Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

кальное, и глобальное накопление радиоактивных загрязнений в биогеосфере, главным образом за счет долгоживущих радио­ активных нуклидов. Пока происходят испытания ядерного ору­ жия, трудно выяснить, какой вклад в общее загрязнение био­ геосферы вносят оба источника — испытание ядерного оружия и использование атомной энергии в мирных целях. Можно пола­ гать, что основным источником радиоактивных загрязнений являются испытания ядерного оружия. Однако в лучшем слу­ чае, когда повсеместно испытания прекратятся, угроза ядерной войны будет ликвидирована, мирные отрасли атомной техники будут продолжать развиваться и, следовательно, в окружаю­ щую среду будут попадать радиоактивные загрязнения.

Таким образом, радиоактивное загрязнение, окружающей среды — неизбежный фактор атомного века. Неизбежность этого процесса такова, как неизбежно загрязнение окружающей среды отходами современной промышленности и цивилизации.

Единственно, что необходимо делать — это контролировать уровень радиоактивных загрязнений и принимать меры к огра­ ничению радиоактивного загрязнения внешней среды, а также меры, предотвращающие попадание радиоактивных веществ в продукты питания.

Главная задача — добиться полного прекращения испытаний ядерного оружия, ликвидации ядерного оружия и угрозы ядер­ ной войны, т. е. уничтожить самый опасный и главный в на­ стоящее время реальный и потенциальный источник радиоак­ тивного загрязнения окружающей среды.

В отношение мирных отраслей атомной техники, являющихся также источниками радиоактивных загрязнений, нужно прини­ мать такие меры радиационной безопасности, которые бы сво­ дили к минимуму выбросы радиоактивных отходов производ­ ства.

Все это вызвало необходимость создания во многих странах специальной службы радиационной безопасности. В различ­ ных странах она по-разному организована, но в общем она под­ разделяется на ряд сфер действия. Геофизическая радиология занимается контролем уровней радиоактивных загрязнений ат­ мосферы, океанов, морей, рек, озер и суши, а также контро­ лирует уровень космического излучения. Медицинская радио­ логия занимается контролем уровня радиоактивных загрязне­ ний среды (воздуха, воды и т. д.) в населенных пунктах. Сель­ скохозяйственная радиология занимается контролем уровня ра­ диоактивных загрязнений почв, растений и сельскохозяйствен­ ной продукции, а также разрабатывает мероприятия по умень­ шению радиоактивных загрязнений сельскохозяйственной про­ дукции.

Очевидно, в военное время вся система службы радиацион­ ной безопасности будет включена в систему гражданской обо­ роны. Это значит, что служба радиационной безопасности долж-

на быть всегда в мобилизационной готовности. Она должна быть готова к контролю радиационной обстановки и выдаче не­ обходимых рекомендаций как в мирное, так и в военное время. Ее оборудование, а также квалификация персонала должны обеспечивать определение радиоактивных загрязнений на лю­ бых уровнях — начиная от самых малых, меньше средней до­ пустимой концентрации (СДК), и кончая самыми большими, смертельными.

Рассмотрим организацию службы сельскохозяйственной ра­ диологии и задачи, стоящие перед ней, подробнее.

Служба сельскохозяйственной радиологии состоит из сети радиологических станций, каждая из которых обслуживает оп­ ределенную сельскохозяйственную зону. В отличие от геофизи­ ческой и медицинской радиологических служб, сельскохозяйст­ венные радиологические станции осуществляют контроль почв, находящихся только в сельскохозяйственном пользовании. Ра­ диологическому контролю подлежит также продукция расте­ ниеводства (включая зеленые корма) и животноводства. Науч­ но-методическое руководство сельскохозяйственными радиоло­

венной радиологии ведет сбор данных о радиоактивных загряз­ нениях, получаемых от радиологических станций, обобщает их и следит за радиационной ситуацией в масштабе данной страны.

Сельскохозяйственная радиологическая станция должна быть оборудована сравнительно простыми радиометрическими приборами для определения малой и большой активности. Квалификация персонала должна быть такой, чтобы обеспе­ чить проведение простейших радиометрических и радиохимиче­ ских анализов.

Более детальные и сложные анализы проводит централь­ ное научное учреждение, обеспеченное более сложными и точ­ ными радиометрическими приборами и анализаторами, а также более квалифицированными специалистами.

Центральное научное учреждение в сотрудничестве с сетью радиологических станций ведет широкие исследования по изу­ чению миграции и распределения радиоактивных нуклидов, загрязняющих сельскохозяйственную продукцию, и разрабаты­ вает мероприятия по уменьшению их попадания в нее.

Успешное осуществление задач, которые возложены на службу сельскохозяйственной радиологии, возможно при тес­ ном сотрудничестве таких специалистов, как математики, за­ нимающиеся обобщением информации радиологических стан­ ций; физики, разрабатывающие радиометрические методы ана­

326

лиза радиоактивных загрязнений; химики, занимающиеся раз­ работкой радиохимических методов анализа; биологии, почво­ веды, агрономы и зоотехники, проводящие биологические и экологические исследования поведения радиоактивных нукли­ дов в почвах, растениях и животных.

§ 2. Е С Т Е С Т В Е Н Н Ы Е И С Т О Ч Н И К И И З Л У Ч Е Н И Я

ВБ И О Г Е О С Ф Е Р Е

Чтобы определить радиационную опасность радиоактивных загрязнений, необходимо иметь сведения об уровне естествен­ ного радиационного фона.

