Атомная энергетика

Атомная энергия: за и против

Современная цивилизация  немыслима без электрической  энергии. Выработка и использование  электричества увеличивается с  каждым годом, но перед человечеством  уже маячит призрак грядущего  энергетического голода из-за истощения  месторождений горючих ископаемых и все больших экологических  потерь при получении электроэнергии.

Энергия, выделяющаяся в ядерных реакциях, в миллионы раз выше, чем та, которую дают обычные химические реакции (например, реакция горения), так что теплотворная способность ядерного топлива оказывается  неизмеримо большей, чем обычного топлива. Использовать ядерное топливо для  выработки электроэнергии -- чрезвычайно заманчивая идея.

Преимущества атомных  электростанций (АЭС) перед тепловыми (ТЭЦ) и гидроэлектростанциями (ГЭС) очевидны: нет отходов, газовых выбросов, нет необходимости вести огромные объемы строительства, возводить плотины  и хоронить плодородные земли  на дне водохранилищ. Пожалуй, более  экологичны, чем АЭС, только электростанции, использующие энергию солнечного излучения или ветра.

Но и ветряки, и  гелиостанции пока маломощны и не могут обеспечить потребности людей в дешевой электроэнергии - а эта потребность все быстрее растет.

И все же целесообразность строительства и эксплуатации АЭС часто ставят под сомнение из-за вредного воздействия радиоактивных веществ на окружающую среду и человека.

Невидимый враг

Ответственность за естественную земную радиацию в основном несут три радиоактивных элемента -- уран, торий и актиний. Эти химические элементы нестабильны; распадаясь, они выделяют энергию или становятся источниками ионизирующего излучения. Как правило, при распаде образуется невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ радон. Он существует в виде двух изотопов: радон--222, член радиоактивного ряда, образуемого продуктами распада урана-238, и радон-220 (называемый также торон), член радиоактивного ряда тория-232. Радон постоянно образуется в глубинах Земли, накапливается в горных породах, а затем постепенно по трещинам перемещается к поверхности Земли.

Облучение от радона человек очень часто получает, находясь у себя дома или на работе и не подозревая об опасности, -- в закрытом, непроветриваемом помещении, где повышена его концентрация этого газа -- источника радиации.

Радон проникает  в дом из грунта -- сквозь трещины в фундаменте и через пол -- и накапливается в основном на нижних этажах жилых и производственных построек. Но известны и такие случаи, когда жилые дома и производственные корпуса возводят непосредственно на старых отвалах горнодобывающих предприятий, где радиоактивные элементы присутствуют в значительных количествах. Если в строительстве производстве применяют такие материалы как гранит, пемза, глинозем, фосфогипс, красный кирпич, кальциево-силикатный шлак, источником радоновой радиации становится материал стен.

Природный газ, используемый в газовых плитах (особенно сжиженный  пропан в баллонах) -- тоже потенциальный источник радона. А если воду для бытовых нужд выкачивают из глубоко залегающих водяных пластов, насыщенных радоном, то высокая концентрация радона в воздухе даже при стирке белья!

Кстати, было установлено, что средняя концентрация радона в ванной комнате, как правило, в 40 раз выше, чем в жилых комнатах и в несколько раз выше, чем  на кухне.

Радиация и человек

Радиоактивность и  радиоактивный фон Земли - естественное явление природы, существовавшее задолго  до появления человека. Человечество в процессе эволюции постоянно находилось под влиянием радиации. Поэтому все  органы человека содержат какие-либо радиоактивные  изотопы. Пока их количество не превышает  безопасного предела, оснований  для беспокойства нет. Но если уровень  радиации повышается, живые организмы  оказываются под угрозой.

Впервые испытали на себе действие повышенных доз радиации ученые, исследователи естественной радиоактивности -- Беккерель, Пьер Кюри, Мария Склодовская-Кюри. Когда супруги Кюри в 1901 г. получили из урановой смоляной обманки первые крупицы радия, Анри Беккерелю предстояло выступить на конференции с докладом о свойствах радиоактивных веществ.

Желая продемонстрировать действие излучения радия на флуоресцирующем  экране из сульфида цинка, он на время  взял в лаборатории пробирку с  несколькими кристаллами хлорида  бария, содержащего примесь соли радия и целый день носил эту  пробирку в кармане жилета. Демонстрация излучения прошла успешно, хотя Беккерель  то и дело поворачивался к экрану спиной, и радиевые лучи должны были проникать к сульфиду цинка сквозь его тело. Но через 10 дней на коже Беккереля  напротив жилетного кармана появилось  красное пятно, а потом - долго  не заживающая язва.

