри. За 48 тыс. км, пройденных ато­ моходом «Саванна», накопилось всего менее 10 кюри слабоак­ тивных отходов [34]. Обследование акваторий, в районе которых производились сбросы, не обнаружило радиоактивного загряз­

нения воды и ее обитателей. Однако в тех случаях,

когда кора­

бельные эксплуатационные отходы систематически

попадали

в воду в районе баз и верфей, на которых в течение

нескольких

лет производились обслуживание и осмотр атомных кораблей, при соответствующих обследованиях были отмечены локальные

зоны донных отложений, загрязненных б 0 Со [35]. В то же

время

на стоянках атомохода

«Саванна» загрязнение

воды

и

гидро-

бионтов не было обнаружено [35,

36].

 

 

 

 

 

Специальными исследованиями

выяснено,

что

при

выбросе

за борт теплоносителя

из судового

реактора

(при

его

прогреве)

разбавление в течение

первого часа достигает

тысячекратного

значения, но затем темп его быстро снижается и в последующие два часа удельная активность загрязненного участка воды в га­ вани уменьшается всего в 10 раз. Особенно быстрое разведение жидких радиоактивных отходов происходит во время движения судна при сливе их непосредственно под вращающийся винт. Таким образом производят сброс в море и отработанной ионо­ обменной смолы-деминерализатора, суммарная активность кото­ рой иногда превышает 150 кюри. Позволительность такого сброса объясняется тем, что адсорбированные смолой радионук­ лиды отмываются морской водой всего в течение нескольких

минут. Прямыми исследованиями установлено, что

при

скоро­

сти судна

в 15 узлов в течение

10 мин

создается

турбулентная

струя объемом около 10е мъ [23].

 

 

 

 

 

 

 

Поэтому если отработанная смола будет равномерно попа­

дать под

винт

в течение

10 мин,

то отмываемые

радионуклиды

будут гомогенно распределяться в этом

объеме

и

начальная

концентрация их не превысит 0,15 мккюри/л.

Через сутки

радио­

активные

вещества распространятся на глубину 50—100 м,

т. е.

до термоклина

(в открытом море). По

данным,

характеризую­

щим диффузию в океане, через сутки максимальная

концентра­

ция в центре рассеивающегося

объема

отходов

снизится

до

1 • 10~10 кюри/л.

После 10 суток концентрация

сброса

еще умень­

шится до

1 • Ю - 1 2 кюри/л,

что примерно

в 100

раз

ниже

уровня

природной

активности морской воды [17J.

 

 

 

 

 

По современным представлениям, среднее время сохранения отходов в верхнем слое глубиной 75 м соответствует примерно

7годам.

ВАнглии с 1952 г. практикуется сброс жидких радиоактив­ ных отходов с Уиндскейлского завода в Ирландское мелковод­

ное

море по трубопроводу,

отходящему от берега в районе

Зап.

Кумберленда примерно

на 3 км.


Таким путем

ежемесячно удаляется до 10 000

кюри отходов.

Для ограничения

степени опасности загрязнения

гидробионтов

и уменьшения вероятности загрязнения радиоактивными веще­ ствами берега при этом способе удаления отходов в море были установлены их предельно допустимые количества, сбрасывае­ мые в течение суток: для стронция — 2 кюри, иттрия 10, плу­ тония0,1, рутения и цезия 100 кюри.

Но, несмотря на систему ограничительных мероприятий, на­ правленных на недопущение радиоактивного загрязнения рыбы, ракообразных, водорослей и других объектов морского промыс­ ла, радиометрический контроль, проводимый в районах, приле­ гающих к выходному отверстию трубы, и в смежных районах, установил накопление в донных отложениях продуктов де­ ления. При выборе мест захоронения радиоактивных отходов в море рекомендуют выделять три зоны: устья рек, доступные для

приливов, прибрежные воды и глубины открытых

районов

мо­

ря [37].

 

 

Помимо обилия водной флоры и фауны устья

рек нередко

характеризуются тем, что в период 'приливов придонная

вода

движется к берегу, создавая опасную тенденцию для накопле­ ния в этом районе радиоактивных отходов.

Прибрежные воды бухт и гаваней также обычно густо насе­ лены придонными организмами, имеют слабый водообмен, в ре­ зультате чего дисперсия радионуклидов протекает в этих местах, как правило, сравнительно замедленно.

Захоронение в морских глубинах, очевидно, сопряжено с ря­ дом преимуществ и, по-видимому, менее опасно, так как здесь должны быть более благоприятные условия для быстрого рас­

сеивания радионуклидов

и меньше

возможностей для

зараже­

ния организмов, служащих объектом морского промысла.

В 1966 г. на Третьей международной конференции по мирно­

му использованию атомной энергии

была подведена

итоговая

оценка апробированным

способам

захоронения радиоактивных

отходов в море. Заслуживающими внимание как наиболее безо­ пасные в экологическом и гигиеническом отношениях оказались только два метода.

1. Захоронение в изолированном виде. Для этого высоко­ активные отходы подвергаются такой предварительной обработ­ ке, при которой они теряют способность рассеивания в воде. В этих целях радиоактивные вещества перемешиваются с кера­ микой или цементом или помещаются в контейнеры, выдержи­ вающие большое давление. После этого они транспортируются за пределы литоральной зоны и сбрасываются на больших глут бинах.

2. Захоронение в разбавленном виде. В этом случае сбросу в море подвергаются жидкие отходы с малой удельной активно­ стью. Высокоактивные отходы подвергаются предварительному разбавлению. Для того чтобы концентрация отходов, попавших


в водную среду, быстро убывала, сброс их рекомендуют осуще­ ствлять во время движения судна и желательно под его винт.

Другие методы захоронения, например в районах со слабым течением или мелководных, в литоральной зоне, характеризую­ щейся высокой продуктивностью, или в таких местах, где не обеспечивается соответствующее разбавление из-за недостаточ­ ности объема воды (бухты, заливы), как показали наблюдения, могут сопровождаться неблагоприятными последствиями эколо­ гического или гигиенического характера.

Исходя из характера возможных экологических последствий, меняющихся в зависимости от ряда переменных условий, раз­ личают четыре основных типа радиоактивного загрязнения моря.

A. Периодическое загрязнение моря. Этот тип загрязнения наблюдается при сбросе короткоживущих радионуклидов даже в больших количествах или при очень сильном начальном раз­ бавлении.

Б. Постоянное загрязнение моря. Наблюдается в тех слу­ чаях, когда массы разбавляющей воды недостаточно (слабые течения), чтобы обеспечить должное рассеивание сброшенного материала, период полураспада радиоизотопов сравнительно большой, а сбросы производятся с малыми интервалами.

B. Местное загрязнение. Наблюдается тогда, когда точка сброса отходов остается постоянной или ее местоположение мало изменяется. В этом случае образуется область устойчивого распространения загрязнения. Концентрация радионуклидов в

этой области убывает вследствие разбавления

пропорциональ­

но расстоянию от точки сброса к периферии.

 

Г. Загрязнение большого масштаба. Такие

загрязнения мо­

ря наблюдаются в тех случаях, если сброс производится во мно­ гих точках открытого района, а активность в воде определяется даже спустя значительный промежуток времени после произве­ денного сброса.

Удаление радиоактивных отходов в реки применяется до­ вольно широко в различных странах. В Англии жидкие отходы из Харуэлла, Олдермастона и Амершэма поступают в р. Темзу через р. Коли [38], в Бельгии малоактивные отходы в Моле сбрасывают в р. Моль-Нэт [39], в США — в реки Анимас, Клинч, Колумбия и др. [7]. Перед сбросом в реки эти отходы подвер­ гаются предварительной химической обработке, за исключением

воды, охлаждающей реактор,

которая быстро теряет

активность

в специальных отстойных

бассейнах. Например,

в Энфорде

вода,

взятая для охлаждения реактора из р. Колумбия, после

однократного использования

поступает для выдержки в бас­

сейн,

а из него возвращается

в реку.

Для этого метода существуют определенные ограничения, учитывающие особенности реки. Так, для р. Темзы, которая яв­ ляется источником питьевой воды для многочисленного населе-


ния,

предъявляются иные

требования, чем для рек,

протекаю­

щих

в пустынных

местах. Поэтому

административные

органы

обязывают,

чтобы

величина

активности

в р. Темзе

не превы­

шала

по

радию

0,4 пкюри/л;

по

другим а-излучателям—

2,4 пкюри/л,

по кальцию

и стронцию — 20 пкюри/л;

по

другим

Я-излучателям — 1 нкюри/л

[40]. Важным

условием

при

сбросе

малоактивных отходов в реку считают быстрое их перемешива­ ние с чистой водой.

Большую роль играет соотношение между количеством сточ­ ных вод и дебитом реки, различие в удельных весах сточных вод и речной воды, скорость течения и т. д. Обычно в малых реках горного типа смешение происходит в течение нескольких минут. На больших и средних реках равнинного типа с выраженной струйностью протяженность участка, на отрезке которого про­

исходит

должное

разбавление,

достигает

десятков километров.

На этот

процесс

определенное

влияние

оказывает и степень

мутности

воды (твердый сток).

В мутной

воде радионуклиды

стремятся адсорбироваться на суспензированных веществах, особенно если последние обладают заметными ионообменными свойствами. С нерастворенными твердыми частицами радионук­ лиды могут осаждаться на речное дно, особенно тогда, когда поток имеет небольшую скорость. Быстротекущие речки с по­ крытыми галькой берегами считаются идеальными для хоро­ шего перемешивания и дальнейшего переноса уже разбавлен­ ной активности.

Но, несмотря на то что перед сбросом радиоактивных отхо­ дов в ту или иную реку тщательно изучаются присущие ей гид­ рологические факторы, благоприятно или отрицательно влия­ ющие на процесс рассеивания радионуклидов, к настоящему времени известно много случаев загрязнения радионуклидами целых экологических систем, населяющих районы рек, располо­ женных значительно ниже пункта сброса отходов.

Например, при обследовании р. Анимас (США) ниже места сброса жидких отходов гидрометаллургических заводов было обнаружено повышенное накопление 2 2 6 Ra в тканях рыб, водо­ рослей и водных насекомых. Выявленный в этих исследованиях коэффициент накопления 2 2 6 Ra для водорослей и насекомых колебался в пределах 500—1000. В костях рыб коэффициент на­ копления радия достигал 100 [41].

Сравнительно высокие уровни загрязнения были обнаруже­

ны и у обитателей

р. Колумбия и окрестных

болот ханфордских

заводов

(США). Оказалось, что в тканях

некоторых

организ­

мов особенно

интенсивно

накапливался 3 2 Р . Так, несмотря

на

значительное

количество

изотопов, присутствующих

в

сточных

водах Ханфорда, 30—50% радиоактивности планктона

(диато­

мовые

водоросли)

было

обусловлено 3 2 Р , 25 — 50% — 6 4 Си,

5—

15% —2 4 Na

и

менее 10%—смесью редкоземельных

элементов

и элементов

подгруппы железа.