Глава 10

ИСКУССТВЕННЫЕ
РАДИОНУКЛИДЫ








В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление.

В.И. Вернадский

10.1. ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ
РАДИОНУКЛИДОВ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Помимо радионуклидов, имеющих природное происхождение, о которых шла речь в предыдущих главах, в настоящее время в окружающей среде присутствует большое количество искусственных (антропогенных) радионуклидов. Они возникают при проведении людьми искусственных ядерных реакций. Со второй половины XX в. геохимическое и экологическое значение этой группы радионуклидов сопоставимо со значением природных радионуклидов. Поступление в окружающую среду искусственных радионуклидов нередко вызывает значительное повышение природного радиационного фона. Первое серьезное загрязнение окружающей среды искусственными радионуклидами произошло в 1945 г. после взрывов американских атомных бомб над японскими городами Хиросима и Нагасаки. Основными ядерными реакциями, которые приводят к возникновению большого количества искусственных радионуклидов, являются деление ядер, ядерный синтез и нейтронная активация.

Индуцированное нейтронами деление ядер - это самый важный источник искусственных радионуклидов. Управляемая реакция деления используется в ядерных реакторах, неуправляемая - при ядерных взрывах. При делении ядра образуется два новых радиоактивных (осколочных) ядра, несколько нейтронов и выделяется большая энергия (см. гл. 1):
A
Z
Х =
A1
Z1
Х1 +
A2
Z2
Х2 + yn + E. Распределение осколочных радионуклидов по массовым числам асимметрично, с двумя максимумами в области интервалов 85 - 105 и 130 - 150 единиц массы. Выход продуктов деления в этих областях обычно составляет 6 - 7%. Первичные продукты деления часто являются начальными звеньями цепочек распада, в которых дочерние радионуклиды нередко имеют большие периоды полу-

231

распада, чем материнские. В связи с образованием цепочек распада суммарный выход всех радионуклидов составляет около 200%.

Реакции ядерного синтеза происходят при слиянии ядер малой массы в ходе экзотермической ядерной реакции. Примером может служить одна из таких реакций, используемая в водородных бомбах:
2
1
Н +
3
1
Н =
4
2
Не + n + 17,6 МэВ. Для осуществления термоядерной реакции исходные ядра должны иметь высокую энергию (температуру), что достигается за счет реакции деления, которая в этом случае применяется в качестве запала.

Реакции нейтронной активации заключаются во взаимодействии нейтронов, образующихся при реакциях деления и синтеза, со стабильными атомами окружающей среды и конструкционных материалов. Простейшим типом такой реакции является реакция (n, γ). Примером может служить реакция образования 134Cs из стабильного продукта деления 133Cs: 133Cs (n , γ) 134Cs.

Активации подвергается и ядерное топливо. Образующиеся при этом ядра других изотопов урана или трансурановых элементов радиоактивны. В результате последующих бета-распадов возникают все более тяжелые трансурановые элементы. Так, нейтронная активация 238U дает начало образования "оружейного" 239Рu:
238
92
U +
1
0
n
239
93
U →
239
93
Np + β →
239
94
Pu + β.

В настоящее время основными источниками поступления искусственных радионуклидов в биосферу являются следующие процессы.

  1. Неуправляемые ядерные реакции: а) испытания ядерного оружия и б) технические ядерные взрывы (сейсмическое зондирование, создание плотин, дробление руды, создание подземных хранилищ газа и др.).
  2. Управляемые ядерные реакции, осуществляемые в ядерных реакторах: атомных электростанций (АЭС), атомного морского флота, научно-исследовательских реакторах.
  3. Переработка отработанного ядерного топлива на радиохимических заводах (РХЗ).
  4. Захоронение отходов атомной промышленности.
  5. Аварии на предприятиях атомной промышленности.

232



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved