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

[29/06/2011]     Дозообразующие радионуклиды. Часть 3


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

Продолжение. Часть 1 - здесь. Часть 2 - здесь

Приведены основные характеристики дозообразующих радионуклидов. Основной упор сделан на изложение потенциальной опасности радионуклидов. В целях безопасности применения рассмотрены радиотоксические и радиобиологические эффекты воздействия радиоизотопов на организм и окружающую среду. Изложенное даёт возможность более осознанно относиться к радиационной опасности дозообразующих радионуклидов.


5. Полоний

Полоний – первый после урана и тория открытый радиоактивный химический элемент, вписанный в VI группу Периодический системы элементов, аналог теллура. Атомный номер 84. Не имеет стабильных изотопов. Существование элемента с порядковым номером 84 было предсказано Д.И.Менделеевым,  в  1889 г. он назвал его двителлуром  (второй теллур) и предположил, что его атомная масса близка к 212.

Полоний в свободном виде – мягкий серебристо-белый  радиоактивный металл, существует в двух модификациях  [2 – 5, 11]. Из-за сильной радиоактивности светится в темноте и сильно нагревается, поэтому нужен непрерывный отвод тепла. Температура плавления полония 254°С (чуть выше, чем у олова), температура кипения 962°С, поэтому уже при небольшом нагревании полоний возгоняется. Плотность полония  почти такая же, как  у меди – 9,4 г/см . На воздухе полоний медленно окисляется ( быстро при нагревании до 250°С)  с образованием красного диоксида ( при охлаждении он становится желтым в результате перестройки кристаллической решетки).

Полоний был открыт в 1898 г. Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри путем выделения из смоляной обманки (урановой руды). Он был назван в честь родины Марии Кюри – Польши (Polonia, лат.). На начало 2006 г. было известно 33 изотопа полония в диапазоне массовых чисел от 188 до 220. Кроме того, известны 10 метастабильных возбужденных состояний изотопов полония. Наиболее долгоживущий изотоп 209Po имеет период полураспада 102 года, однако его получение в чистом виде сложно, поэтому для практических целей применяют 210Ро (α-радиоактивен). Изотопы с массовыми числами 210-218 входят в природные радиоактивные ряды урана, тория и актиния (см. рис. 4); наиболее устойчивый из них – 210Po (период полураспада 138,376 сут.). Он является членом уранового семейства и появляется в природной смеси в результате ряда последовательных превращений изотопов тяжелых элементов, первый из которых – 238U (табл. 14) [2, 32 - 34].

Таблица 14
Основные продукты распада радия-226 и их характеристика
Нуклид
Название
Период полураспада
Природа излучения
Энергия, МэВ
226Ra
Радий-226
1602 года
α
4,78
γ
0,18
222Rn
Радон-222
3,82 сут
α
5,49
γ
0,51
218Po
Полоний-218
3,05 мин
α
6,00
β
0,72
214Pb
Свинец-214
26,8 мин
α
0,35
214Bi
Висмут-214
19,7 мин
α
5,45
β
1,51
γ
0,6-1,7
210Tl
Таллий-210
1,3 мин
β
1,9-2,3
γ
0,79
210Pb
Свинец-210
22,3 года
β
0,01
γ
0,04
210Po
Полоний-210
138.4 сут
α
5,3
210Bi
Висмут-210
5,01 сут
β
11,1
206Tl
Талий-206
4,2 мин
β
1,53
206Pb
Свинец-206
стабильный
-
-

Содержание в земной коре 210Po  составляет всего  2•10-14 %; в одной тонне природного урана содержится 0,34 г радия и доли миллиграмма 210Po . Самый короткоживущий из известных изотопов полония - 213Po (период полураспада 3•10-7 сут.). Самые легкие изотопы полония – чистые α –излучатели, более  тяжелые одновременно испускают α- и γ-лучи. Некоторые изотопы распадаются путем электронного захвата, а самые тяжелые проявляют также очень слабую β-активность.

На практике в граммовых количествах 210Po синтезируют искусственно, облучая металлический висмут  209Bi нейтронами в ядерных реакторах. Если тот же изотоп висмута поместить в циклотрон и там обстрелять потоками протонов, то образуется самый долгоживущий изотоп полония 209Po. Микроколичества полония извлекают из отходов переработки урановых руд. Выделяют полоний экстракцией, ионным обменом, хроматографией и возгонкой. Металлический Po получают термическим разложением в вакууме сульфида PoS или диоксида (PoO2)x при 500°C.

С водородом полоний образует летучее соединение. Металлический полоний  и его соединения сильно токсичны. Полоний-210 испускает α-лучи с энергией 5,3 МэВ, которые в твердом веществе тормозятся, проходя всего тысячные доли мм и отдавая при этом свою энергию. Полоний удобно применять для исследования воздействия α-излучения на различные вещества [2-5]. 210Ро применяют в ампульных источниках нейтронов и как источник энергии в атомных батарейках.

Полоний-210 в сплавах с бериллием и бором применяется для изготовления компактных и очень мощных нейтронных источников, практически не создающих γ-излучения. Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе и очень надежны. Например, латунная ампула диаметром 2 и высотой 4 см ежесекундно дает до 90 млн нейтронов. Отдельной областью применения полония является его использование в виде сплавов со свинцом или самостоятельно для производства мощных и весьма компактных источников тепла для автономных установок (1 см3 210Po выделяет 1320 Вт тепла). Время его жизни позволяет использовать полоний как источник энергии в  атомных батареях космических кораблей (для получения мощности 1 кВт достаточно всего 7,5 г полония). В этом отношении он превосходит другие компактные «атомные» источники энергии. Например, у советского лунохода для обогрева приборного отсека во время долгой лунной ночи применялся полониевый обогреватель.

Полоний встречается в природе, накапливается растениями, в том числе – табаком. 20 % полония-210, содержащихся в табаке сигарет, попадает в легкие человека. Среднее годовое поступление 210Po в легкие человека, выкуривающего одну пачку сигарет в сутки, составляет 60 мБк. О поступлении и содержании 210Ро в теле человека можно судить по данным табл. 15.

Таблица 15
Содержание 210Pb и 210 Po в организме человека
Показатели
210Pb

210Po

При нормальном содержании в пище:
Поступление с пищей, Бк-2/сут

5,18-22,9

4,8-17,0

Содержание у некурящих, Бк/кг
Костная ткань

3

2,4

Мягкая ткань

0,14-0,2

0,1-0,2

Содержание у курящих, Бк/кг
Костная ткань

4,81

3,7

Мягкая ткань

0,22-0,33

0,18-0,33

При высоком содержании в пище:
Поступление с морскими продуктами, Бк-2/сут

62,9

 
Поступление с мясом карибу и северных оленей, Бк-2/сут

13,3-162

222-1272

Содержание Бк/кг
Костная ткань

9,25

7,4

Мягкая ткань

0,44-0,55

1,33-2,66


Основным источником полония-210 в ОПС является радон-222, выделяющийся из почвы. Полоний-210 является также и техногенным изотопом.  В период ядерных испытаний полоний-210 формировался при взрывах атомных бомб, попадал в атмосферу, а затем в растительность, почвы, воду, донные осадки. Свинец -210 также является дочерним продуктом распада урана-238 и содержание и миграция в ОПС связана в основном с содержанием и миграцией его материнского радионуклида-радона-222 [17, 34, 35].

Полоний-210 и свинец-210 поступают в атмосферу с летящей золой при сжигании угля в ТЭЦ, в результате чего происходит выброс в атмосферу ряда тяжелых металлов,  радиоактивных элементов, в том числе полония-210 и свинца-210. Оседая из воздуха на поверхность земли под воздействием гравитационных сил или с атмосферными осадками, свинец-210 и полоний-210 задерживаются на различных компонентах биосферы (растения, почва, мхи и др.) и тем самым участвуют в миграции по пищевым цепочкам. Максимальные концентрации 210Рb - 21ОРо в воздухе вокруг ТЭС, работающих на угле, могут достигать 510 мкБк/м3. Для средних широт Северного полушария средние концентрации Ро-210 в воздухе составляют 0,12•10-3 Бк/м3,  для РЬ-210 - 0,52 мкБк/м3. В мировой практике изучаются полоний-210 и свинец-210 в различных объектах  ОПС для оценки дозовых нагрузок на биосистему.

