Природные и техногенные радионуклиды

Источником ионизирующих излучений обычно являются различные радионуклиды. Напомним, что нуклид – это вид атомов с определенным числом протонов и нейтронов в ядре. Если ядра атомов нуклида радиоактивны, то его называют радионуклидом. К числу радионуклидов в окружающей среде относятся атомы таких тяжелых химических элементов, как уран U и торий Th. Распадаются уран и торий очень медленно. Скорость распада характеризуют периодом полураспада Т1/2 – временем, за которое распадается половина из имевшихся первоначально ядер радионуклида.

Возникающие при радиоактивном распаде этих материнских ядер дочерние ядра, например 210Ро, 226Ra, и 222Rn, обладают значительно меньшими значениями Т1/2 (вплоть до десятитысячных долей секунды). Дочерние радионуклиды вместе с материнскими образуют радиоактивные ряды, конечные продукты которых – стабильные атомы свинца. Хотя значения Т1/2 дочерних радионуклидов и невелики, они постоянно образуются при распаде предшественников и с постоянной скоростью распадаются, так что в земной коре все они содержатся в неизменных, правда в значительно меньших, чем материнские, количествах.

Подвижность многих дочерних радионуклидов (например, радона) в земной коре значительно выше, чем материнских. Поэтому эти радионуклиды оказываются вездесущими и в рассеянном состоянии присутствуют практически всюду. Ионизирующее излучение дочерних радионуклидов вносит заметный вклад в радиационный фон (фон ионизирующего излучения) Земли. Особенно велика роль в радиационном воздействии на человека входящего в ряд 238U радионуклида 222Rn.

Указанные естественные радионуклиды имеют земное происхождение (их называют терригенными). Однако существуют и естественные радионуклиды, образующиеся под действием постоянно попадающего на Землю космического излучения, поступающего как из глубин космоса, так и от Солнца. Эти радионуклиды называют космогенными.

В 40-е годы ХХ века в результате освоения энергии атомного ядра были созданы ядерные реакторы, в которых происходит расщепление ядер 235U или 239Pu на ядра более легких элементов. При работе ядерных реакторов образуются не существующие в природе радионуклиды, более     40 элементов Периодической системы (эти радионуклиды называют техногенными). С 1945 года до начала 60-х годов ХХ в. такие страны, как США, СССР, Великобритания, а позже – Франция и Китай, провели большое количество испытаний ядерного оружия, что привело к загрязнению техногенными радионуклидами окружающей среды в глобальном масштабе. К попаданию радионуклидов в окружающую среду привела и работа предприятий так называемого ядерного топливного цикла (ЯТЦ). Эти предприятия включают добычу урановых руд и извлечение из них урана, изготовление тепловыделяющих элементов (твэлов), собственно ядерные реакторы, а также заводы по переработке отработанных твэлов, извлечению из них радиоактивных отходов и регенерации ядерного топлива.

Конечно, ядерные реакторы конструируют так, чтобы предотвратить попадание техногенных радионуклидов в окружающую среду. Но даже при безаварийной работе реакторов в окружающую среду поступают радиоактивный газ криптон (радионуклид 85Kr), а также небольшие количества 131I, трития и некоторых других радионуклидов.

В результате произошло загрязнение окружающей среды техногенными радионуклидами, особенно такими, как 90Sr, 137Cs, 131I, 129I, 85Kr, а также радионуклидами некоторых трансурановых элементов.

Можно отметить, что к загрязнению атмосферы радионуклидами приводит и работа тепловых электростанций, сжигающих каменный уголь. Он всегда содержит небольшие примеси урана, тория и продуктов их распада, и при сжигании топлива эти радионуклиды частично переходят в аэрозоли и попадают в атмосферу. К загрязнению почвы радионуклидами может приводить даже использование фосфорных минеральных удобрений. Примеси урана и тория всегда есть в исходном сырье (например, в апатите), которое используют при производстве этих удобрений. При переработке сырья радионуклиды частично переходят в удобрения, а из них и в почвы.

К загрязнению техногенными радионуклидами океана привело и то, что в некоторых странах высокорадиоактивные отходы ЯТЦ долгое время сбрасывали в океан в специальных контей-        нерах (США) или по трубам (Великобритания). Из-за этого некоторые моря, особенно Ирландское и Северное, подверглись заметному радиоактивному загрязнению. Загрязнение Мирового океана может неблагоприятно сказаться прежде всего на жизнедеятельности фитопланктона, от нормального существования которого во многом зависит жизнь на Земле. Поэтому в настоящее время введены строгие ограничения на сброс в океан радиоактивных отходов.

Если попавший в окружающую среду 239Pu прочно фиксируется почвами и практически не переходит в пищевые цепи, то такие радионуклиды, как 137Cs, 131I и особенно 90Sr, по различным пищевым цепям могут оказаться в организме человека. Так как некоторые радионуклиды способны концентрироваться в определенных органах человека (например, 90Sr в костях, а 131I в щитовидной железе), то их накопление в этих органах может привести к тяжелым заболеваниям (например, раку щитовидной железы).

Будет полезно почитать по теме: