Экология/3. Радиационная безопасность
и социально-экологические проблемы
Магістрант
Сененко А. І., к.ф.-м.н. Лобурець А. Т., к.ф.-м.н. Сененко Н. Б.
Полтавський
національний технічний університет
імені Юрія
Кондратюка
Моделювання процесів
накопичення
радіоактивних газів в
атмосфері
Сучасний етап економічного розвитку суспільства характеризується різким
ростом світових цін на органічне паливо природного походження. Тому у багатьох
країнах вже розпочато роботи по будівництву енергетичних ядерних реакторів нового
покоління [1]. Таким чином, у найближчому майбутньому ріст загальної
потужності об’єктів ядерної енергетики буде прискорюватися. Важко прогнозувати,
чи в цьому процесі набудуть широкого поширення промислові ядерні реактори для
спалювання плутонію, якого все більше накопичується разом з відпрацьованим ядерним
паливом на фоні виснаження світових запасів 
. У випадку реалізації таких проектів людство одержить
додаткові потужні джерела радіоактивних викидів від реакторів на швидких
нейтронах та заводів по преробці відпрацьованого ядерного палива для одержання
з нього 
. До цього часу у світі ще не створені безпечні технології
переробки і збереження відпрацьованих паливних елементів, кількість яких
постійно зростає пропорційно вивільненій ядерній енергії. Окрім того, в процесі
роботи ядерних реакторів напрацьовується велика кількість радіоактивних газів,
які досить важко утилізувати, і тому значний їх об’єм потрапляє у атмосферу і
гідросферу. До таких газів належать інертний радіоактивний газ криптон 
та тритій 
(обидва є 
- випромінювачами).
Їх ми обрали об’єктами досліджень.
Метою нашої роботи було здійснити математичне моделювання глобальних процесів
накопичення радіонуклідів з високою міграційною здатністю і біохімічною
мобільністю у довкіллі на основі інформації про загальну потужність ядерних
електростанцій у світі та прогнозних оцінок зростання потужності до 2050 року [2,
3].
Відомо, що реактор з електричною потужністю 1 ГВт, який працює з повним
навантаженням, щоденно витрачає 3 кг . Це означає, що утворюється 3 кг побічних радіоактивних
продуктів і велика кількість трансуранових елементів внаслідок захвату
нейтронів ядрами атомів 
. Отже, кількість відпрацьованого ядерного палива зростає
пропорційно загальній кількості виробленої ядерної енергії.
У тритію дуже низька енергія 
-випромінювання, тому вважається, що небезпека від нього є
мінімальною. Але число пар іонів, утворених -частинкою на одиниці її шляху, виявляється досить високим.
Цей шлях є значно меншим за геометричні розміри клітини, і тому руйнування
локалізуються біля місця розташування ізотопа. Тритій у біологічних молекулах (у
тому числі в молекулах ДНК і РНК) заміщує водень. При його розпаді утворюється
інертний газ гелій і руйнуються водневі зв’язки. Це негативно впливає на процеси
синтезу органічних структур у живих організмах і проявляється у стохастичних
ефектах на соматичному та генетичному рівнях [4]. Ефективність інгаляційного
опромінення епітелію органів дихання газоподібним тритієм дуже висока, адже
легені відіграють роль ефективних фільтрів. Тому легені та дихальні шляхи
виявляються критичними органами. Потрапляючи у клітинах до складу нуклеотидів
та амінокислот, -частинки тритію можуть створювати великі локальні дози.
Інертні радіоактивні гази теж здатні накопичуватися у деяких клітинних
структурах, наприклад, для рослин – у хлоропластах, мітохондріях і мембранах.
Відомо, що криптон при високих парціальних тисках впливає на нервову систему
людини. Але біологічні ефекти, індуковані в живих організмах при розпаді є набагато слабшими,
ніж у тритію.
При моделюванні накопичення конкретних радіонуклідів необхідно ураховувати
процеси їх природного розпаду. Для перевірки правильності виконаних нами
розрахунків ми взяли з літературних джерел дані про зміну фонових значень
активностей та в різні роки, а також
інформацію про кількість відпрацьованого ядерного палива, накопиченого у світі
до 2000 року. Кореляція виявилася дуже хорошою. Одержані нами результати коротко
можна узагальнити так:
1. При
зберіганні відпрацьованого ядерного палива продовжується його розпад і
радіохімічні перетворення, а в атмосферу виділяються леткі радіоактивні елементи.
Такі процеси скоро можуть досягти небезпечного рівня з огляду на швидке
накопичення відходів.
2. За наступні 50
років активність земної атмосфери може зрости у десятки разів. Заряджені частинки
високих енергій, здійснюючи іонізацію повітря, змінюють його електропровідність
та впливають на процеси конденсації води із газової фази, що що може
відобразитися на формуванні клімату планети.
3. Якщо темпи
забруднення ноосфери тритієм порівняно з теперішніми не знизяться, то його активність
у питній воді за кілька десятків років може перевищити активність у людському
організмі такого природного радіонукліда мутагенної дії, яким є 
, що викличе підвищення рівня негативних генетичних порушень
у людському суспільстві.
Дуже цікаву інформацію для роздумів дає порівняння графіків росту загальної
потужності ядерних електрстанцій та злоякісних новоутворень за відомими нам
статистичними даними по Україні. На графіках є особливість, пов’язана з так званим
„Чорнобильським синдромом”: після аварії на деякий час перестала зростати кількість
онкологічних захворювань у відповідь на призупинення ядерних програм не лише в
Україні, а й у світі.
Література:
1. В. Горбулін, А. Шевцов. Мировая
ядерная энергетика: перспективы, проблемные вопросы, задачи для Украины.
Зеркало недели. №35 (563) 2005.
2. І. Вишневський, В. Давидовський, А. Трофименко.
Екологічно чиста атомна енергетика:
технічні, економічні, соціальні, політичні аспекти. Вісник НАН України.
№9 2001.