Полоний-210 и свинец-210, являясь наиболее радиотоксичными и распространенными в ОПС   естественными радионуклидами, подлежат первоочередному контролю в природных средах.
Свинец-210 является остеотропным элементом и накапливается в костной ткани, где содержится до 70 % этого радионуклида. Полоний-210, находящийся в костях, образуется в основном из своего предшественника 210Pb. В мягкие ткани полоний-210 поступает из воздуха и пищи, преобладая в тканях печени и почек.

Биологическое действие 210Po обусловлено α-излучением. Он является одним из наиболее токсичных РН из-за низкого периода полураспада и высокой энергии излучаемых α-частиц. Для 210Ро предельно допустимое содержание в воздухе составляет всего 40 миллиардных долей микрограмма в 1 м  воздуха,  полоний в 4 триллиона раз токсичнее синильной кислоты. Вред наносят испускаемые полонием альфа-частицы (и в меньшей мере также гамма-лучи), которые разрушают ткани и вызывают злокачественные опухоли.
Атомы полония могут образоваться в легких человека в результате распада в них газообразного радона. Кроме того,, металлический полоний способен легко образовывать мельчайшие частицы аэрозолей. Контакт с ним может привести к облучению всего организма. При высоких концентрациях 210Po развитие лучевой болезни заканчивается летальным исходом. Поэтому работа с 210Po должна вестись дистанционно в герметичных боксах с применением СИЗ [32]. Естественный вывод полония из организма (с выделениями) затруднен, так как он не входит в состав ни одного из химических соединений, участвующих в метаболизме (табл. 23).

6. Углерод-14

Углерод (лат. сarboneum) относится к неметаллам. В природе представлен стабильными 12С (98,90 %) и 13С (1,10 %); в земной атмосфере присутствует в ничтожных концентрациях (около 10-14 ат %). Масса нуклида 12С принята равной точно 12, а 1/12 называют атомной единицей массы.

β-радиоактивный углерод 14С (Т1/2=5730 лет) постоянно образуется на земле в результате следующих ядерных реакций: 14N (n; р)14C; 17O (n;α)14C; 13C (n;γ)14C. Эти реакции протекают как в верхних слоях атмосферы благодаря захвату космических нейтронов атомами азота по реакции 14N+п = 14C+p (при образовании природного 14С), так и при образовании техногенного радиоуглерода в результате атомных взрывов и работы атомных реакторов как промышленных, так и транспортных и исследовательских [12, 19, 34, 35].

Соотношение радиоактивного и стабильных изотопов углерода в атмосфере и в биосфере в одно и то же время в одном и том же месте одинаково, поскольку все живые организмы постоянно участвуют в углеродном обмене и получают углерод из окружающей среды, а изотопы, в силу их химической неразличимости,  участвуют в биохимических процессах практически одинаковым образом. В живом организме удельная активность 14С равна примерно 0,3 распада в сек на 1 г углерода, что соответствует изотопному содержанию 14С около 10-10  %.

Углерод существует в нескольких модификациях, свойства которых резко различны: графит, алмаз, карбин (получен искусственно). Высокочистый графит служит замедлителем нейтронов в ядерных реакторах. Алмаз применяют как абразивный материал для обработки металлов и др. материалов. Искусственный радионуклид 14С в форме различных соединений используют в химических, биологических и медицинских исследованиях.

Основным поставщиком 14С является первая реакция в виду большого содержания азота (78,08 %) в составе воздуха. Причем, в водо-графитовых реакторах (именно такой тип реактора на Сибирском химическом комбинате) образующийся на азоте 14С практически целиком выносится в атмосферу. Кроме того, в реакторах этого типа часть образующегося 14С попадает в ОПС с жидкими сбросами в виде растворимых карбонатов и углекислоты [2, 17, 23].

Существуют понятия локального и глобального загрязнения радиоуглеродом.

Источником локального загрязнения можно рассматривать не только атомный взрыв, но и каждую АЭС, предприятия ЯТЦ, изотопные производства по получению препаратов, меченых 14С, научно-исследовательские учреждения. Среднее поступление реакторного 14С в организм местных  жителей, проживающих в районе действия такого источника, может составить в зонах 0-10 км – 0,32; 10-20 км – 0,08 мкКи/год. Зафиксированный в НРБ-99 предел годового поступления (ПГП) биологически значимого 14С в организм человека составляет 6,3•105  Бк/год.

Глобальное радиоуглеродное загрязнение ОПС связано с развитием атомной энергетики в целом и ядерными испытаниями. При термоядерных взрывах 90% радиационного фона в атмосфере обусловлено 14С.  Этот долгоживущий радионуклид (период полураспада составляет 5730 лет) включается в глобальный круговорот углерода.

Углерод-14 образуется высоко в атмосфере при столкновении космических лучей с ядрами азота [13, 34, 35]. Когда он достигает поверхности, его поглощают растения, а затем — животные, поедающие эти растения. Таким образом, углерод-14 попадает в ткани растений и животных [26]. Пока организм жив, любой распавшийся атом углерода-14 замещается таким же атомом углерода-14 из окружающей среды. Однако после смерти живого существа круговорот углерода завершается и  начинается неотвратимый распад изотопа. Через 5730 лет в куске дерева останется только половина того количества углерода-14,  какое было в дереве перед его гибелью (см. рис. 6).

14С реагирует с кислородом и дает 14СО2. Таким образом, углекислота всегда содержит примесь 14СО2. Участвуя в фотосинтезе, она несет 14С всем органическим веществам (углеводороды, белки, жиры и др.), образующим живой организм. Мягкое (0,155 МэВ) β-излучение 14С также вносит свой вклад в постоянное внутреннее облучение биоты атомной радиацией. Содержание 14С в тканях растений и животных составляет 22,7 Бк/кг углерода. Его величина колеблется для различных тканей в пределах 20-93 Бк/кг ткани. Общее содержание 14С в биосфере составляет 8,5·1018 Бк. В течение года образуется около 1015 Бк [НКДАР, 1982].


Рис. 6. Сравнение радиоуглеродного содержания в годичных кольцах деревьев из различных районов с атмосферными радиоуглеродными данными для Северного полушария


Рис. 7. Изменение содержания в биосфере искусственного
14С  бомбового (1)
 и реакторного (2) происхождения (по Рублевскому В.П. и др., 1979)

Как показывают расчеты (Рублевский и др., 1979), ежегодное поступление 14С в организм человека с продуктами питания превысит естественный путь поступления 14С к 2010 г. в 5 раз, а годовая доза на все тело по сравнению с 1975 г. возрастет с 0,04 до 7 мРад, т.е. увеличится почти в 200 раз (рис. 6) и, по подсчетам С.П. Ярмоненко, будет сказываться 11000 лет, затронув 300 поколений людей [61].
На рис. 8 показана динамика накопления 14С в волосах и крови людей от испытания ядерного оружия в атмосфере.


Рис. 8. Концентрация углерода-14 в тропосфере, в волосах и крови людей
в Скандинавии (по Р. Грейбу, 1994)

Опасные последствия такой динамики связаны с тем, что радиоуглерод, участвуя в обменных процессах наряду с атомами стабильного углерода, проникает во все органы и ткани организма, включаясь непосредственно в молекулы органических соединений [36, 37].

Повреждающее действие 14С, вошедшего в состав молекул белков и особенно ДНК и РНК живого организма, определяется, во-первых, радиационным воздействием β-частиц и ядер отдачи азота, возникающих в результате распада 14С по схеме 14С→14N; во-вторых, изменением химического состава молекулы за счет превращения атома 14С в атом 14N(β) (трансмутационный эффект в генетических структурах наследственного аппарата). Это приводит, в дополнение к эффектам от действия ионизирующего излучения, к локальным изменениям в хромосомах и, как следствие, к возникновению необратимых или трудно репарируемых мутаций разного вида. В связи с этим углерод-14 является генетически значимым фактором радиационной опасности глобального масштаба.

Такие повреждения ДНК приводят зачастую к генным мутациям второго и третьего порядков, которые практически являются необратимыми. Поэтому увеличение содержания изотопа 14С в биосфере может привести к накоплению вредных мутаций, что чревато серьезной угрозой для человечества [20, 21, 23]. Проблема мониторинга 14С является одной из основных в районах АЭС и ЯТЦ [10, 38-40].

Одним из первых отметил биологическую опасность 14С академик А.Д.Сахаров (1958), который обратил внимание на непороговые биологические эффекты радиации [41, 42]. Он рассчитал, что при испытании мегатонной бомбы только от 14С  будет 2200 жертв наследственных болезней, а также обратил внимание на возможное увеличение раковых заболеваний и лейкемии. Академик А.Д.Сахаров категорически выступил против испытания ядерного оружия в атмосфере, и его усилиями было изменено решение о взрыве на Новой Земле 108 Мт бомбы (в 1961 г. взрывали только 58 Мт, что составляет около 10% от мощности всех атмосферных ядерных взрывов).

Пик концентрации в атмосфере «бомбового» 14С пришелся на 1965 г. (рис. 6), когда его значения превысили в 1,7 раза концентрацию атмосферного радиоуглерода до начала испытаний. Одной из главных причин запрета испытаний ядерного оружия в атмосфере был прогнозируемый рост смертности людей в связи с увеличением концентрации радиоуглерода в атмосфере и его поступление в организм человека по биологическим цепочкам. Допускаемые ныне ПГП 14С в НРБ-99 (20-тикратное превышение содержания радиоуглерода в пище по сравнению с его естественным уровнем концентрации в биосфере) существенно выше тех, которые принимались во внимание политиками при принятии решения о запрете ядерных испытаний и которые реально привели в свое время к повышению смертности, например в Дании (рис. 9), и других во многом благополучных странах [43].


Рис. 9. Динамика естественной смертности населения Дании в возрасте 67 лет [43]. Линии 1,2,3 – мужчин; линии 4,5,6 – женщины;1 и 4 – смертность;
 2 и 5 – вероятный ход кривых смертности после 2002 года; 3 и 6 – основной тренд исторической динамики смертности

Таким образом, очевидна необходимость ужесточения НРБ-99 в части радикального снижения допустимого уровня поступления радиоуглерода с пищей.

7. Тритий

Радиоактивный сверхтяжелый радионуклид водорода тритий 3H (период полураспада T1/2=12,35 года) подобно радиоуглероду постоянно образуется в атмосфере в результате взаимодействия космического излучения с ядрами атомов азота, кислорода и аргона (например, по реакции 147N+10n→126C+31H),а также при расщеплении ядер различных элементов космическими лучами большой энергии. При β-распаде превращается в гелий-3.

Тритий 3Н, получающийся в атмосфере в результате ядерных реакций космических нейтронов с ядрами азота и кислорода, в основном превращается в тритиевую воду, которая с осадками выпадает на землю и участвует в нормальном круговороте воды [34, 35]. В соединении с кислородом тритий образует сверхтяжелую воду Т2О. Содержание трития в континентальных водах колеблется в пределах 200-900 Бк/м3. Воды океана содержат около 100 Бк/ м3 [Kaufman, Libby, 1954]. Глобальная годовая наработка природного трития составляет ~1·1018 Бк. В 1 литре воды в среднем содержится 3,2ּ10-10 г трития, в 1 л воздуха - 1,6 10-14 г (при абсолютной влажности 10 мг/л). Образуется тритий в верхних слоях атмосферы с участием космического излучения со скоростью 1200 атомов в сек в расчете на 1 м2 земной поверхности. Таким образом, в течение тысячелетий содержание трития в природе было почти постоянным – непрерывное его образование в атмосфере компенсировалось естественным распадом.

