proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[04/05/2011]     Дозообразующие радионуклиды


М.Н. Тихонов, эксперт журнала «Атомная стратегия»
М.И.Рылов, генеральный директор ООО "РЭС-центр" вице-президент РЗК, Санкт-Петербург

Около 250 из известных в настоящее время 3 тыс. ядер элементов являются стабильными. Остальные испытывают радиоактивный распад, в результате чего возникает ионизирующая радиация, и исходное ядро атома превращается в ядро другого элемента, которое может быть, в свою очередь, стабильным или радиоактивным, т.е. способно испытать дальнейший распад.



Кроме того, образовавшееся в результате радиоактивного распада ядро может находиться в возбужденном состоянии, которое снимается путем излучения квантов. Нестабильные радиоактивные ядра называются радионуклидами (РН) [1-6].

Термин "нуклид" был введен в атомную науку для того, чтобы отличать изотопы разных химических элементов по их ядерно-физическим свойствам. Нуклид – это атом с данным числом протонов в ядре Z, которое определяет заряд ядра, и числом нейтронов N. Сумма A=Z+N представляет собой массовое число нуклида. Эти три числа определяют место нуклида (его квадрат) в Международной карте нуклидов-2003. Число Z является порядковым номером химического элемента в Периодической системе Менделеева.

В настоящее время одной из важнейших и актуальных проблем радиоэкологической безопасности (РЭБ) населения является поиск эффективных путей защиты от вредных воздействий как природных, так и  искусственных радионуклидов. Особое место в радиоэкологическом мониторинге занимает контроль за содержанием дозообразующих радионуклидов. Большинство этих элементов применяется в самых разных областях науки и современных технологиях производства, поэтому в статье, наряду с основными характеристиками дозообразующих  радионуклидов, дана оценка их потенциальной радиационно-гигиенической значимости. Основная геохимическая особенность РН – их совместное присутствие в природных объектах, поэтому на производственных этапах, предшествующих их полному разделению, объектами контроля должно быть как внешнее, так и внутреннее облучение работников.

В биосфере Земли содержится более 60 естественных радионуклидов (ЕРН). Их можно подразделить на две категории: первичные и космогенные [7, 8].

Космогенные радионуклиды непрерывно образуются в основном в атмосфере при взаимодействии космического излучения преимущественно с ядрами атомов азота, кислорода и аргона, а затем поступают на земную поверхность с атмосферными осадками. К ним относятся: H-3, C-14, Be-7, Na-22 и др. (всего 14 радионуклидов). Главными реакциями образования C-14 и H-3 являются: 14N+n→12C+3H и 14N+n→14C+p. Тритий и радиоуглерод С-14 являются космогенными источниками последующего внутреннего облучения человека на Земле. Основными космогенными источниками внешнего облучения являются Be-7, Na-22 и  Na-24, однако на уровне Земли они не вносят существенного вклада в суммарную дозу внешнего гамма-излучения.

Первичные радионуклиды делят на две группы: РН уранового и ториевого семейств и РН, находящиеся вне этих радиоактивных семейств. В первую группу входят 32 РН, среди которых такие долгоживущие нуклиды, как торий-232 (период полураспада 14,1 млрд. лет), уран-238 (4,51 млрд. лет), уран-235 (710 млн. лет), радий-226 (1602 года), свинец-210 (22,3 года) и др.; во вторую группу – 11 долгоживущих РН, которые присутствуют в различных объектах среды с момента образования Земли и имеют период полураспада от107 до 1015 лет  (калий-40, рубидий-87 и др.).  Переработка природного сырья позволяет получать радиоактивные элементы        в больших количествах.

Все РН делятся на две основные группы. РН, испускающие потоки альфа-частиц, называются альфа-излучателями, а испускающие электроны – бета-излучающими РН. К числу последних относятся некоторые изотопы радия, кобальта, йода, свинца, стронция, цезия, бария и других элементов. Очень часто, но не всегда, α- и β-распад сопровождается выделением гамма-кванта. Существуют РН, которые не испускают α- и β-частиц, но испускают γ-кванты. На практике их обычно называют «чистыми» гамма-излучателями.

Как и всякая область человеческой деятельности, атомная промышленность и энергетика порождают свои отходы – радиоактивные (РАО). Особенность этих отходов в том, что их активность определяется главным образом не естественными РН, поступившими в биосферу после их извлечения из земных недр, а новыми искусственными РН, не существовавшими ранее в природе в ощутимых количествах.

В принципе РАО могут содержать любые из 1300 известных РН.

Периоды полураспада некоторых РН естественного (природного) или искусственного происхождения приведены в табл.1.

