|
|
 |
Екологічний погляд на нові та традиційні джерела енергетики
Природний радіаційний фон. Джерела надходження радіонуклідів у навколишнє середовище. Індукування хімічних елементів космічним випромінюванням. Випробування ядерної зброї. Теплові енергетичні станції. Промислові комплекси з повним ядерним паливним циклом, атомна промисловість. Розповсюдження радіонуклідів в атмосфері. Радіаційний стан Черкаської області
Життя і розвиток людського суспільства тісно пов`язані з використанням і пошуком нових джерел енергії для забезпечення його стійкої життєдіяльності. Поряд з традиційними видами в останні десятиріччя дедалі більше використовується економічно вигідна енергія ядерного розпаду, на чому базується робота атомних електростанцій.
Однак аварії в Росії, США, і нарешті, найбільша за всю історію людства аварія 1986 року на Чорнобильській АЕС, що стала за своїми наслідками національною трагедією України, Білорусі і Росії, потребують принципово іншої комплексної оцінки цього джерела енергії, його впливу на навколишнє середовище, тваринний і рослинний світ, здоров`я людини.
Професійна діяльність лісівників у місцях радіонуклідного забруднення як ніяка інша безпосередньо залежить від екологічного стану довкілля.
У житті людства ліси відіграють надзвичайну роль. Поряд з різноманітними продуктами і сировиною, джерелом яких вони є, ліси виконують найрізноманітніші корисні функції: водоохоронні, водорегулюючі, ґрунтозахисні, санітарно-гігієнічні, естетичні тощо.
В останні десятиріччя на перший план виходить здатність лісових екосистем підтримувати природну рівновагу біосфери на планеті. Вони можуть акумулювати і тривалий час утримувати речовини, небезпечні і токсичні для довкілля та людини, як, наприклад, радіоактивні елементи, що потрапляють у повітря, воду, ґрунти.
Ліси України, держави в цілому лісодефіцитної, повною мірою виконують ці функції, що й підтвердилося під час та після аварії на ЧАЕС, коли в повітря було викинуто велику кількість радіонуклідів. Ліси захистили територію від ще більшого забруднення, сконцентрувавши в собі значну кількість радіоактивних елементів. Все це зумовлює необхідність переглянути методи ведення лісового господарства на забруднених територіях з урахуванням одержаних знань, наукових досліджень, і практичного досвіду, набутого вперше у світі в таких умовах.
Природний радіаційний фон
Природний радіаційний фон створюється космічним випромінюванням, природними і штучними радіоактивними речовинами та джерелами іонізуючого випромінювання.
Космічне випромінювання за своїм походженням поділяють на первинне і вторинне. Первинні космічні частинки складаються з ядер легких елементів - водню (протонів 79%), гелію (а-частинок 20%), літію, берилію, бору та інших елементів дуже високих енергій 109 -1018 еВ, що утворюються в надрах Галактики і Сонця.
В результаті взаємодії первинних космічних частинок з атмосферою Землі утворюється вторинне космічне випромінювання, що складається із μ і π мезонів (70%), електронів і позитронів (26%), протонів, нейтронів, фотонів та інших елементарних частинок.
За своїм енергетичним складом на рівні поверхні моря в космічному випромінюванні виділяють м'який і жорсткий компоненти. М'який компонент поглинається шаром свинцю завтовшки 8-10 см, жорсткий компонент проходить шар свинцю завтовшки понад метр. Ефективна еквівалентна доза від космічного випромінювання для середніх широт на рівні моря становить приблизно 300 мкЗв/рік.
Природне радіоактивне випромінювання утворюється більш як від 60 радіонуклідів, наявних у біосфері Землі, які поділяють па дві категорії: первинні і космогенні.
До першої групи відносять 32 радіонукліди урано-радієвого і торієвого рядів з продуктами розпаду і 11 довгоживучих радіонуклідів з Т1/2 від 107 до 1015 років 40К, 87Rb, 48Са, 96Zr, 113In та ін.). До другої групи відносять 14 радіонуклідів, що утворюються в результаті ядерних реакцій частинок первинного космічного випромінювання (нейтронів і протонів) з ядрами елементів, які входять до складу земної атмосфери. До них відносяться радіоактивні ізотопи 3Н, 14С, 7Ве, 22Nа та ін. Потужність поглинутої дози в повітрі (на висоті 1 м) від природних радіонуклідів становить у середньому 3,7-9,4.1-8 Гр/год. залежно від вмісту 232Тh і 226Rа в даній місцевості.