Пьер Кюри тоже успел  убедиться в коварстве радия. Не подозревая о серьезной опасности, которой подвергается, он прикладывал  ампулу с солью нового элемента к  руке и получил глубокий ожог с  омертвением тканей…

Видные ученые Мари Склодовская-Кюри, Маргерит Пере и многие другие страдали лучевой болезнью, которая стала профессиональным недугом всех радиохимиков. Однако систематическое изучение биологического действия радиации началось намного позже -- после взрывов атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки и многочисленных испытаний ядерного оружия.

Облучение: мина замедленного действия

Радиоактивные вещества (радионуклиды) могут попадать в  организм через легкие при дыхании, вместе с пищей, или действовать  на кожные покровы, так что облучение  может быть как внешним, так и  внутренним. Радиоактивные стронций и кальций накапливаются в костях, иод - в щитовидной железе, цезий и калий - практически во всех органах и тканях. Как ни странно, эффективность радионуклидов, попавших внутрь организма, в несколько раз меньше эффективности общего внешнего облучения (особенно в том случае, когда они испускают гамма-излучение).

Последствия облучения  разнообразны и очень опасны. Наиболее сильное поражение радиацией  вызывает лучевую болезнь, которая  может привести к гибели человека. Это заболевание проявляется  очень быстро - от нескольких минут  до суток. Под действием радиации наступают изменения в составе  крови: снижение количества лейкоцитов и тромбоцитов. Чем выше доза радиации, тем сильнее ухудшается состав крови больного и увеличивается вероятность смертельного исхода, который при сильном поражении наступает на 1-3 сутки. В этом случае для лечения необходима тяжелая операция -- пересадка костного мозга.

При относительно слабых дозах у облученного человека в последующие годы жизни могут  развиться раковые заболевания, ускоренное старение. В результате радиационного поражения плода  в утробе матери возникают различные  уродства, умственная отсталость детей. Во втором, третьем и последующих  поколениях могут появиться разнообразные  генетические заболевания. Радиация может  вызвать нарушения детородных функций  мужчин и женщин, разрушение щитовидной железы, и другие вредные последствия  для здоровья человека.

Последствия радиационного  поражения могут проявиться через  много лет после облучения. Радиация вызывает повреждения хромосом, однако прямых данных о радиационном влиянии  на наследственные заболевания человека до сих пор не получено. Во-первых, пока еще мало известно, что именно происходит в генетическом аппарате. Во-вторых, эти эффекты можно оценить лишь на протяжении многих поколений. В-третьих, их невозможно отличить от тех, которые возникают совсем по другим причинам.

Несомненный вред радиации, особенно в высоких дозах, сегодня  известен всем. Поэтому при проектировании, строительстве и эксплуатации атомных  электростанций полагается уделять  максимум внимания вопросам безопасности и экологическим проблемам. Если ситуация на АЭС не выходит из-под  контроля, то их вредное влияние  на здоровье людей сопоставимо с  действием угольных электростанций или удобрений. Оно намного ниже, чем влияние природных источников излучения (таких как космические  лучи, некоторые минералы и горные породы, применяемые в строительстве). Кстати, наибольшие дозы облучения  человек получает… в поликлинике, при рентгенодиагностике.

Предусматриваются различные меры, направленные на то, чтобы радиоактивный "джинн" не вырвался на волю и не натворил беды. Тем не менее, из-за просчетов проектировщиков  и конструкторов атомных реакторов, а порой - из-за роковых ошибок персонала  атомных станций происходят аварии - большие и малые. Самая страшная из них произошла совсем недавно -- 26 апреля 1986 г. на Чернобыльской АЭС, расположенной близ границы Украины  и Белоруссии.

Звезда по имени "Полынь"

26 апреля 1986 года  на четвертом блоке Чернобыльской  АЭС произошла авария, которая  привела к разрушению активной  зоны реактора и части здания, в котором он был расположен. Государственная комиссия провела  расследование причин взрыва, и  пришла к выводу: авария произошла  во время эксперимента, к проведению  которого персонал АЭС был  не подготовлен. Включение оператором  аварийной защиты реактора привело  к взрыву…

Сейчас заключение госкомиссии подвергается сомнению, многие независимые эксперты усматривают  в нем предвзятость и даже элементы фальсификации. Видимо, никто и никогда  не узнает, почему реактор перешел  в непредсказуемое состояние, при  котором аварийная защита перестала  гарантировать остановку ядерной  реакции, и что именно заставило  оператора нажать злополучную "красную  кнопку". Результат - взрыв и пожар, расплавление и распыление радиоактивного "топлива", ужасные последствия  для Украины, Белоруссии, соседних европейских  стран.