                                                                                                                            Таблица 1
Периоды полураспада дозообразующих нуклидов

Естественные радионуклиды:
Период полураспада
Углерод-14
5730 лет

Калий-40
1,2 млрд. лет

Радон-222
3,8 дня

Радий-226
1617 лет

Уран-235
800 млн. лет

Уран-238
4,5 млрд. лет

Искусственные радионуклиды:
Период полураспада
Стронций-90
28 лет

Йод-131
8 дней

Цезий-134
2 года

Цезий-137
29,7 лет

Плутоний-239
24110 лет


Опасность, связанную с ЕРН, можно оценить исходя из того, что по современным представлениям доза 1 мЗв увеличивает риск заболевания с фатальным исходом на 6,3 10 . Согласно оценкам Научного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР), в настоящее время эффективная эквивалентная доза за год от естественных РН составляет около 2,4 мЗв на человека. Доза 2,4 мЗв/год увеличивает риск  на 1,4 10 в год или на 0,01 за 70 лет. Это означает, что в среднем один из ста человек преждевременно умирает от рака и тяжелых наследуемых эффектов, вызванных естественными РН.

Во времена «холодной войны» производство оружия во имя национальной безопасности брало верх над вопросами охраны окружающей среды и здоровья населения. В результате этого окружающей среде нанесен ущерб, размеры которого становятся видны только теперь. Источником радиоактивности являются продукты урана-235 и плутония-239, составляющие основу боеприпаса. При взрыве водородной бомбы добавляются еще продукты деления урана-238.

В процессе взрыва образуется до 300 радиоактивных изотопов с периодом полураспада от долей секунд до нескольких лет. Все они обладают высокой активностью. При взрывах атомных бомб как один из поражающих факторов образуется  радиоактивное заражение (РЗ) местности. Этот термин применяется также для характеристики зон на следе радиоактивного облака. Опасность поражения людей в районах РЗ местности может сохраняться продолжительное время – меяцы, а иногда и годы [17 – 20]. Производство ядерного оружия в США и России сопровождалось накоплением актинидных отходов сложного химического состава.

В связи с развитием атомной энергетики все более остро встает проблема контроля за выбросами вредных веществ в окружающую среду (табл.2).

Таблица 2

Классификация радионуклидов, наиболее представительных в выбросах предприятий ядерного топливного цикла, по путям их миграции и степени равновесносности в окружающей среде (по И.Е. Артемовой и др., 1990)
Критерий
Радионуклиды
 1. Основной путь поступления радионуклидов пищевые цепи человека – непосредственное загрязнение начальных звеньев цепи (растения) радиоактивными выпадениями. Характер нуклидов, равновесие содержания которых в атмосфере и начальных звеньев пищевой цепи устанавливается в течение одного вегетационного периода.
4Na, 32P, 35S, 45Ca, 51Cr, 54Mn, 55Fe, 59Fe, 8Co, 60Co, 65Zn, 88Rb, 89Sr, 90Y, 91Y, 95Zr, 5mNb, 95Nb, "Mo, 103Ru, 106Ru, 103mRh,106mRh, 110mAg, 124Sb, 125Sb, 125mTe, 127mTe, 127Te, 129mTe, 129Te, 131 I,132 I,133I,      135 I,134Cs, 137Cs, 140Ba, 141Ce, 144Ce, 147Pm, 154Eu, 210Bi,234Th,234Pa
2. Комбинированный путь (воздушно-почвенный) поступления радионуклидов в пищевые цепи с существенным вкладом усвоения нуклидов корневой системой растений из почвы. Характерен для долгоживущих радионуклидов, равновесное содержание которых в атмосфере и начальных звеньях пищевой цепи в течение одного вегетационного периода не достигается. Наблюдается постоянное увеличение кумулятивного запаса радионуклида в почве в течение десятилетий.
90Sr, 129I , 137Cs, 210Pb, 226Ra, 230Th, 234U, 235U, 236U, 238U, Uесть, 238Pu, 239Pu, 240Pu, Pu,242Pu,
241Am,244Cm
3. Пути в составе биогеохимического круговорота водорода и углерода в биосфере. Характерен только для 3H и 14C с равновесным содержанием в атмосфере, пищевых цепях и организме человека. Равновесие может быть достигнуто в течение одного-двух вегетационных периодов.
3H и 14C

Из опубликованных материалов аварии на ЧАЭС известно, что во внешнюю среду произошел выброс 500 МегаКюри радиоактивных коротко- и долгоживущих изотопов. Ученые выделили в выбросах из аварийного реактора 27 основных радионуклидов. Среди изотопов выделялись: нептуний-239, церий-141,  церий-144, рутений-103, ниобий-95, теллур - 132, йод-131, неодим-147, барий-140, цирконий-95, цезий-134 и цезий -137. Одними из особо опасных веществ на первой стадии формирования радиоэкологической обстановки были радиоактивные изотопы: криптон-85, ксенон-133, тритий, углерод-14, цезий-137, йод-131 и др. Облако, состоящее из данных летучих радионуклидов, представляло собой мощный поток γ-излучения.

На второй стадии основным фактором радиационной опасности выступает радиоактивный йод-131.  Благодаря своей летучести он распространяется на значительные территории. Поступление йода в организм происходит по двум цепочкам: «трава – корова – молоко - человек» и «воздушная среда – человек». Уже через два месяца количество его из-за  малого периода полураспада (Т =8,04 сут.) уменьшилось в 250 раз.

Третья - заключительная стадия характеризуется формированием опасности для людей долгоживущими радионуклидами: цезием -137 и -134, стронцием-90, изотопами плутония-239, -240, -241, в меньшей степени цезием-144 и рутением-106. В настоящее время γ-активность почв и растений обусловлена в основном цезием-137, β-активность –  стронцием-90, α-активность - изотопами плутония.

