Радіонуклідної склад забруднення - патологія органів дихання у ліквідаторів аварії на чаес

радіонуклідного забруднення
Дозові навантаження на органи дихання і, отже, очікувані наслідки впливу внутрішнього опромінення на людей, що були свідками аварії на Чорнобильській АЕС або брали участь у ліквідації її наслідків, визначалися радіонуклідних забрудненням повітря з початку аварії до кінця 1987-1988 рр. Нижче наводяться необхідні відомості про радіоактивні аерозолях, що забруднювали повітря на території промислового майданчика Чорнобильської АЕС і прилеглих територіях, які були отримані на підставі аналізу об`єктів навколишнього середовища.

Радіонуклідної склад забруднення

Принцип роботи ядерного реактора заснований на використанні енергії, що виділяється при поділі ядер одного з ізотопів урану - ²³⁵U нейтронами теплових енергій. У свіжому паливі реакторів атомних станцій міститься від 3 до 5% цього ізотопу. Решту масу ядерного палива становить інший ізотоп - ²³⁸U.
Уран - радіоактивний хімічний елемент з порядковим номером 92 в періодичній системі елементів Д. І. Менделєєва. По ряду властивостей уран може бути віднесений до VI групи періодичної системи, в той же час зазвичай його відносять до актиноїдів, що належить до III групі. Природний уран є сумішшю трьох ізотопів: ²³⁵U (близько 0,005%), 236U (близько 0,7%) і U²³⁸ (Більше 99%). Процес виготовлення ядерного палива з природного урану складний. Найважливішими етапами цього процесу є збагачення природного суміші урану ізотопом ²³⁵U, що ділиться під дією теплових нейтронів, і виготовлення спеціальних пристроїв - тепловиділяючих елементів (ТВЕЛ), в яких укладені таблетки діоксиду збагаченого урану. Ці таблетки виготовляють пресуванням дрібнодисперсного порошку діоксиду збагаченого урану з геометричним розміром гранул близько 1-3 мкм.
процес поділу ²³⁵U в реакторі супроводжується утворенням радіоактивних продуктів поділу - осколкових радіонуклідів. У цю групу радіонуклідів входять понад 200 радіоактивних ізотопів елементів із середньої частини періодичної таблиці елементів Д. І. Менделєєва (від цинку до гадолінію). При захопленні нейтронів ядрами ²³⁸ U утворюються ізотопи трансуранових елементів. Ця група радіонуклідів складається з більш ніж 10 ізотопів з нижньої частини періодичної таблиці (актиноидов) - від урану до кюрія. Однією з функцій оболонок ТВЕЛ є запобігання виходу в навколишнє середовище летючих продуктів поділу.
Життєвий цикл ядерного палива в реакторі триває кілька сот діб. У цей період відбувається зменшення вмісту ²³⁵U і накопичення радіоактивних продуктів поділу, які заважають нормальній роботі реактора. Ізотопний склад актиноидов і продуктів поділу в працюючому паливі постійно змінюється, при цьому відбувається поступове збільшення частки довгоживучих радіоактивних ізотопів. Через певні проміжки часу ТВЕЛ з відпрацьованим ядерним паливом замінюються свіжими.
Захоплення нейтронів ядрами елементів, що входять до складу теплоносія і конструкційних матеріалів, з яких виготовлена реакторна установка, є ще одним джерелом освіти радіонуклідів в працюючому реакторі. У звичайних умовах в результаті корозії поверхонь обладнання частинки матеріалу, що містять такі радіонукліди, потрапляють в повітря робочих приміщень атомної електростанції і є джерелом внутрішнього опромінення персоналу. До утворюється таким чином &ldquo-корозійних&rdquo- радіонуклідам відносяться радіоактивні ізотопи хрому, марганцю, заліза і кобальту. В умовах Чорнобильської аварії роль цих радіонуклідів як джерел внутрішнього опромінення була пренебрежимо малої.
Утворення нових радіоактивних продуктів поділу, актиноидов або корозійних радіонуклідів, в реакторі припиняється разом з припиненням в ньому ланцюгової реакції поділу. Надалі відбувається тільки радіоактивний розпад накопичених в реакторі радіонуклідів.
За експертними оцінками практично все що містяться у відпрацьованому паливі радіоактивні гази (ксенон і криптон) після руйнування оболонок ТВЕЛів елімінувати з палива та розсіялися в атмосфері. Приблизно 10-20% менше летючих елементів (йод, телур і цезій) і 3-6% тугоплавких матеріалів (радіонукліди Ва, Sr, Се, Pu і інших актинидов) були також викинуті в атмосферу (Ізраель Ю. А., 1990).
Конструкція реактора Чорнобильського типу була призначена для заміни відпрацьованого палива без зупинки реактора, і до моменту аварії в активній зоні реактора знаходилися ТВЕЛи з різним терміном експлуатації. Тому, незважаючи на те, що якісний склад радіонуклідів, які входять в опромінене ядерне паливо, був добре вивчений, кількісні оцінки цього складу для випадку конкретної аварії на Чорнобильській АЕС були пов`язані з багатьма труднощами. Дані різних авторів про напрацювання радіонуклідів в паливі зруйнованого реактора узагальнені в роботах В. А. Кутькова і співавт. (1993а- 1995) і представлені в табл. 1, де дано оцінку відносин активності продуктів поділу та актиноїдів у відпрацьованому &ldquo-ефективному&rdquo- паливі до активності радіонуклідного маркера частинок ядерного палива - ¹⁴⁴Ce через 24 години після припинення роботи реактора в результаті аварії.