Однако с 1954 г. (начало испытаний термоядерных бомб) положение резко изменилось и в дождевой воде содержание трития увеличилось в тысячи раз. Взрыв водородной бомбы мощностью 1 Мт приводит к выделению от 0,7 до 2 кг трития. Общая мощность воздушных взрывов составила за 1945-1962 гг. 406 Мт, а наземных –104 Мт. При этом общее количество трития, поступившее в биосферу в результате испытаний, составило сотни килограммов! После прекращения наземных испытаний уровень трития пошел на убыль. В последние годы основным источником техногенного трития в окружающей среде стали атомные электростанции, которые ежегодно выделяют несколько десятков килограммов трития.

Искусственно тритий привносится во внешнюю среду двумя путями:

•   во время атомных и термоядерных взрывов, которые приводят к увеличению концентрации 3H в дождевой воде в 10-100 раз;

•   при производстве ядерной энергии на двух этапах топливного цикла (работе реакторов и переработке ОЯТ).

Природный тритий образуется, например, при бомбардировке азота нейтронами космических лучей: 147N+10n = 31T+342He. Техногенный тритий возникает в ядерных реакторах за счет взаимодействия ядер лития с нейтронами: 63Li+10n = 31T+42He. Молекула трития двухатомна. В обычных условиях Т2 – газ, tпл= –252,52°С, tкип= –248,12°С.

Наработка трития в ядерных реакторах зависит от типа ядерной установки и колеблется в пределах 2-10 Ки/год на 1 МВт тепловой мощности. Среднегодовое глобальное поступление трития за счет ядерного топливного цикла составляет ~1016 Бк, то есть небольшую долю от естественного природного образования [34, 35, 44].

Запасы природного трития ничтожны. Глубинный лед Гренландии или Антарктиды совсем не содержит трития – он там давно успел полностью распасться. Подсчет показал также, что во всех водоемах Земли трития содержится всего лишь 100 кг. Поэтому весь тритий, используемый для различных целей, получают искусственно, путем облучения лития нейтронами. В результате стало возможным получить значительные количества чистого трития и изучить его свойства, а также свойство его соединений. Так, сверхтяжелая вода Т2О имеет плотность 1,21459 г/см3.

Синтезированный тритий сравнительно дешев и находит применение в научных исследованиях и в промышленности. Широкое применение нашли тритиевые светящиеся краски, которые наносят на шкалы приборов. Эти светосоставы с точки зрения радиации менее опасны, чем традиционные радиевые. Например, сульфид цинка, содержащий небольшое количество соединений трития (примерно 0,03 мг на 1 г светосостава), непрерывно излучает зеленый свет. Такие светосоставы постоянного действия используют для изготовления указателей, шкал приборов и т.п. На их производство ежегодно расходуют сотни граммов трития [45 - 48].

Тритий используется также в светоисточниках: для промышленных знаков «выход», для маркеров безопасности, люминесцентных дорожных знаков, знаков и маркеров для авиационной промышленности и т.п. Для изготовления светоисточников ежегодно используется около 1015 Бк трития.

Тритий является одним из основных компонентов взрывчатого вещества термоядерных (водородных) бомб, а также весьма перспективен для проведения управляемой термоядерной реакции по схеме D + T > 4Не + n [47].

Большое поступление трития в геосферу связано с испытаниями водородных бомб и составило к концу испытаний (1962 г.) 2,6·1020 Бк, что значительно превосходило природное накопление трития.

Образуемый ядерными реакторами 3H может находиться в форме H3HO, Д3НО, Н3Н, 3Н2, тритидов металлов и органических производных. Вследствие утечек и недостатков в технологии обращения с РАО (в которой 3Н практически не улавливается) выброс трития в ОПС осуществляется с газообразными и жидкими отходами.

При переработке облученного топлива 3H высвобождается из отработавших тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Гипотетический завод мощностью 1500 т/год может сбросить в атмосферу около 30 кБк/год трития [47].