Загрязнение территории йодом-131 обусловило большие дозы облучения щитовидной железы у людей, что привело в последующем к значительному увеличению ее патологии. При оценках величины полученной дозы населением, проживающим на загрязненных территориях, лицами, эвакуированными из зоны отселения, и ликвидаторами необходимо учитывать вклад таких короткоживущих радионуклидов, как молибден, технеций, лантан, барий, благородные газы (ксенон, криптон) [17, 21–23]. «Цезиевый период» будет продолжаться много десятков лет [24].

Ионизирующие излучения, проникая в клетки живого организма, производят ионизацию и возбуждение атомов и молекул. При этом энергия излучения полностью или частично (в зависимости от вида излучения и его энергии) передается атомам и молекулам. В результате химические связи в клетках организма могут быть разрушены, и структура клеток может измениться. При этом нарушается функционирование клеток и даже целых органов, что приводит к возникновению заболеваний [9].

Ниже приведены краткие характеристики наиболее часто наблюдаемых при РЗ местности дозообразующих нуклидов [2, 10-13]. Первое, что необходимо знать, это изотопный состав радионуклидов на местности.

1.               Уран

Уран (U - uranium) – металлический химический элемент семейства актиноидов, которые включают Ac, Th, Pa, U и трансурановые элементы (Np, Pu, Am, Cm, Bk , Сf,  Es, Fm, Md, No, Lr). Уран  - один из наиболее тяжелых элементов (относительная плотность 19), встречающихся в природе. Это серебристо-белый глянцеватый металл. Чистый металл очень плотный, пластичный, немного мягче стали. Он ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами, электороположительный с малой электропроводностью и высокореакционноспособный. Основные физические свойства урана: температура плавления - 1132,2°С; температура кипения - 3818°С; плотность – 18,95 г/см3 (в альфа-фазе); удельная теплоемкость – 6,65 кал/моль/°С (25°С); прочность на разрыв – 450 МПа.

Химически уран очень активный металл. Быстро окисляясь на воздухе, он покрывается радужной пленкой оксида. Мелкий порошок урана самовоспламеняется на воздухе, он зажигается при температуре 150—175°С, образуя U3O . При 1000°С уран соединяется с азотом, образуя желтый нитрид урана. Вода способна разъедать металл, медленно при низкой температуре, и быстро при высокой, а также при мелком измельчении порошка урана. Уран растворяется в соляной, азотной и других кислотах, образуя  четырёхвалентные соли, зато не взаимодействует с щелочами. При сильном встряхивании металлические частицы урана начинают светиться. 

Уран широко распространён в природе. Содержание урана в земной коре составляет 0,003%. Кларк урана составляет 1 10  % (вес). Количество урана в слое литосферы толщиной 20 км оценивается в 1,3 1014 т.

Уран имеет 14 изотопов, при этом только три из них встречаются в природе. Все другие изотопы урана  от U до U  получают искусственно. Все изотопы урана нестабильны. Все его соединения проявляют радиоактивность. Изотопы урана 238U и  235U являются родоначальниками двух радиоактивных рядов. Конечными элементами этих рядов являются изотопы свинца 206Pb и Pb (рис. 1,2).

 Рис. 1. Радиоактивное семейство 238U

Рис. 2. Радиоактивное семейство 235U

Природный уран состоит из трех α-радиоактивных изотопов: уран-238 (период полураспада 4,5·109 лет), уран-235 (7,13·108 лет) и уран-234 (2,48·105 лет). Основную массу природного урана составляет уран-238 – 99,282 %. На уран-235 приходится лишь 0,712 %, а на уран-234 – 0,006 %. В природную облученность биосферы основной вклад вносит уран-238, радиоактивные продукты его распада и уран-234. Уран-234 имеет значительно меньший период полураспада, поэтому в α-облучение среды он вносит почти такой же вклад, что и уран-238, несмотря на его малое процентное содержание [2-5, 7, 8, 12, 14]. Примерно половину радиоактивности природного урана составляет вклад 234U. Природный уран достаточно радиоактивен для засвечивания фотопластинки за время около 1 ч. Удельная активность изотопа 235U в природном уране в 21 раз меньше активности 238U.

Ядра 234U и 235U делятся при захвате как тепловых, так и быстрых нейтронов, а ядра 238U способны к делению только при захвате нейтронов с энергией более 1МэВ. При захвате нейтронов с меньшей энергией ядра 238U превращаются сначала в ядра 239U, которые далее испытывают β-распад и последовательно  превращаются в 239Np и  239Pu (этот процесс осуществляется в так называемых бридерных ядерных реакторах). Следовательно, природный уран можно считать, как делящимся элементом (благодаря содержанию урана -235), так и воспроизводящим (благодаря содержанию урана-238).

В малых количествах, в мелкодисперсном состоянии уран входит в состав почти всех пород земной коры, находится в почвах, подземных водах, водах рек, морей и океанов, в живых организмах. Его содержание варьирует в широких пределах в различных магматических горных и осадочных породах, что видно из табл. 3 [14-16].

В различных породах земной коры количество урана варьирует в больших пределах. Урановые руды имеются по всему миру. Запасы и коммерческие сделки выражаются в эквивалентных массах U3O . Один килограмм U3O8 стоит в среднем около 40$. Уран более распространен, чем ртуть или серебро и содержится в промышленных рудах    в таких же концентрациях, как мышьяк или молибден. Его средняя концентрация в земной коре примерно 2 части к 1 миллиону, занимает 48 место по содержанию в кристаллических породах. В литосфере уран более распространен, чем такие недорогие вещества как цинк и бор, встречающиеся в концентрациях 4 г/т.

Содержание урана в гранитных породах вполне достаточное, чтобы радиоактивный газ радон, продукт распада, представлял серьезную биологическую опасность в местах выхода гранита на поверхность. Уран обнаружен и в морской воде, в концентрации 150 мкг/м3. Уран входит в достаточной концентрации в 150 различных минералов, и в небольшом количестве - еще в 50. Его содержание в гранитах – от 10-4 до 4,75 %, в ортитах – 0,05 %, в моноцитах – 0,1 %, в самаркитах – около 10 % и в уранитах – до 70 % [14].

В основном уран выделяют из урановой смолки, уранинита, отунита,  браннерита, карнотита или торбернита. Он также извлекается из других вторичных ресурсов, таких как отходы производства суперфосфата или остатки золотодобывающих производств. Обычным процессом является восстановление тетрафторида с помощью кальция или магния или электролизом.

Из продуктов радиоактивного распада урана-238 наибольший интерес, с точки зрения их вклада в природный радиоактивный фон (ПРФ), имеют радий-226, свинец-210 и полоний-210.

                                                                                                                                                                                               Таблица 3
Содержание урана в земных породах

Тип породы
Содержание урана, Бк/кг
Вулканические породы:
 
Кислые (граниты)

59

Промежуточные (диориты)

31

Основные (базальты)

11

Ультраосновные (дюриты)

0,4

Осадочные породы:
 
Сланцы

44

Карбонаты

26

Песчаники

18


Рудоносные залежи урана широко распространены в мире (США, Австрия, ЮАР, Канада, Россия, Намибия, Бразилия, Франция, Индия и др.). Вокруг рудоносных отложений урана на многие сотни километров образуются урановые провинции с повышенным содержанием урана. Так, например, в Южной Америке большую известность получили обширные площади с повышенным радиоактивным фоном в Бразилии (штаты Минас-Жерайс, Рио-де-Жанейро, Эспириту-Санту и др.), несомненно связанные с урановыми месторождениями вдоль Бразильского горного щита. В урановых провинциях земное облучение биоты в 2-10 раз выше среднемирового.

Разное содержание урана в основных породах и различия в процессах выветривания, вымывания, разрушения этих пород приводят к неодинаковому содержанию урана в почвах различного происхождения, о чем можно судить по данным табл. 4.

Таблица 4
Содержание урана в различных почвах

Тип почвы
Средняя активность, Бк/кг
Сероземы

31

Серо-коричневые

27

Каштановые

26

Черноземы

21

Серые лесные

17

Дерново-подзолистые

15

Подзолистые

9

Торфянистые

6


Реки и озера тоже разнятся по содержанию урана в зависимости от состава окружающих пород, о чем дает представление табл. 5.

Таблица 5
Содержание урана в реках и озерах России

Название
Содержание урана, 10-7 г/л
р. Лена

2

р. Амур

2

р. Северная Двина

3,6

р. Москва

5,1

р.  Ока

9

р. Нева

11

р. Кама

13

р. Волга

1,4-15

р. Урал

31

р. Чу

58-71

о. Байкал

5-8,6

о. Ладожское

10


В морях и океанах содержание урана колеблется в пределах (1,3-600)·10-7 г/л в зависимости от места и глубины взятия пробы. Некоторые показатели сведены в табл.6.

Таблица 6
Содержание урана в водах морей и океанов

Название
Содержание урана, 10-7 г/л
Балтийское море

4,4-15

Белое море

14-18

Средиземное море

7-22

Черное море

13-51

Каспийское море

30-100

Аральское море

300-600

Атлантический океан

3,3-36

Индийский океан

14-37

Тихий океан

15-47


Из почв, рек, озер, морей и океанов уран поступает в микроорганизмы, растительный и животный мир. Многие микроорганизмы способны накапливать уран из окружающей среды, причем коэффициенты накопления колеблются от 2 до 35000 (для Bacillus megaterium коэффициент равен 35000). Имеются работы, показывающие значительное накопление урана планктоном с коэффициентами накопления от 3 до 1600 в зависимости от видового состава планктона и содержания урана в среде. В наземную растительность в большом количестве уран поступает из почвы, образуя концентрации      от      7,1·10-7 до 1,9·10-2 % (на золу) в различных видах и частях растения.

Очень активно поглощают уран из воды озер, морей и океанов водоросли. Для одноклеточных водорослей были найдены коэффициенты накопления от 800 до 3900 [Sakaguchi et al., 1978]. Сильно поглощают уран харовые водоросли с коэффициентом накопления от 100 до 1400.