Додатково до природної радіоактивності в результаті людської діяльності в навколишньому середовищі з'являються штучні радіонукліди, що надходять з радіоактивних випадінь від ядерних вибухів і викидів підприємств атомної енергетики, або перерозподіляються природні, що добуваються з глибини Землі разом з вугіллям, мінеральними добривами, будівельними матеріалами тощо. Найзначнішими за впливом на живе середовище є ізотопи 89, 90Sr, 95Zr, 95Nb, 103. 106Ru, ІЗ2, І34. 137Сs, І40Ва, 144Се.
Джерела надходження радіонуклідів у навколишнє середовище
Основними джерелами радіоактивного забруднення навколишнього середовища в Україні є:
індукування хімічних елементів космічним випромінюванням;
ядерні вибухи;
теплові енергетичні станції;
промислові комплекси з повним ядерним паливним циклом, атомна промисловість;
неконтрольоване використання радіонуклідовмісних сировинних матеріалів.
Ці джерела нерівноцінні за потужністю забруднення, ізотопним і фазовим складом забруднювачів.
Індукування хімічних елементів космічним випромінюванням
Космічне випромінювання - це іонізуюче випромінювання, що безперервно надходить на поверхню Землі із світового простору. В результаті взаємодії первинного космічного випромінювання (нейтронів, протонів тощо) з ядрами атомів О, N, Аг атмосфери утворюються космогенні радіонукліди, що потім надходять на земну поверхню з атмосферними
опадами. Ця група представлена 20 радіонуклідами з періодами
напіврозпаду від 32 хвилин до 7,4.105 років.
Найбільш значущі в радіоекологічному відношенні радіонукліди - 3Н, 7Ве, 14С, 22Nа і 24Nа.
Випробування ядерної зброї
При випробуванні атомної зброї величезна кількість радіоактивних речовин виноситься в атмосферу. Це перше за значущістю джерело штучного радіоактивного забруднення навколишнього середовища. З 1945 до 1980 рр. в атмосфері було проведено 450 атомних і термоядерних вибухів загальною потужністю 545 Мт.
При ядерних вибухах утворюється близько 250 ізотопів 35 елементів (із них 225 радіоактивних) як безпосередньо осколків поділу ядер важких елементів (235U, 23ІРu, 233U, 238U), так і продуктів їх розпаду з періодом напіврозпаду від кількох секунд до мільйонів років.
Більшість утворюваних радіонуклідів є бета- і гамма-випромінювачами (131J, І37Сs, І40Ва та ін.), решта випускають або лише β- (90Sr та ін.), або γ-частки (І44Nd, І47Рг).
Крім радіоактивних продуктів поділу, до радіонуклідів, що утворились, входить і частина атомного заряду, що не вступила в реакцію. У сучасних ядерних пристроях коефіцієнт використання заряду становить близько 20%. Елементи заряду (уран, плутоній), що не вступили в реакцію, розпилюються силою вибуху на найдрібніші частинки, що містять атоми з властивостями вихідних радіонуклідів.
У результаті реакції активації в районі вибуху з'являється додаткове джерело радіоактивного забруднення місцевості - наведена радіоактивність. Захват нейтронів від реакції поділу урану і плутонію ядрами багатьох хімічних елементів призводить до появи радіоізотопів (продуктів активації) в атмосферному повітрі (І4С, 3Н, 39Аг), воді (24Na, 31. 32Р, 53. 54Мn, 35S, 65Zn та ін.), ґрунті (45Са, 24N 27Мg, 29Аl, 31Si.). Більша частина їх розпадається з випуском β-часток і γ випромінювання.
Ядерні пристрої, що ґрунтуються на принципі "поділ-синтез-поділ" (термоядерні вибухи), забруднюють навколишнє середовище радіоактивними осколками поділу 238U і 239Рu, а також тритієм і радіовуглецем.
Останнім часом основними джерелами опромінення є 137 Сs і 90Sr.