"Третий Ангел  вострубил, и упала с неба  большая звезда, горящая подобно  светильнику, и пала она на  третью часть рек и на источники  вод. Имя сей звезде "полынь"; и третья часть вод сделалась  полынью, и многие из людей  умерли от вод, потому что  они стали горьки". Таковы строки  из Откровения Иоанна Богослова -- "Апокалипсиса". Не о Чернобыльской ли катастрофе сказано в пророчестве? Ведь полынь по-украински -- чернобыль…

В результате чернобыльского взрыва в окружающее пространство было выброшено колоссальное количество радиоактивных веществ. Перемещение  в атмосфере радиоактивного облака, осаждение радионуклидов с пылью  и дождем, распространение почвенных  и поверхностных вод, загрязненных радиоактивными изотопами, -- все это  привело к облучению сотен  тысяч человек на территории свыше 23 тыс. км2.

В самый момент взрыва погиб оператор ЧАЭС Валерий Ходемчук. Ночью 26 апреля он услышал низкий страшный гул в помещении главного циркуляционного насоса и поднялся туда выяснить обстановку. Через несколько минут обломки бетонных блоков стали его надгробием. Несколько десятков пожарных и специалистов - ликвидаторов аварии, работавших на расчистке территории разрушенного четвертого блока станции от обломков графита, радиоактивной пыли и кусков ядерного горючего, -- погибли от острой лучевой болезни. Еще несколько сотен человек были признаны больными острой лучевой болезнью.

С огромными трудностями  был построен "саркофаг" - уникальное сооружение из бетона и стали, изолирующее  взорвавшийся блок ЧАЭС от окружающей среды. Дезактивация зоны радиоактивного поражения продолжается по сей день, и этой работе не видно конца. Эта зона включает в себя два города (Чернобыль и Припять), около 80 брошенных сел с домами, фермами, мастерскими, сельскохозяйственной техникой. В зоне находятся 800 "могильников", где похоронены" автомобили, трактора, бульдозеры, экскаваторы и даже танки, набравшие такие дозы радиации, что их уже невозможно дезактивировать.

Люди, подвергшиеся облучению в результате Чернобыльской  аварии, теряют здоровье и страдают от множества болезней, вызванных  не только радиацией, но и психологическим  шоком. Они нуждаются в помощи, но этому мешают многочисленные экономические проблемы, осложняющие жизнь теперь уже независимых Белоруссии, России и Украины, в наибольшей степени ощутивших на себе последствия Чернобыля.

Проблемы чернобыльского саркофага

"Саркофаг", возведенный  над (точнее, вокруг) четвертого блока ЧАЭС, уже в 1991 г. выдержал серьезный экзамен на прочность - 3-х-балльное землетрясение. А сейчас стало ясно, что сооружение это вовсе не герметичное, на некоторых его участках радиация начинает выбираться наружу.

И все-таки 150 человек, которые постоянно работают здесь, не только укрепили полуразрушенное  здание, но и изучили его "начинку" - выявили несколько критических  зон, где то и дело возобновляется разогрев атомного горючего (а значит, идет цепная ядерная реакция).

Возведенный почти  вслепую, одновременно с проектированием, в жесточайшей радиационной обстановке, "саркофаг" -- объект с официальным названием "Укрытие" -- страдает от множества бед. Одна из них - радиоактивная пыль.

Весной и летом  печально знаменитого года аварии вертолетчики сбросили в жерло горящего реактора 1800 т песка и глины, 2400 т свинца, 800 т доломита, 40 т карбида бора. Все это смешалось с распыленным  ядерным топливом и превратилось в радиоактивную пыль, которую  полагается смывать водой. Но вода - это еще одна беда "Укрытия". В подвалах, машинном зале и других помещениях ее накопилось несколько  тысяч кубометров. И это не просто вода, а концентрированный раствор  радиоактивных солей, который может  излиться наружу и затопить окрестности.

Самая главная беда "саркофага" и его загадка -- состояние атомного горючего. В момент аварии в реакторе находилось 205 т урана, проработавшего после загрузки всего 865 дней. Сколько осталось после взрыва и пожара, когда температура достигала 7 тыс. градусов? Сколько урана расплавилось, какая его доля унесена в виде радиоактивной пыли?