Таблиця 1
Нормовані на активність ¹⁴⁴Ce активності основних радіонуклідів в паливі четвертого блоку ЧАЕС через 24 години після аварії

В умовах аварії на Чорнобильській АЕС роль радіонуклідних маркерів паливних частинок грали ізотопи тугоплавких елементів - Zr, Nb, Се, Pu, що не зустрічалися в складі аерозолів конденсації. Паливні частинки, що виникли при руйнуванні різних ТВЕЛів, мали подібний радіонуклідної склад, варіації якого обумовлені неоднорідним вигоранням палива в реакторі. Умовної частці відпрацьованого палива можна приписати радіонуклідної склад, аналогічний усередненим складом палива, наведений в табл. 1. Питома активність ¹⁴⁴Ce в паливних частинках через 24 години після аварії дорівнювала приблизно 2,2 х 10¹⁰ Бк. г1 діоксиду ²³⁸U (Кутьков В. А., Муравйов Ю.Б., 1994- Кутьков з співавт., 1995).
При аналізі радіонуклідного складу чорнобильського викиду в якості показника вкладу аерозольних часток конденсації в загальну активність часто використовується величина коефіцієнта фракціонування радіонукліда щодо паливного маркера R, &psi-&kappa-, що дорівнює відношенню нормованої на активність паливного маркера активності радіонукліда в пробі до нормованої на активність того ж маркера активності цього радіонукліда в &ldquo-ефективному&rdquo- паливі. при |&psi-R -1 | lt; 0,3 вважають, що активність радіонукліда в пробі обумовлена тільки паливної компонентой- при [&psi-R - 1 | gt; 0,3 - що активність радіонукліда в пробі обумовлена або паливної компонентою, збідненого даними радіонуклідом внаслідок його випаровування при нагріванні палива, або конденсаційна компонента вносить істотний внесок в його активність в пробі.
У табл. 2 наведені оцінки &psi-Се-144 для &gamma - випромінюючих радіонуклідів, зроблені за результатами визначень радіонуклідного складу викиду із зруйнованого реактора. Ці дані, отримані шляхом взяття проб безпосередньо з струменя викиду, вказують на суттєвий внесок в активність викиду аерозолів конденсації, що містять 13II, 134Cs, 137Cs, 140Ва. Коефіцієнти фракціонування щодо ¹⁴⁴Ce інших радіонуклідів - ⁸⁹Sr, ⁹⁰Sr, ⁹⁹Mo, 95Zr, 103Ru, 106Ru, 14lCe, ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu, ²³⁹Np і ²⁴²Cm лежали в межах від 0,6 до 1,4, що може вказувати на переважний винос цих радіонуклідів з реактора в одних і тих же частках аерозолю диспергированного ядерного палива.

Таблиця 2
Коефіцієнти фракціонування основних &gamma - випромінювачів щодо ¹⁴⁴Ce в викиді зі зруйнованого реактора четвертого блоку ЧАЕС і в тілі свідків аварії

а) Легкі осіб з групи 1 А-
б) Легкі осіб з групи 1 Б
в) Надходження радіонуклідів в організм осіб з групи 2 Б
г) Оцінка інтегрального викиду, дана в Інформації, підготовленої для МАГАТЕ (1986) -
д) Проби з струменя викиду над четвертим блоком, описані в роботі Ю. А. Ізраеля З співавт. (1987) -
&Nu-&Alpha- - не виявлено.