С кислородом уран образует ряд соединений: UO2, U3O7, U3O8 и др. В растворах устойчив уранил-ион UO22+, содержащий уран в степени окисления +6. Из соединений важное значение имеет легколетучий фторид UF6, температура сублимации которого 56,4°С. Это соединение используют при разделении изотопов 235U и 238U [3, 4].

Наибольшее применение имеет изотоп урана 235U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Под действием медленных (тепловых) нейтронов он делится с освобождением огромной энергии. Полное деление 235U приводит к выделению теплового энергетического эквивалента 2 10 кВт ч/кг. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах,  а также в ядерном оружии.

Деление   235U можно использовать не только для получения больших количеств энергии, но и для синтеза других важных актиноидных элементов. Уран природного изотопного состава можно использовать в ядерных реакторах для производства нейтронов, образующихся при делении 235U, в то же время избыточные нейтроны, не востребуемые цепной реакцией, могут захватываться другим природным изотопом, что приводит к получению плутония.

Изотоп 238U способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия (используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией). В результате захвата нейтрона с последующим β-распадом 238U может превращаться в Pu,  который затем используется как ядерное топливо.

Выделение изотопа 235U   из природного урана - сложная технологическая проблема [2, 4].Для разделения урана в разное время использовались (ются) следующие технологии: электромагнитное разделение, газовая диффузия, жидкостная термодиффузия, газовое центрифугирование, аэродинамическая сепарация, испарение с использованием лазера, химическое разделение. Чтобы получить уран, обогащенный  ураном-235, и уран, обедненный ураном-235 (т.е. обогащенный ураном-238), гексафторид урана подвергают изотопному разделению с помощью электромагнитной, центробежной или газодиффузионной сепарации.

Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций (уже сейчас существуют реакторы, иcпoльзyющиe этот нуклид в качестве топлива, например KAMIN1 в Индии) и производства атомных бомб (критическая масса около 16 кг) [25].

Несмотря на недостаток в виде сильной гамма - и нейтронной радиоактивности, U-233 - прекрасный делящийся материал для ядра атомной бомбы. Он обладает меньшей критической массой, чем U-235, и его ядерные характеристики сходны с плутонием. США производили испытания зарядов на основе U-233 в операции Teapot в 1957 году. Индия придает большое значение U-233 как части исследования и производства оружия и официально включила производство изотопа в свою ядерную программу.

Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей. Обеднённый уран используется для радиационной защиты (как это ни странно) и как балластная масса в аэрокосмических применениях, таких как рулевые поверхности летательных аппаратов. В каждом самолёте «Боинг-747» содержится 1500 кг обеднённого урана для этих целей. Ещё этот материал применяется в высокоскоростных роторах гироскопов, больших маховиках, как балласт в космических спускаемых аппаратах и гоночных яхтах, при бурении нефтяных скважин.

Самое известное применение обеднённого урана — в качестве сердечников для бронебойных снарядов. Сплавы типа «Стабилла» применяются в стреловидных оперенных снарядах танковых и противотанковых артиллерийских орудий. Такие снаряды были использованы войсками НАТО в боевых действиях на территории Югославии. После их применения обсуждалась экологическая проблема радиационного загрязнения территории страны. Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применен в Третьем Рейхе. Обеднённый уран используется в современной танковой броне, например, танка М-1 «Абрамс».

Согласно выпущенной ОЭСР  «Красной книге по урану»,   в 2005 г. было добыто  41250 т урана (в 2003 г. - 35492 т). По данным ОЭСР в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67000 т урана. Это означает, что его производство обеспечивает лишь 60% объёма его потребления (остальное извлекается из старых ядерных боеголовок). Степень обогащения по U-235 в ядерном топливе для АЭС колеблется в пределах 2-4.5%, для оружейного использования - минимум 80%, а более предпочтительно 90%. В США уран-235 оружейного качества обогащен до 93,5%, промышленность способна выдавать 97,65% - уран такого качества используется в реакторах для военно-морского флота.

В 1998 г. изотопное отделение Ок-Риджской Национальной лаборатории (ORNL) поставляло 93% U-235 по цене 53$/г. Уран - слаборадиоактивный элемент,   обычно продается в форме чушек, пригодных для полировки, опиливания, прокатывания и т.п. (чтобы получить бруски и стержни, трубы, листы, проволоку и т.п.).     Реальная его цена на рынке не очень высока — необогащённая окись урана U3O8 стоит меньше 100 американских долларов за килограмм. Связано это с тем, что для запуска атомного реактора на необогащённом уране нужны десятки или даже сотни тонн топлива, а для изготовления ядерного оружия следует обогатить большое количество урана для получения пригодных для создания бомбы концентраций.

Его  использование     сосредоточено в основном в технологии керамики и в металлургии; оксиды урана широко применяются   для окраски стекла в цвета от бледножелтого до темнозеленого, что способствовало развитию недорогих стекольных  производств. Сегодня изделия этих производств идентифицируют как флуоресцирующие под ультрафиолетовыми лучами. Желтый уранил и применяют для изготовления фарфоровых глазурей и в производстве флуоресцентных стекол. 
   
Во время Первой мировой войны и вскоре после нее уран в виде карбида применяли в производстве инструментальных сталей, аналогично Мо и W; 4-8% урана заменяли вольфрам, производство которого в то время было ограничено. Для получения инструментальных сталей в 1914-1926 гг. ежегодно производили по нескольку тонн ферроурана, содержащего до 30% (масс.) U. Сплавы железа и обеднённого урана (уран-238) применяются как мощные магнитострикционные материалы. Карбид урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония применяется в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей (рабочее тело — водород+ гексан).

В начале XX века уранилнитрат широко применялся для усиления негативов и окрашивания (тонирования) позитивов (фотографических отпечатков) в бурый цвет.  Основная отрасль использования урана – определение возраста минералов и горных пород с целью выяснения последовательности протекания геологических процессов. Этим занимаются геохронология и теоретическая геохронология. Существенное значение имеет также решение задачи о смещении и источниках вещества  
Уран применяют в ядерных реакторах и ядерном оружии. Критическая масса 235U составляет от 1-2 кг (в растворе) до 50-60 кг. Находит использование и обедненный 235U уран-238 как защитный материал при поглощении рентгеновского и γ-излучения и для других целей.

Уран альфа-радиоактивен. Соли урана – сильные яды. Наиболее интенсивно уран накапливается в почках.

По пищевым цепям уран переходит в организм человека. Оценка поступления урана с пищей в организм человека, проведенная в различных странах, показала колебания в пределах (0,74-4,44)·10-2 Бк/сут, при выделении с мочой – (1,1-4.8)·10-3 Бк/сут.  Это приводило к средней активности в скелете от 0,14 до 0,18 Бк/кг, а в мягких тканях – (0,1-1,1)·10-2 Бк/кг. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте - около 1 %,  в легких — 50 %. Основные депо в организме: селезенка, почки, скелет, печень, лёгкие и бронхо-лёгочные лимфатические узлы. Содержание урана в органах и тканях человека и животных не превышает 10  г.

Уран и его соединения токсичны. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе - 0,015 мг/м3,   для нерастворимых форм урана ПДК - 0,075 мг/м3. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы [9, 20, 23, 24, 26].

Продолжение следует

Список литературы
1.        Тихонов М.Н., Муратов О.Э., Петров Э.Л. Изотопы и радиационные технологии: постижение реальности и взгляд в будущее // Экологическая экспертиза. Обз.инф., 2006, №6, с. 38-­99. – М., ВИНИТИ РАН.
Тихонов М.Н., Муратов О.Э., Петров Э.Л. Изотопы и радиационные технологии: постижение реальности и взгляд в будущее // Экологическая экспертиза. Обз.инф., 2006, №6, с. 38-­99. – М., ВИНИТИ РАН.2.     Баженов В.А., Булдаков Л.А., Василенко И.Я. и др. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: Справочное издание //Под ред. В.А. Филова и др.–Л.: Химия, 1990. – 464 с.
3.     Химическая энциклопедия: в 5 т. // Гл. ред. Зефиров Н.С. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. – Т. 4, с. 153-154 (радий), с. 282 (рубидий), с. 283 (рутений),          с. 300 (свинец), с. 560 (технеций), с. 613 (торий); 1999. - Т. 5, с. 41 (уран), с. 384 (цирконий).
4.     Химическая энциклопедия: в 5 т. // Гл. ред. Кнунянц И.Л. – М.: Советская энциклопедия, 1990.– Т.1, с. 78 (актиний), с. 125 (эмериций),  с. 241 (барий); Т. 2, с. 284 (калий), с. 286 (калифорний), с.414 (кобальт), с. 577 (лантан); 1992. Т. 3, с. 580 (плутоний).
5.     Несмеянов А. Н. Радиохимия. – М.: Химия, 1978. - 560 с.
6.     Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика. – М., Наука, 1980.
7.     Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1999. – 520 с.
8.     Моисеев А.А., Иванов В.И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 252 с.
9.      Кириллов В.Ф., Книжников В.А., Коренков И.П. Радиационная гигиена // Под ред. Л.А. Ильина. – М.: Медицина, 1988. - 336 с.
10.  Рихванов Л.П. Общие и региональные проблемы радиоэкологии. – Томск: ТПУ, 1997. – 384 с.
11.  Бэгнал К. Химия редких радиоактивных элементов. Полоний – актиний: Пер. с англ. // Под ред. Ю.В. Гагаринского. – М.: Изд-во иностр. лит-ры. – 256 с.
12.  Гусев Н.Г., Рубцов П.М., Коваленко В.В., Колобашкин В.В. Радиационные характеристики продуктов деления: Справочник. – М.: Атомиздат, 1974. – 224 с.
13.  Трансурановые элементы в окружающей среде // Под ред. У.С. Хэнсона: Пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 344 с.
14.  Смыслов А.А. Уран и торий в земной коре. – Л.: Недра, 1974. – 232 с.
15.  Ионизирующие излучения: источники и биологические эффекты. Научный комитет ООН по действию атомной радиации (НКДАР). Доклад за 1982 г. в Генеральной Ассамблее. Т.1. – Нью-Йорк, ООН, 1982. – 882 с.
16.   Источники, эффекты и опасность ионизирующей радиации // Доклад Научного комитета ООН по действию атомной радиации Генеральной Ассамблее за 1988 год. – М.: Мир, 1992. – 1232 с.
17.  Василенко И.Я. Токсикология продуктов ядерного деления. – М.: Медицина, 1999. – 200 с.
18.  Израэль Ю.А., Стукин Е.Д. Гамма – излучение радиоактивных выпадений. – М.: Атомиздат, 1967. – 224 с.
19.  Алексахин Р.М., Архипов Н.П., Василенко И.Я. Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере. – М.: Наука, 1990. – 368 с.
20.  Криволуцкий Д.А. и др. Действие ионизирующей радиации на биогеоценоз. – М.: Гидрометеоиздат, 1977. – 320 с.
21.  Булдаков Л.А. Радиоактивные вещества и человек.–М.: Энергоатомиздат, 1990 – 160 с.
22.  Рузер Л.С. Радиоактивные аэрозоли //Под ред. А.Н. Мартынюка. – М.: Энергоатомиздат, 2001. – 230 с.
23.  Журавлев В.Ф. Токсикология радиоактивных веществ. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 336 с.
24.  Моисеев А.А. Цезий-137. Окружающая среда – человек. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 121 с.
25.  Тихонов М.Н., Муратов О.Э. Альтернативный ядерно-топливный цикл: необходимость и актуальность // Экология промышленного производства, 2009, вып. 4,с. 40-48.
26.  Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. и др. Сельскохозяйственная радиоэкология. – М., Экология, 1991.
27.  Чалов П.И. Изотопное фракционирование природного урана. – Фрунзе: Илим, 1975.
28.  Пилипенко А.Т. Натрий и калий // Справочник по элементарной химии. – 2-е изд. – Киев: Наукова думка, 1978, с. 316-319.
29.  Тихонов М.Н. Радоновая опасность: источники, дозы и нерешенные вопросы // Экологическая экспертиза. Обз.инф., 2009, вып. 5, с. 2-108. – М., ВИНИТИ РАН.
30.  Гудзенко В.В., Дубинчук В.Т. Изотопы радия и радона в природных водах. – М.: Наука, 1987. – 157 с.
31.  Мартынюк Ю.Н. К вопросу о качестве питьевой воды по радиационному признаку // АНРИ, 1996, №1, с. 64-66.
32.  Борисов Н.Б., Ильин Л.А., Маргулис У.Я. и др. Радиационная безопасность при работе с полонием-210 // Под ред. И.В. Петрянова и Л.А. Ильина. – М.: Атомиздат, 1980. – 264 с.
33.  Методика выполнения измерений объемной активности полония-210 и свинца-210 в природных водах альфа-бета-радиометрическим методом с радиохимической подготовкой. – М., 2001.
34.  Гусев Н.Г., Беляев В.А. Радиоактивные выбросы в биосфере: Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 255 с.
35.  Болсуновский А.Я. Производство ядерных материалов в России и загрязнение окружающей среды. – В кн.: Атом без грифа «Секретно»: точки зрения. – Москва-Берлин, 1992, с. 9-29.
36.  Федорова Е.А., Пономарева Р.П., Милакина Л.А. Закономерности поведения 14С в системе атмосфера-растение в условиях непостоянной концетрации СО2 в воздухе // Экология, 1985, №5, с. 24-29.
37.  Пономарева Р.П., Милакина Л.А., Савина В.И. Закономерности поведения углерода-14 в пищевых цепях человека в условиях действия локального источника выбросов // Атомная промышленность: окружающая среда и здоровье населения / Под ред. Л.А. Булдакова, С.Н. Демина. – М., 1988, с. 240-249.
38.  Рублевский В.П., Голенецкий С.П., Кирдин Г.С. Радиоактивный углерод в биосфере. – М.: Атомиздат, 1979. – 150 с.
39.  Артемова Н.Е., Бондарев А.А., Карпов В.И., Курдюмов Б.С. и др. Допустимые выбросы радиоактивных и вредных химических веществ в приземном слое атмосферы. – М.: Атомиздат, 1980. – 235 с.
40.  Демин С.Н. Проблема углерода-14 в районе ПО «Маяк» // Вопросы радиационной безопасности, 2000, №1, с. 61-66.
41.  Сахаров А.Д. Радиоактивный углерод ядерных взрывов и непороговые биологические эффекты // Атомная энергия, 1958, Т. 4, №6, с. 576-580.
42.  Сахаров А.Д. Радиоактивный углерод ядерных взрывов и непороговые биологические эффекты // Наука и всеобщая безопасность, 1991, Т. 1, №4, с. 3-8.
43.  Германский А.М. Атмосферный радиоуглерод и смертность в Дании. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология», 2005.
44.  Эванс Э. Тритий и его соединения. – М., Атомиздат, 1970.
45.  Ленский Л.А. Физика и химия трития. – М., Атомиздат, 1981.
46.  Беловодский Л.Ф., Гаевой В.К., Гришмановский В.И. Тритий. – М., Атомиздат, 1985.
47.  Андреев Б.М., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике. – М., Атомиздат, 1987.
48.  Леенсон И.А. 100 вопросов и ответов по химии. – М., АСТ-Астрель, 2002.
49.  Дубасов Ю.В., Окунев Н.С., Пахомов С.А. Мониторинг радионуклидов ксенона и криптона-85 в Северо-Западном регионе России в 2007-2008 гг. // Сб.докл. III Межд. ядерного форума 22-26 сент. 2008 г. – СПб.: НОУ ДПО «АТОМПРОФ», 2008, с. 57-62.
50.  Ксензенко В.И., Стасиневич Д.С. Химия и технология брома, йода и их соединений. 2-е изд. – М.: Ин.лит., 1995. – 562 с.
51.  Бэгнал К. Химия селена, теллура и полония. – М., 1971.
52.  Методические указания МУ 2.6.1.082-96. Оценка дозы внутреннего облучения щитовидной железы йодом-131 по результатам определения содержания йода-129 в объектах окружающей среды (Утв. Зам. Главного государственного санитарного врача РФ 24 мая 1996 г.).
53.  Гаврилин Ю.И., Волков В.Я., Макаренкова И.И. Ретроспективное восстановление интегральных выпадений йода-131 по населенным пунктам Брянской области России на основе результатов определения в 2008 г. содержания йода-129 в почве // Радиационная гигиена, 2009, Т. 2, №3, с. 38-44.
54.  Василенко И.Я., Василенко О.И. Стронций радиоактивный // Энергия: экономика, техника, экология, 2002, №4, с. 26-32.
55.  Василенко И.Я. Радиоактивный цезий-137 // Природа, 1999, №3, с. 70-76.
56.  Плутониевая экономика: выход или тупик. Плутоний в окружающей среде // Сост. Миронова Н.И. – Челябинск, 1998. – 74 с.
57.  Блюменталь У.Б. Химия циркония. – М., 1963.
58.  Перцов Л.А. Ионизирующее излучение биосферы. – М.: Атомиздат, 1973. – 288 с.
59.  Популярная библиотека химических элементов. Кн.2. Серебро-нильсборий и далее. – 3-е изд. – М.: Наука, 1983. – 573 с.
60.  Огородников Б.И. Торон и его дочерние продукты в проблеме ингаляционного облучения // Атомная техника за рубежом, 2006, №6, с. 10-15.
61.  Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных.-М.: Высшая школа, 1988.-424 с.
62.  Бабаев Н.С., Демин В.Ф., Ильин Л.А. и др. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда /Под ред. акад. А.П. Александрова. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 312 с.
63.  Абрамов Ю.В. и др. Определение доз внешнего облучения органов и тканей в соответствии с требованиями НРБ -99 в производственных условиях //Медицина экстремальных ситуаций, 2000, № 3 (6), с.55-60.
64.  Алексахин Р.М., Булдаков Л.А., Губанов В.А. и др. Крупные радиационные аварии: последствия и защитные меры /Под общ. ред. Л.А.Ильина и В.А. Губанова. – М.: ИздАТ, 2001. -752 с.
65.  Машкович В.П., Кудрявцева А.В. Защита от ионизирующих излучений: Справочник, 4-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1995.
66.  Радиационная медицина. Т.2. Радиационные поражения человека / Под общ. ред. акад. РАМН Л.А.Ильина. –М.:ИздАТ, 2001. -432 с.

                                                                                                                                                                                           
                                                                                                                                                                                              
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

 
Связанные ссылки
· Больше про Здоровье
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Здоровье:
Отравление «тяжелыми металлами»: вовремя распознать, чтобы успешно вылечить

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.5
Ответов: 6


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 3 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Дозообразующие радионуклиды (Всего: 0)
от Гость на 04/05/2011
Не очень понятно, для чего надо неграмотно пересказывать то, что уже описано в очень хорошей профессиональной и популярной литературе. Я уже давал ссылку на великолепную популярную публикацию Научного Комитетета по Действию Атомной Радиации (НКДАР) при ООН "Радиация. Дозы, эффекты, риск". Книга есть в ИНТЕРНЕТЕ.  


[ Ответить на это ]


Re: Дозообразующие радионуклиды (Всего: 0)
от Гость на 04/05/2011
"...и наш уважаемый лектор, приготовившись, что придут дети из детского сада, объяснил уважаемым академикам, что скрипочка - это такой деревянный ящичек, по которому делают вот так..."




[
Ответить на это ]


Re: Дозообразующие радионуклиды (Всего: 0)
от Гость на 04/05/2011
" Реальная его цена на рынке не очень высока — необогащённая окись урана U3O8 стоит меньше 100 американских долларов за килограмм. Связано это с тем, что для запуска атомного реактора на необогащённом уране нужны десятки или даже сотни тонн топлива, а для изготовления ядерного оружия следует обогатить большое количество урана для получения пригодных для создания бомбы концентраций."
В огороде бузина, а в Киеве - дядька! Это только один из множества ляпов. Материал сляпан из отдельных надерганных из разных источников цитат. Авторы даже не удосужились отредактировать текст. Какова цель этой публикации??? Если хотели кого-то просветить, то получилось наоборот. Многие мысли не соответствуют современным и общепринятым представлениям, хотя авторы списком литературы показали, что это обзор.


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.09 секунды
Рейтинг@Mail.ru