Петр Хохлов - Атомная энергия и флот

До последнего времени предполагалось, что глубинные воды океана не перемешиваются, и на этом основании считалось возможным захоронение радиоактивных отходов атомной промышленности в глубоководных впадинах. В этой связи полагали безопасным с точки зрения радиоактивного заражения и глубокий подводный взрыв. Фактические данные океанографических исследований, выполненных советскими учеными в 1957–1958 годах на экспедиционном судне «Витязь», доказали, что глубинные воды интенсивно перемешиваются в горизонтальном и вертикальном направлениях и, следовательно, радиоактивные вещества неизбежно попадут в поверхностные слои океанской воды и рано или поздно будут поглощены растительными и животными организмами.

Среди радиоактивных веществ, образующихся при взрыве, имеются долгоживущие радиоактивные изотопы, как стронций 90 (период полураспада составляет 29 лет) и цезий 137 (период полураспада равен 33 годам). Они и представляют главную опасность ядерных испытаний. С каждым годом загрязнение ими земной поверхности увеличивается. Свидетельством тому является график, приведенный на рис. 42а. На этом графике, опубликованном в зарубежной печати, показано, как усиливается концентрация стронция 90 на поверхности земли в Англии. В печати отмечалось, что если ядерные испытания будут продолжаться такими же темпами, какими они проводились в последние годы, то через сто лет концентрация стронция 90 в почве достигнет около 0,2 кюри на квадратный километр (допустимое содержание стронция 90 в организме человека равно одной десятимиллионной доли кюри).

Стронций и цезий активно поглощаются растениями и с растительной пищей попадают в организм животного и человека. Стронций 90 откладывается в костях и вызывает постоянное облучение костного мозга и клеток костной ткани. По сравнению с другими долгоживущими изотопами, образующимися при ядерном взрыве, он играет особую роль. Это объясняется высоким содержанием стронция 90 в продуктах деления, его свойством сопутствовать кальцию в процессе обмена веществ у человека, легкостью всасывания в кровь и, наконец, способностью надолго закрепляться в костях.

Поскольку концентрация радиоактивных осадков, выпадающих на земной поверхности, невелика, то и дозы облучения будут также небольшими. Возникающие при этом биологические проблемы относятся к наименее исследованной области радиационных поражений — области хронически малых воздействий, затрагивающих все население земного шара.

Практикой работы с радиоактивными веществами выработаны предельно допустимые дозы облучения. При этом предполагалось, что меньшие дозы не вызывают никаких вредных последствий для здоровья, иначе говоря, действие облучения принималось пороговым. Если радиоактивные вещества попадают внутрь организма, то требуется, чтобы облучение не превышало допустимой нормы не только в организме в целом, но и в том органе, где эти вещества могут накапливаться (такой орган называется критическим). Например, при попадании в организм стронция облучению практически подвергаются только кости. Цезий 137, отлагающийся в мягких тканях, выводится из организма в 150 раз быстрее, чем стронций 90, поэтому действием его при оценке дозы в критическом органе можно пренебречь.

В настоящее время считается установленным, что в отношении генетических последствий воздействие любой дозы радиации может быть вредным. В данном случае действие облучения, создаваемого стронцием 90, цезием 137 и углеродом 14, который образуется под действием нейтронов из азота воздуха, принимается беспороговым. Хроническое облучение в малых дозах может вызвать не только заболевания генетического происхождения, но также и некоторые другие биологические повреждения.

Советский ученый О. И. Лейпунский [3] О. И. Лейпунский О радиоактивной опасности непрерывных испытаний атомных бомб. Журнал «Атомная энергия», т. 4, вып. 1, 1958 г. произвел определение мощности дозы в костях от стронция 90 и пришел к выводу о том, что длительное проведение ядерных испытаний является недопустимым, так как приведет большое количество людей к получению дозы, близкой к предельно допустимой в критическом органе (в позвонках). Если учитывать радиационную опасность, исходя из представления о беспороговом действии облучения, то, по оценке О. И. Лейпунского, каждый год продолжения испытательных взрывов вызовет появление с течением времени значительного количества заболеваний лейкозом и генетических жертв.

С целью разработки эффективной системы контроля за соблюдением возможного соглашения о повсеместном прекращении испытаний ядерного оружия в июле–августе 1958 года в Женеве было проведено совещание технических экспертов по изучению способов обнаружения ядерных взрывов. В совещании участвовали представители СССР, США, Англии, Канады, Польши, Румынии, Чехословакии и Франции.

На основании проделанной работы совещание установило, что имеющиеся в настоящее время методы обнаружения ядерных взрывов, основанные на регистрации радиосигналов, акустических, гидроакустических и сейсмических колебаний, а также радиоактивных продуктов, позволяют не только устанавливать факт проведения испытаний, но и определять вид взрыва и его мощность. Перечисленными способами можно обнаруживать и определять даже взрывы атомных зарядов малой мощности (с тротиловым эквивалентом 1–5 тысяч тонн).

Образующиеся при ядерных взрывах акустические, гидроакустические и сейсмические волны в воздухе, воде и в земной коре, а также электромагнитные волны и радиоактивные продукты схематично показаны на рис. 42б. Они служат признаками ядерных взрывов и составляют физические основы методов их обнаружения.

Рассмотрим перечисленные выше методы обнаружения ядерных взрывов, которые в совокупности позволяют не только обнаружить взрыв и установить место, где он произошел, но также и определить основные его показатели (мощность и вид взрыва, тип ядерного заряда).

Как известно, в месте взрыва вначале образуется область чрезвычайно высокого давления, что приводит к возникновению ударной волны. Давление в ней уменьшается по мере распространения, а скорость фронта волны постепенно приближается к скорости звука. Таким образом, звуковая (акустическая) волна, как и ударная, состоит из чередующихся явлений сжатия и разрежения и отличается от последней лишь своей интенсивностью.