Билет 5

1. Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции. Атомные электростанции – лишь часть ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап – производство ядерного топлива. Отработанное в АЭС ядерное топливо иногда подвергают вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Цикл заканчивается захоронением радиоактивных отходов. На каждой стадии ядерного топливного цикла в окружающую среду попадают радиоактивные вещества.

По данным экспертов суммарная годовая коллективная эффективная эквивалентная доза на всё население земного шара составляет 5,7 чел-Зв на 1 ГВт электроэнергии, что составляет менее 0,005% дозы, обусловленной естественными источниками облучения.
(1 Зв – Зиверт ─ =1Дж/кг х на коэффициент, учитывающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма)

Распространение энергетических атомных реакторов в мире выдвигает ряд экологических проблем:

• тепловое загрязнение окружающей среды;
• разработка месторождений урана;
• обычная утечка радиоактивности;
• обработка и ликвидация радиоактивных отходов;
• транспортировка радиоактивных отходов.

2. Сжигание ископаемого топлива обогащает биосферу изотопами урана, радия, тория, калия, что создаёт повышенный радиационный фон. Облака, извергаемые из труб, приводят к дополнительному облучению людей, и, оседая на землю, частички вновь могут в виде пылевых частиц подниматься в воздух и рассеиваться в окружающей среде.

Утечка радиоактивности из работающих АЭС с последующим негативным влиянием на население может быть связана с выделением радиоактивных газов и с водяной системой охлаждения. Радиоактивные газы, являющиеся продуктами деления ядер, проникают сквозь изоляционное покрытие топливных элементов и включают такие изотопы как ксенон, криптон, йод, азот, фтор.

Уровень радиоактивности в отработанной воде крайне мал, но изотопы накапливаются в пищевой цепи водных организмов и через рыбные продукты могут вновь попасть в организм человека. Для шахтёров урановых шахт очень высока вероятность облучения при вдыхании радона, так как уран встречается в природе вместе с радием и продуктами его распада.

За последние 25 лет зарегистрировано около 250 аварий или происшествий, связанных с перевозкой радиоактивных веществ. Перевозка проводится в контейнерах, защищённых от ударов, взрывов и пр. Количество радиоактивного элемента в контейнере настолько мало, что даже в случае его выброса в окружающую среду, опасность для здоровья человека сведена к минимуму. Одна из основных проблем – определение мест захоронения. Долгосрочные хранилища отходов представляют опасность для будущих поколений. Расчёты показывают, что более или менее значительное количество захоронённых радиоактивных веществ достигнет биосферы лишь спустя
10⁵ - 10⁶ лет.

3. Все виды флоры и фауны Земли возникли и развивались на протяжении сотен миллионов лет при постоянном воздействии радиационного фона. Радиация – поток корпускулярной или электромагнитной энергии. Радиоактивный фон необходим для существования жизни, но его повышенный уровень создаёт риск для здоровья.

Люди, живущие, например, на высоте 2000 м над уровнем моря, получают эффективную эквивалентную дозу (доли Зиверта) в несколько раз большую, чем те, которые живут у моря. Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области из – за наличия магнитного поля Земли, отклоняющего заряженные частицы, из которых состоят космические лучи.

Человек подвергается излучению двумя способами: радиоактивные вещества могут облучать его снаружи, а внутреннее облучение связано с попаданием радионуклидов с воздухом, пищей, водой. Дозы внутреннего облучения вдвое больше дозы внешнего. Суммарный эффект облучения организма выражается в эффективной эквивалентной дозе, умноженной на соответствующий коэффициент органов и тканей, и измеряется в системе СИ в Зивертах (Зв). 1 Зв = 1 Дж /кг × на Q.

Эквивалентная доза – поглощённая доза, умноженная на коэффициент, учитывающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма. Одни части тела более чувствительны, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение заболевания лёгких более вероятны, чем заболевания щитовидной железы, а облучение половых желёз опасно из-за риска возникновения генетических аномалий. Коэффициент радиационного риска распределяется следующим образом: 1,00 – организм в целом; 0,12 – красный костный мозг; 0,03 – костная ткань; 0,03 – щитовидная железа; 0,12 –лёгкие и др.

4. Чем проще организована биологическая особь, тем ниже её радиочувствительность. Известны случаи, когда бактерии жили в воде охлаждённого контура атомных реакторов.

Радиочувствительность растений ниже, чем у животных, но есть и исключения (например, у сосны). Степень чувствительности различных видов организмов определяется летальной дозой (LD 50/30, т. е. 50% облучения за 30 суток). Для человека поглощённая доза составляет 4,5 Гр (1 Грей = 1 Дж /кг). Для микроорганизмов эти дозы составляют тысячи и десятки тысяч Грей, для высокоорганизованных млекопитающих единицы, т. е. видовая чувствительность возрастает по мере усложнения организма.

Кроме того, имеется и возрастная зависимость. Чем моложе организм, тем он более чувствителен к радиации. Высокой радиочувствительностью отличаются клетки костного мозга, лимфоидной ткани, половых клеток, эпителия, желудочно-кишечного тракта, т.е. клетки, обладающие высокой репродуктивной способностью.

При проведении экспериментов по изучению влияния ионизирующих излучений на хромосомы человека были обнаружены радиационно-индуцированные перестройки во многих клетках человека, причём так же, как и в опытах на растениях и животных, чётко прослеживается связь дозы с полученным эффектом.

Последовательность биологических изменений в тканях при радиационном поражении представляется следующей. Заряженные частицы (альфа, бета) взаимодействуют с электронами тех атомов веществ, вблизи которых проходят. В результате от атома отрывается электрон, происходит ионизация. Свободный электрон и ионизированный атом участвуют в цепи реакций, образуя новые молекулы, чрезвычайно реакционноспособные (свободные радикалы). Образованные химические группы реагируют друг с другом и с другими молекулами, образуя соединения, изменяющие химическую структуру важнейших в функциональном отношении молекул, что нарушает естественные биологические реакции клетки и приводит к изменению функции тканей, органов, всего организма.

Так одно из самых выдающихся достижений XX века – практическое использование неисчерпаемых запасов энергии расщепляющихся ядер – стало одним из самых угрожающих здоровью человека опасностью – загрязнением биосферы радионуклидами.