Теплові енергетичні станції
Значні надходження радіонуклідів у навколишнє середовище за використання кам'яного вугілля на паливо. Річна потреба вугілля в світі становить кілька мільярдів тонн, із яких 70% спалюється на електростанціях, 20% - у коксохімічному виробництві і 10% - використовується для опалення.
На вугільній ТЕС потужністю 1 ГВт спалюється за рік 4-5 млн. т вугілля, при цьому викидається в повітря 0,1 млн. т попелу.
У кам'яному вугіллі, яків інших земних породах, містяться природні радіонукліди. Вітчизняні родовища кам'яного вугілля характеризуються вмістом 238U - від 3 до 520 Бк/кг, 232Th - від 3 до 320Бк/кг, а також 40К- від 0,7 до 70 Бк/кг.
Розмір радіоактивного забруднення атмосфери при спалюванні вугілля залежить від ряду факторів: вмісту радіоактивних ізотопів у використовуваному вугіллі, кількості спалюваного вугілля, технології спалювання, ефективності систем уловлювання попелу та інших продуктів.
Промислові комплекси з повним ядерним паливним циклом, атомна промисловість
На всіх етапах закінченого ядерного паливного циклу, починаючи з видобутку уранової сировини, її збагачення і закінчуючи переробкою відпрацьованого палива, захороненням високоактивних відходів, відбувається вивільнення штучних радіонуклідів у навколишнє середовище, а також прискорення темпів міграції важких природних радіонуклідів.
Нині атомна енергетика розвивається в основному для виробництва електроенергії, частка якої в загальному споживанні енергоресурсів близько 20%, а в деяких країнах - до 80%, в Україні - до 40%. Але внаслідок виснаження інших енергетичних ресурсів (нафта, газ, кам'яне вугілля) подальший розвиток атомної енергетики піде по шляху розширення її застосування, якщо не буде знайдено альтернативного замінника. Передбачається, що до кінця цього століття частка атомної енергії в неелектричних технологіях становитиме 10-15%.
Атомна енергетика нині розвивається на основі реакторів на теплових і швидких нейтронах.
При роботі ядерних енергетичних установок радіонукліди утворюються в результаті поділу ядер палива і активації нейтронами матеріалів в активній зоні. Їх вміст зумовлюється часом експлуатації твелів і часом, що минув з моменту зупинення реактора.
За фізико-хімічним станом і поведінкою радіонуклідів у технологічних системах АЕС і навколишньому середовищі виділяють такі групи радіоактивних відходів:
радіоактивні благородні гази (41Ar, 85, 85m87, 88Kr, 133, 133m, 135, 135mXe), 3H, 14C;
леткі речовини (129,131, 132,133, 135I, 134, 137Cs);
нелеткі речовини (140 La, 89,90, 91 Sr, 141,144 Ce та ін.)
Основною потенційною небезпекою є аварії на АЕС. За період експлуатації АЕС у 14 державах сталося понад 150 аварій різного ступеня складності, що супроводжувались викидами радіоактивних речовин.
Найбільшою аварією в світі на АЕС стала аварія 1986 року на 4 блоці Чорнобильської АЕС із зруйнуванням активної зони реакторної установки і частини споруди, в якому вона розміщувалась.
Сумарний викид радіонуклідів за межі проммайданчика АЕС (без радіоактивних інертних газів) становив близько 1,9 * 1018 Бк – близько 3,5% загальної кількості радіонуклідів, накопичених у реакторі на момент аварії.
Неконтрольоване використання радіонуклідовмісних сировинних матеріалів.
У процесі видобутку й переробки природні радіонукліди перерозподіляються і можуть зумовити локальне підвищення опромінення.
Загалом незалежно від походження техногенні радіонукліди характеризуються різним ступенем радіо токсичності, рухомості і т. д.
Розповсюдження радіонуклідів в атмосфері
Масштаби й інтенсивність міграції радіонуклідів в атмосфері визначаються: ефективною висотою викидів їх в атмосферу, фазовим станом викидів (рідкі, тверді, газоподібні), формою і дисперсністю частинок аерозолів, географічними координатами місця викиду, атмосферними умовами (швидкість вітру, вологість повітря, опади, температурна стратифікація тощо).
Залежно від впливу цих факторів виділяють локальні, тропосферні і стратосферні (глобальні) випадіння.
Локальні випадіння спостерігають у районі до кількох сотен кілометрів у напрямку від джерела. Радіоактивні речовини локальних випадінь поширюються в нижніх шарах атмосфери. Тривалість випадінь залежить від пори року і широти місцевості: більша в північній півкулі, менша - в південній. У межах невеликих районів залежить від наявності атмосферних опадів. У цілому тривалість локальних випадінь становить від 1 до 40 днів.
Тропосферні випадіння бувають при ядерних вибухах і великих аваріях на АЕС. При ньому радіоактивні речовини сягають висоти 4-10 км. На цих висотах домінують повітряні потоки загальнопланетарного характеру і радіоактивні речовини до осідання встигають обігнути земну кулю. В помірних широтах північної півкулі до великих висот в тропосфері панують майже суто західні вітри, біля земної поверхні -південно-західні, і аерозолі переносяться в напрямку із заходу на схід. Переміщення на північ і південь незначне, внаслідок чого в північній півкулі максимальна щільність випадінь зареєстрована на широтах здійснення вибухів - 30є-50є.
Вибухи потужністю в кілька кілотонн тротилового еквіваленту забруднюють в основному тропосферу. Великі вибухи мегатонної потужності (забруднюють, головним чином, стратосферу).
Період напівочищення верхніх шарів тропосфери варіює в середньому від 20 до 40 діб, нижніх - до кількох діб. Навесні і влітку очищення швидше, ніж восени і взимку. Період напівочищення стратосфери від радіоактивних речовин становить близько 2 років.
Радіаційний стан Черкаської області
У Черкаській області підприємства атомної енергетики, урановидобувної та уранопереробної промисловості відсутні. На підприємствах наявні лише закриті джерела іонізуючого випромінювання, рентген-апарати, контрольні джерела іонізуючого випромінювання, пристрої рентгеноструктурного та рентгенофазного аналізу, які використовуються майже в усіх галузях народного господарства: медицині, промисловості, будівництві, наукових дослідженнях
Площа області, що зазнала радіоактивного забруднення після Чорнобильської аварії, становить 618 тис. га.
4 населені пункти (Тростянець Канівського району, Чичиркозівка і Княжа Звенигородського району та Петрівська Буда Лисянського району) віднесені до зони гарантованого добровільного відселення. Вміст 137Cs у ґрунті в цих населених пунктах становить 202-307 кБк/м2.
Спостереження за радіаційним станом довкілля області здійснюють Черкаське регіональне управління водних ресурсів, Черкаський обласний центр з гідрометеорології, Черкаське обласне управління лісового господарства, управління в справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи Черкаської обласної державної адміністрації та інші організації.
Черкаським регіональним управлінням водних ресурсів згідно з "Програмою радіологічного і гідрохімічного контролю якості водних ресурсів басейну р. Дніпро" здійснюється радіологічний контроль Кременчуцького водосховища на створі в районі водозабору м. Черкаси - с. Сокирне. За даними контролю середня концентрація 137Cs в районі Черкаського водозабору становить 0,13 nКі/л, 90Sr – 2,09 nКі/л, що є менше норми.
На радіаційний стан дніпровської води визначальний вплив мають гідрометеорологічні умови та радіаційна ситуація, що складаються безпосередньо на територіях найбільш забруднених радіонуклідами внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС. Головним джерелом надходження радіонуклідів до каскаду Дніпровських водоймищ залишається річка Прип’ять. Під час повені та дощів радіонукліди змиваються в річку. Міграція чорнобильських радіонуклідів (90Sr та 137Cs) униз за течією Дніпра є єдиним значущим шляхом їхнього переносу від місць початкової локалізації до віддалених районів.
Значне зниження вмісту радіонуклідів, що виносяться із зони відчуження, відбувається уже в Київському та Канівському водосховищах. Протягом останніх п’яти років відмічається стійка тенденція до зниження вмісту радіонуклідів: сумарні значення 137Cs зменшились в 2 рази, 90Sr – в 3,4 рази. Таким чином забруднення дніпровських водоймищ за час, що пройшов після аварії на Чорнобильській АЕС стабілізувалось на відносно низьких рівнях і тільки в разі екстремальних ситуацій (високе водопілля) можливе підвищення рівня його забруднення.
