Вилен Барабой - Ядерные излучения и жизнь

При работе с изотопами высокой активности пользуются так называемыми горячими лабораториями. В этих лабораториях все работы выполняются при помощи дистанционных манипуляторов, без непосредственного участия человека. Наблюдение за тем, что происходит в такой лаборатории, производится или через окно из свинцового стекла толщиной в несколько десятков сантиметров, или при помощи телевизионной установки.

Особые трудности возникают при защите от нейтронов, так как они обладают большой проникающей способностью и легко проходят через значительные толщи материалов, поглощающих гамма-лучи. Часть нейтронов захватывается ядрами атомов материала, из которого изготовлена защита. При этом атомы становятся радиоактивными, в связи с чем захват нейтронов сопровождается гамма-излучением. Такое гамма-излучение обладает высокой энергией (до 7 - 10 Мэв) и, следовательно, большой проникающей способностью. Следовательно, необходимо одновременно защищаться не только от нейтронов, но и от гамма-лучей. Поэтому защиту делают многослойной, чередуя слои, ослабляющие нейтроны (вода, парафин), со слоями, поглощающими гамма-лучи (тяжелый бетон, свинец). Например, в реакторе атомной электростанции АН СССР защита состоит из слоя бетона толщиной 2,3 м, слоя воды 1 м и слоя чугуна 25 см. Если защитный слой хотят изготовить из одного материала, выбирают такой, который одинаково хорошо поглощает и гамма-лучи и нейтроны - например, бетон достаточной толщины с наполнителем в виде железного скрапа (отходы мелкого лома, обрезков, стружек и т. д.).

В отдельных случаях причиной местного повышения радиоактивного фона может быть неправильное обращение с радиоактивными веществами и аварии на предприятиях атомной промышленности. Так, например, на установках по очистке урана в штате Колорадо (в США) длительное время радиоактивные отходы без всякой очистки спускали в реку Анимас. В результате содержание радия в воде реки значительно превзошло допустимый уровень. Это привело к тому, что выше допустимого уровня оказалось и содержание радия в овощах - горохе, салате, капусте и др., выращенных на берегах этой реки.

По данным Международной конференции по вопросам переработки и захоронения радиоактивных отходов, состоявшейся в Монако в ноябре 1959 г., количество радиоактивных отходов в связи со все более и более широким использованием атомной энергии увеличивается с каждым днем и должно в 1970 г. достигнуть огромной цифры - 26 млн. литров с общей активностью 3 млн. кюри, что по своей активности соответствует примерно 3 тыс. кг радия. Понятно, что если не принимать специальных мер по обезвреживанию радиоактивных отходов, то можно вызвать значительное повышение радиоактивного фона в ряде мест земного шара. Чтобы этого не случилось, в настоящее время принимают специальные меры.

Если количество радиоактивных отходов сравнительно невелико, то радиоактивные отходы высокой активности помещают в особые изолированные емкости, где их хранят до тех пор, пока активность вследствие распада не уменьшится ниже допустимой нормы. Отходы средней активности подвергаются обработке для выделения и концентрации содержащихся в них радиоактивных элементов, и только отходы малой активности выпускают в обычную канализационную систему.

Недопустимо непосредственное захоронение в грунте отходов средней и низкой активности. В Хансфорде (США) в течение 20 лет такие отходы сливались в траншеи и специальные колодцы. За это время было слито 23 млн. м 3отходов с общей активностью 3 млн. кюри. Радиоактивные изотопы распространяются с грунтовыми водами. В настоящее время они обнаружены в 22 км от места захоронения и уже загрязняют реку Колумбия. Продолжающееся распространение изотопов, особенно Sr 90и Cs 37, угрожает радиоактивным заражением большому району.

В некоторых странах (США, Англия) радиоактивные отходы сбрасывают в океан в специальных контейнерах. Против этого на международных конференциях выступали представители СССР и ЧССР. Они указывали на то, что любой контейнер рано или поздно будет разрушен в результате действия морской воды, радиоактивные вещества растворятся в воде и по "пищевой цепочке" - вода - планктон и водоросли - рыбы и крабы - Человек - попадут в организм человека. Целесообразнее всего радиоактивные отходы вместе с цементным раствором заливать в заранее заготовленные траншеи с бетонными стенками и закрывать бетонными плитами. В этом случае они будут надежно защищены от воздействия почвенных и поверхностных вод.

Как показывают проведенные совещания и конференции, совершенно правильна позиция советских ученых, указывающих на недопустимость практикуемого в некоторых странах бесконтрольного сбрасывания радиоактивных отходов в окружающую среду. Основным критерием должно быть обеспечение радиационной безопасности окружающей среды в течение всего периода хранения.

Потребность в химических методах защиты от действия ядерных излучений вызвана тем, что самая совершенная физическая защита не в состоянии полностью оградить живой организм от разрушительного действия радиации. Ни свинец, ни бетон полностью не могут поглотить электромагнитные ядерные излучения, такие, как гамма- и рентгеновские лучи. Физическая защита может лишь ослабить их поток, вызвать его рассеивание. Для значительного ослабления потока гамма-лучей нередко приходится создавать многометровые стены. Но такая защита не всегда возможна и удобна.

С трудом поглощаются и также требуют для своего ослабления тяжелой и громоздкой физической защиты потоки нейтронов. Отличительная особенность биологического действия нейтронов - их способность вызывать наведенную радиоактивность в тех веществах (в том числе и в тканях организма), которые стоят на их пути. Поэтому даже ничтожный по мощности поток нейтронов, ослабленный защитой, способен вызвать серьезные длительные последствия в организме.

Наконец, необычайно сложна задача физической защиты от космического излучения. Лишь тысячекилометровая толща земной атмосферы способна задержать и поглотить первичные космические лучи, обладающие громадной энергией. Но каждая частица космического излучения рождает целый ливень вторичных частиц, достигающих поверхности Земли. Трудно даже представить, какой толщины и веса должна быть оболочка космического корабля, чтобы полностью защитить космонавтов от лучевой опасности во время длительных полетов. А между тем каждый лишний килограмм массы космического корабля - это лишние тонны ракетного топлива, сотни килограммов массы каждой ступени ракеты, выводящей корабль на его траекторию.