Под естественным радиационным фоном понимается излу­ чение, создаваемое космическим излучением и излучением рас­ сеянных в природе естественных радиоактивных Нуклидов.

Космическое излучение. Хотя служба сельскохозяйственной

(около 0,7%), а также ядер элементов с атомным номером бо­ лее 10 (около 0,22%), Энергия частиц первичного космического излучения достигает 1020 эв.

При взаимодействии первичного космического излучения с ядрами атомов в атмосфере образуются у-фотоны, электроны, мезоны и нейтроны. Космическое излучение на уровне моря состоит примерно из 80% мезонов и 20% электронов. Только 0,05% первичных протонов достигает уровня моря. Уровень кос­ мического излучения на уровне моря зависит от географической широты (широтный эффект). Например, уровень космического излучения на широте 60° примерно на 15% выше уровня излу­ чения на экваторе. Мощность дозы космического излучения на уровне моря для средних широт составляет около 50 мбэр/год. Мощность дозы космического излучения зависит также от вы­ соты. Так, на высоте 300 м мощность дозы космического излу­ чения примерно в 6 раз больше, чем на уровне моря. Для дан­ ного географического места среднюю мощность дозы космиче­ ского излучения можно считать величиной постоянной.

Естественные радионуклиды. В состав естественных радио­ нуклидов входят нуклиды четырех естественно-радиоактивных семейств, а также другие радиоактивные нуклиды середины Периодической системы элементов Менделеева.

Кроме этих групп радиоактивных нуклидов, находящихся в природе, необходимо указать еще группу радиоактивных нук­

11* 327

лидов, образующихся в результате естественных ядерных ре­ акций под действием как космического излучения, так и излу­ чений естественных радиоактивных нуклидов. К группе радио­

центрация их ничтожно мала.

В биогеосфере в результате динамических процессов круго­ ворота веществ происходят непрерывные нарушения радиоак­ тивного равновесия радиоактивных семейств. Короче говоря, в почвах, живых организмах, атмосфере и гидросфере радио­ активное равновесие в рядах естественных . радиоактивных семейств установиться не может. Оно может быть только в горных породах, радиоактивные нуклиды которых еще не во­ влечены в круговорот веществ.

Вклад каждого радиоактивного нуклида в общую мощность дозы при внешнем облучении зависит от распространенности или концентрации его в биогеосфере, а также состава излуче­ ния. Мощность дозы внутреннего облучения зависит еще и от характера поступления нуклидов в организм человека и их распределения там.

Одной из первых задач сельскохозяйственной радиологии является определение концентрации естественных радиоактив­ ных нуклидов в почвах и сельскохозяйственной продукции.

Содержание естественных радиоактивных нуклидов в поч­ вах зависит от их концентрации в породах, на которых сфор­ мированы данные почвы. Средняя концентрация некоторых нуклидов в различных породах и почвах указана в табл. 10.1.

Для расчета мощности дозы излучения естественных ра­ диоактивных нуклидов часто применяют эмпирические соотно­ шения, связывающие концентрацию радиоактивного нуклида в почве, породе с мощностью дозы излучения над поверхностью земли

328

где Р — мощность дозы излучения в воздухе, рад/год; С — кон­

для различных радиоактивных нуклидов. Для 226Ra этот коэф­

Интересно отметить, что абсолютная удельная активность 87Rb (число (3-распадов на 1 г элемента) примерно в 20 раз больше удельной активности 40К. Однако концентрация руби­ дия в породах и почвах на два порядка меньше, чем калия. По­ этому излучение 87Rb не вносит существенного вклада в излу­ чение, исходящее от поверхности земли. Расчет мощности дозы излучения по формуле (10.1) дает примерно одинаковый поря­ док величин от всех четырех основных радионуклидов. Так, для вулканических пород мощность дозы излучения достигает 20—40 мрад/год, для осадочных пород и почв — 10—20 мрад/год..

Растения и животные находятся в контакте с воздушной средой, поэтому необходимо рассмотреть уровень концентрации естественных радионуклидов в атмосфере. В составе атмосферы содержатся главным образом летучие продукты радиоактивных семейств — изотопы радона и продукты его распада, которые могут захватываться атмосферной пылью. Концентрация радона в атмосфере испытывает по неизвестным причинам довольно сильные колебания (10-12— 10-14 кюри/л). Эти колебания, повидимому, определяют выбросы газов при вулканических извер­ жениях. Вблизи городов, где работают электростанции на угле, также наблюдаются повышенные концентрации радона в ре­ зультате выделения его при сжигании угля. Уголь содержит повышенные концентрации радия.

Сведения о концентрации радионуклидов в атмосфере, об­ разующихся в процессе естественных ядерных реакций, при­ ведены в табл. 10.2. Предполагается, что концентрация 3Н и 14С в биогеосфере до 1954 г., когда начались испытания водо­ родных бомб, была постоянной на протяжении по крайней мере 15 000 лет. Равновесная удельная активность 14С в углероде биогеосферы составляет 7,5±2,7 кюри/г. В момент смерти жи­ вых организмов эта удельная активность фиксируется, и далее она уменьшается по закону радиоактивного распада. На этом процессе распада 14С основан метод определения возраста ор­ ганических ископаемых и археологических находок, рассмот­ ренный в гл. 8.

Изотоп 14С в составе угля и нефти почти полностью распался. Поэтому образующийся при сжигании угля и нефти углерод разбавляет изотоп 14С в атмосфере. Из-за этого концентрация

32Э