За результатами спостережень Черкаського обласного центру з гідрометеорології значення радіаційного фону в останні 5 років не перевищують рівнів природного фону і становлять 10-15 мкР/год. (контрольний рівень природного гамма-фону становить 25 мкР/год.)
Добова щільність бета активних випадінь з атмосфери становить від 0 до 5 Бк/м2. Спостерігається стійка тенденція до зниження вмісту 137Cs та 90Sr чорнобильського походження, як у приземному шарі атмосфери, так і у випадіннях. Річна загальна бета-активність випадінь з атмосфери за період 2001 – 2005 роки була в межах 688 – 804 Бк/м2.
За даними Черкаського обласного управління лісового господарства в області площа лісів, яка забруднена 137Cs становить:
до 1,0 Кі/км2 – 176 тис. га;
від 1,01 до 2,0 Кі/км2 – 31,1 тис. га;
від 2,01 до 5,0 Кі/км2 – 7,3 тис. га;
від 5,01 до 10,0 Кі/км2 – 0,6 тис. га (К-Шевченківський, Канівський та Лисянський лісгоспи);
від 10,1 до 15,0 Кі/км2 – 0,04 тис. га (Лисянський лісгосп).
За результатами вибіркового радіологічного контролю продукції лісового господарства вміст радіонуклідів у зразках не перевищував допустимих рівнів, а також нормативів вмісту 137Cs.
Література
Анненков Б. Н., Юдинцева Е. В. Основы сельскохозяйственной радиологии. – М.: ВО "Агропромиздат", 199, - 287 с.
Балашев Л. С., Сипайлова Л. М. Накопление І37Сs доминантами пойменных луговых фитоценозов в зоне отчуждения ЧАЭС//Тез. Доклад. Радиобиолог. Съезда (Киев 1993) – 63 с.
Вирченко В. М., Болюх В. А. Накопление радионуклидов мхами в фітоценозах Украинского полесья// Тез. Доклад радиобиолог. Съезда. – Пущино, 1993. – с. 183-184.
Доповідь про стан навколишнього природного середовища в Черкаській області Джигирей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. Посібник. – 3-тє вид., - К.: Т-во "Знання", КОО, 2004. – 309 с.
Кондратюк С. Я., Навроцкая И. Л. К изучению содержания радионуклидов в лишайниках Украины// Тез. Доклад радиобиолог. Съезда. – Пущино, 1993. – с. 487-488.
Куликов Н. В., Боченина Н. В. Особенности накопления І37Сs и 90Sr некоторыми видами мхов// Экология. – 1976. - № 6. – с. 82-85.
Куликов Н. В., мол чанова И. В. Радиоэкология почвенно-растительного Покрова. – Свердловськ: УрО АН СССР, 1990. – 170 с.
Маргулис У. Я. Атомная энергия и радиационная безопасность. – 2- е узд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 224 с.
Мокроносов М. Г., Куликов Н. В. Радиоэкологическое изучение природних екосистем в зоне атомных электростанцый// Екологія. – 1988. - № 3. – с. 40-45.
Молчанова И. В., Боченина Н. В. Мхи как накопители радионуклидов// Екологія. – 1980. - № 3. – с. 42-47.
Нифонтова М. Г. Динамика содержания долгоживущих радионуклидов в мохово-лишайниковой растительности// Екологія. – 1997. - № 4. – с. 273-277.
Чернобыльская катастрофа (Гл. ред. В. Г. Барьяхтар). - Киев, Наукова думка, 1996. – 575 с.
Экология города. Учебник. – К.: Либра, 2000. – 464 с.
Ядерная энергетика, человек и окружающая середа/ Н. С. Бабаев, В. Д. Демин. Узд. 2-е, М.: Энергоатомиздат, 1984.
Джерело: http://osvita.ua/vnz/reports/ecology/21413/ |
| Категорія: Екологія | Додав: Natar (30.11.2013)
|
| Переглядів: 909
| Рейтинг: 0.0/0 |
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі. [ Реєстрація | Вхід ] |
|
|
|