На других этапах производства ядерной энергии к источникам 3Н в биосфере следует отнести хранилища РАО. Хранение и захоронение низко - и среднеактивных РАО в поверхностных слоях грунта приводит к выделению на поверхность диффундирующих 32Н и Н3НО, а также к образованию и выделению тритированного метана СН33Н и других органических соединений, к появлению Н3НО в грунтовых водах.

Общий запас трития в биосфере оценивается в 1,3·1018 Бк. Вода составляет значительную компоненту живого организма, постоянно обмениваясь с водой ОПС. Она будет всегда содержать следы тритиевой воды, непрерывно облучая все ткани организма мягким (0,01795 МэВ) β-излучением трития. Средняя концентрация трития в живых тканях равна 0,4 Бк/кг [НКДАР, 1982].

Наличие поверхностных водоемов-хранилищ ЖРО приводит к проникновению РВ в грунтовые подземные воды. Минуя очистные барьеры, образовавшийся на АЭС тритий (или радиоактивный водород) поступает в ОПС с жидкими сбросами в виде тритиевой воды и газообразными выбросами. Например, в США река Саванна заражена тритием в основном из-за деятельности, связанной с производством ядерного оружия в промышленном ядерном комплексе Саванна-Ривер-Сайт (Savannah River Site).

Загрязнение тритием грунтовых вод имеет место практически при нормальной эксплуатации большинства российских АЭС. Наличие трития вокруг АЭС скоро станет главной головной болью. Промышленные выбросы и случайные утечки могут стать более широкой проблемой для коммерческих АЭС, чем было принято считать раньше. Тритий легко связывается протоплазмой живых клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепочках [13, 17, 20, 23, 58].

По заключению специалистов, тритий следует рассматривать как ведущий радионуклид по вкладу в эффективные дозы облучения населения за период деятельности ПО «Маяк». Потенциальная опасность облучения населения за счет трития будет возрастать при продолжающихся работах на предприятиях ЯТЦ и вводе в эксплуатацию новых реакторов АЭС, особенно на быстрых нейтронах. Если в настоящее время эффективная эквивалентная доза, обусловленная тритием, не превышает в среднем на одного человека 0,05% от естественного фона, то с увеличением числа работающих реакторов во всех странах она может через 60-70 лет достигнуть 1%. Это без учета потенциальной возможности возникновения радиационных аварий [44-47].

В организм человека 3Н поступает в виде газа и тритиевой воды 1Н3НО через легкие, кожу и желудочно-кишечный тракт (12%).  Газообразный Т2 в 500 раз менее токсичен, чем сверхтяжелая вода Т2О. Это объясняется тем, что молекулярный тритий, попадая с воздухом в легкие, затем быстро (примерно за 3 мин) выделяется из организма, тогда как тритий в составе воды задерживается в нем на 10 суток и успевает за это время передать ему значительную дозу радиации. В среднем организм человека содержит 5·10-12 г трития, что дает вклад 0,13 мбэр в общую дозу годового облучения (это в сотни раз меньше облучения от других источников радиации).    У людей, носящих часы, в которых стрелки и цифры покрыты тритиевым люминофором, содержание трития в теле в 5 раз выше среднего.    Установлено, что поступивший в организм человека 3Н существует в виде двух отдельных соединений: свободной тритиевой воды 1Н3НО и органически связанного 3Н (ОСТ).   Для критической группы населения допустимая концентрация трития      в воде – 7,7·103 Бк/л воды. Он относится к средней группе радиотоксичности.

Тритий – чистый β-излучатель со средней энергией излучения 0,018 МэВ, что на два порядка меньше энергии β-излучения радиоуглерода. С этим связана особенность повреждений тканей, производимых тритием [17, 20, 23]. Радиоактивный распад трития приводит к нарушению молекулярных структур и межмолекулярных связей под действием β-излучения, а также в результате превращения трития в изотоп гелия. Обладая наименьшей энергией β-частиц, тритий создает значительную плотность ионизации ткани (число пар ионов, образуемых заряженной частицей на единице ее пути). Кроме того, пробег β-частиц трития значительно меньше геометрических размеров клеток, поэтому поражение тритием локализуется возле самого изотопа, и общее поражение зависит от геометрии его распределения в тканях организма и микрогеометрии распределения в клетке (Мушкачева и др., 1994). Атомы трития замещают в молекулах ткани атомы водорода.

Эффективный период полувыведения трития из организма Тэф= 12 суток. ОСТ представляет более серьезные факторы риска, чем тритиевая вода при одинаковом количестве поглощения трития. Половина тритиевой воды выходит из организма каждые 10 дней, при этом удаление половины ОСТ из организма занимает от 21 до 76 дней. Для некоторых молекул с очень медленной скоростью перехода это время может увеличиться до 280-550 дней.

Более длительное время удержания ОСТ в организме вызывает особое беспокойство, если тритий проникает в такие ткани, как нейроны (основные клетки нервной системы) или ооциты (незрелые яйцеклетки). Учитывая, что формирование яичников у женщин происходит раз в жизни, воздействия радиации на репродуктивную систему внутриутробного плода женского пола, а также возможное воздействие на детей, матери которых были облучены внутриутробно, могут быть значительными.

Особым примером явного влияния ОСТ является тритиевый тимидин. Эксперименты показывают, что тритиевый тимидин (органическое соединение, которое может быть инкорпорировано в соств ДНК) на определенных стадиях эмбрионального развития у мышей наносит вреда более чем в 1000 раз по сравнению с тритиевой водой при одинаковых концентрациях. Такая огромная разница не может быть примером для всех форм ОСТ, поскольку тимидин – это предшественник ДНК. Однако этот случай демонстрирует крайнюю необходимость в изучении особых химических форм трития, в особенности, органически связанных [23, 45].

Вред, нанесенный плоду органически связанным тритием, более чем в четыре раза превышает вред, нанесенный взрослому человеку тритиевой водой, и почти в десять раз превышает цифры действующих моделей.

Помимо вопросов, связанных с моделями для оценки раковых рисков, оценки факторов риска от трития, которые ориетированы лишь на раковые заболевания, преуменьшают его реальные воздействия. К повышенным рискам у беременных и эмбриона (плода) относятся ранние выкидыши, пороки развития и генетические нарушения. Риски также могут передаваться через много поколений, учитывая, что яичники у женщины формируются еще в утробе.

Необходимо провести еще много дополнительных исследований тритиевых воздействий на здоровье. Необходимо изучать эффекты внутриутробного облучения тритием в комбинации с токсинами, например, химикатами, нарушающими эндокринную систему, - аналогично тому, как изучаются потенциальные неврологические эффекты.

Биологическое воздействие трития усиливается тем, что при его распаде образуется инертный гелий 32Не, поэтому водородные связи в этом месте будут рваться, а это должно сказываться как на нарушении процесса синтеза органических структур при жизни индивида, так и оказывать воздействие на отдаленную наследственность.

Из вышесказанного следует необходимость контроля за содержанием трития в ОПС и продуктах питания, прежде всего, вблизи  производств ядерно-топливного цикла (ЯТЦ).

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: 3.33
Ответов: 3


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. Часть 3 (Всего: 0)
от Гость на 29/06/2011
Спасибо за ликбез.


[ Ответить на это ]


Re: Дозообразующие радионуклиды. Часть 3 (Всего: 0)
от Гость на 30/06/2011
"Бк-2/сут"Очередной перл знатоков?


[ Ответить на это ]


Re: Дозообразующие радионуклиды. Часть 3 (Всего: 0)
от Гость на 01/07/2011
  Почти на всех старых станциях в подземных водах присутствует тяжелая вода.В скором времени рядом со старыми построят новые АЭС.Просьба к молодым: не разрешайте женам и любовницам рожать детей в этих районах,а маленьких дочек отправляйте к бабушкам.
  Или выбирайте станцию на новой площадке,еще не загаженную...


[ 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: 0.08 секунды
Рейтинг@Mail.ru