Как влияют ядерные аварии на экологию окружающей среды

Содержание 

       Введение…………………………………………………………………. ….3

1. Характеристика ядерных взрывов и их поражающих факторов……4

1.1 Ядерный взрыв, как источник ионизирующих излучений                      и радиоактивного заражения окружающей среды …………………...4

1.2 Поражающие  факторы ядерного взрыва………………………….5

2. Природная среда после ядерной аварии……………………………..16

2.1 Воздействие  ядерной аварии на окружающую  среду на примере Чернобыльской ГЭС…………………………………………………..16

2.2 Научно – технические аспекты…………………………………...19

Заключение………………………………………………………………...26

Список  использованной литературы…………………………………….27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     Неправительственные организации уже представляли ООН  свое видение проблемы последствий  развития ядерной индустрии на здоровье населения и планеты. Актуальность темы заключается в том, каждый год дает возможность более глубокого понимания опасных и порой смертельных последствий производства и испытания ядерного оружия и всего ядерного топливного цикла. К основным источникам загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами (РВ) относятся  производственные предприятия, добывающие и перерабатывающие сырье, содержащее РВ, атомные  электростанции (АЭС), радиохимические  заводы, научно-исследовательские институты и др. объекты. В настоящее время правоохранительными органами Российской Федерации обобщается практика исполнения законодательства, направленного на предупреждение незаконного ввоза, вывоза, захоронения, утилизации отработавшего ядерного топлива, радиоактивных, токсичных, химических и иных вредных для окружающей природной среды и здоровья населения зарубежных и отечественных промышленных отходов.

     Цель  данной курсовой работы в том, что бы наиболее полно раскрыть проблемы загрязнения природной среды после ядерных взрывов.

     Задачами курсовой работы являются:

     − проанализировать ядерный взрыв, как источник ионизирующих излучений и радиоактивного заражения окружающей среды;

     − рассмотреть поражающие факторы ядерного взрыва;

− рассмотреть взаимодействие ядерных аварий на окружающую среду на примере Чернобыльской ГЭС;

− научно – технические аспекты.

I. ХАРАКТЕРИСТИКА ЯДЕРНЫХ ВЗРЫВОВ И ИХ ПОРАЖАЮЩИЙ ФАКТОР.

1.1 Ядерный взрыв, как источник ионизирующих излучений и радиоактивного заражения окружающей среды. 

     Ядерный взрыв - процесс деления тяжелых  ядер. Для того, чтобы произошла  реакция, необходимо как  минимум 10 кг высокообогащенного плутония. В  естественных условиях это вещество не встречается. Данное вещество получается в результате реакций, производимых в ядерных реакторах. Естественный уран содержит приблизительно 0.7 процентов  изотопа U-235, остальное - уран 238. Для осуществления реакции необходимо, чтобы в веществе содержалось не менее 90 процентов урана 235.

     Основными и наиболее опасными источниками  ионизирующих излучений и радиоактивного заражения окружающей среды являются аварии на АЭС. Радиационными  аварии на АЭС - нарушение их безопасной эксплуатации, при котором произошел выход радиоактивных продуктов и (или) ионизирующего излучения за предусмотренные проектом для нормальной  эксплуатации границы в количествах, превышающих установленные значения. Радиационные  аварии характеризуются исходным событием, характером протекания и радиационными последствиями.¹

     В соответствии с решением МАГАТЭ (Международным  агентством по атомной энергетике) установлены 7 баллов (степеней опасности) аварийных ситуаций на АЭС: 1) незначительные происшествия; 2) происшествия средней  тяжести; 3) серьезные происшествия; 4) аварии в пределах АЭС; 5) аварии с риском для окружающей среды; 6) тяжелые аварии; 7) Глобальные (крупные) аварии.

     Радиоактивное заражение при аварии АЭС может  происходить за счет  выброса  парогазовой фазы (авария без разрушения активной зоны) − высота выброса Нв=150-200 м, время выброса – 20-30 мин. Состав радиоактивных изотопов: ксенон, криптон, йод. Более  серьезной  аварией  является  выброс продуктов деления из реактора (авария с разрушением активной зоны). При этом радиоактивные продукты выбрасываются  на высоту  Нв=2-3 км, продолжительность выброса - несколько суток до окончания герметизации реактора. Характер радиоактивного заражения  при авариях на АЭС имеют ряд особенностей (по сравнению с взрывом ядерного боеприпаса): 1) длительность радиоактивного  заражения окружающей среды: уран - 235, Т1/2 = 700 млн. лет; стронций - 90,  Т1/2 – 28,6 года; цезий - 137, Т1/2 = 30 лет и так далее); 2) Распространение  РВ составляет  3-12  часов; 3) “Очаговое” заражение в дальней (более 1000 км) зоне.²   

1.2 Поражающие факторы ядерного взрыва. 

   Ядерный  взрыв  способен  мгновенно  уничтожить  или  вывести из строя незащищенных  людей,  открыто  стоящую технику, сооружения и различные материальные  средства. Основными поражающими факторами ядерного взрыва  являются:

• ударная волна
• световое излучение
• проникающая радиация
• радиоактивное заражение местности
• электромагнитный импульс

     а) Ударная волна  в большинстве  случаев является  основным  поражающим фактором ядерного взрыва.  По  своей природе она подобна ударной волне обычного взрыва, но  действует более продолжительное время и обладает гораздо большей разрушительной  силой. Ударная волна ядерного  взрыва  может на  значительном  расстоянии  от центра взрыва наносить поражения людям, разрушать сооружения и повреждать боевую технику.  Ударная волна представляет  собой область сильного сжатия воздуха,  распространяющуюся с большой скоростью во все стороны от центра  взрыва.  Скорость  распространения ее  зависит от  давления  воздуха  во фронте  ударной  волны; вблизи  центра  взрыва  она в несколько раз превышает скорость звука, но с увеличением расстояния от места взрыва резко падает.  За  первые  2 сек ударная волна проходит около 1000 м, за 5 сек-2000 м,  за  8 сек - около 3000 м.  Это служит  обоснованием  норматива N5 ЗОМП "Действия при вспышке ядерного взрыва": отлично - 2 сек, хорошо - 3 сек,  удовлетврительно-4 сек.  Поражающее действие ударной волны на людей и разрушающее действие на боевую технику, инженерные сооружения  и материальные  средства,  прежде всего определяются избыточным давлением и скоростью движения воздуха в  ее фронте.  Незащищенные  люди могут, кроме того поражаться летящими с огромной  скоростью осколками стекла  и обломками разрушаемых зданий,  падающими деревьями, а также разбрасываемыми частями боевой  техники,  комьями  земли, камнями и другими предметами, приводимыми в движение  скоростным  напором  ударной волны. Наибольшие косвенные поражения будут наблюдаться в населенных пунктах и в лесу; в этих случаях потери  войск могут  оказаться  большими, чем от  непосредственного действия ударной волны.  Ударная волна способна  наносить  поражения и в закрытых помещениях,  проникая  туда  через  щели  и  отверстия. Поражения, наносимые ударной волной, подразделяются на  легкие, средние, тяжелые и крайне тяжелые.  Легкие поражения характеризуются временным повреждением  органов слуха,  общей легкой контузией, ушибами и вывихами конечностей. Тяжелые поражения характеризуются сильной контузией всего организма; при этом могут наблюдаться повреждения головного мозга и органов брюшной полости,  сильное кровотечение из носа и ушей, тяжелые переломы и вывихи конечностей. Степень поражения ударной волной зависит прежде всего от мощности и вида  ядерного взрыва. При воздушном взрыве мощностью 20 кТ легкие травмы  у людей возможны на расстояниях до 2,5 км, средние - до 2 км ,  тяжелые - до  1,5 км от эпицентра взрыва.  С ростом калибра ядерного боеприпаса радиусы поражения ударной волной растут пропорционально корню кубическому из мощности взрыва. При подзем- ном взрыве  возникает ударная волна в грунте, а при подводном - в воде.  Кроме того, при этих видах взрывов часть энергии расходуется на создание ударной волны и в воздухе.  Ударная волна, распространяясь в грунте,  вызывает  повреждения  подземных  сооружений, канализации, водопровода;  при распространении ее в воде наблюдается повреждение подводной части кораблей, находящихся даже на значительном расстоянии от места взрыва. 

     б)  Световое  излучение  ядерного  взрыва   представляет собой поток лучистой  энергии, включающей  ультрафиолетовое, видимое и инфракрасное излучение. Источником  светового излучения является светящаяся область,  состоящая из раскаленных продуктов взрыва и раскаленного воздуха. Яркость светового излучения в первую секунду в несколько раз превосходит яркость Солнца.  Поглощенная энергия светового излучения  переходит  в  тепловую, что приводит  к разогреву поверхностного слоя материала. Нагрев может быть настолько сильным , что возможно обугливание или воспламенение горючего  материала и растрескивание или оплавление негорючего, что может приводить к огромным пожарам. При этом действие светового излучения ядерного взрыва эквивалентно  массированному  применению  зажигательного оружия, которое рассматривается в четвертом учебном вопросе.  Кожный покров человека также поглощает энергию светового излучения, за счет  чего  может нагреваться до высокой температуры и получать ожоги. В первую  очередь  ожоги возникают на открытых участках тела, обращенных в сторону взрыва. Если смотреть в сторону взрыва незащищенными глазами, то возможно поражение глаз, приводящее к полной потере зрения.  Ожоги , вызываемые  световым  излучением , не  отличаются  от обычных,  вызываемых огнем или кипятком. они тем сильнее, чем меньше расстояние до взрыва и чем больше мощность боеприпаса. При воздушном взрыве поражающее действие светового излучения больше, чем при наземном той же мощности.  В  зависимости от воспринятого светового импульса ожоги делятся на три степени. Ожоги первой степени проявляются в поверхностном поражении кожи:  покраснении, припухлости, болезненности. При ожогах второй степени на коже  появляются пузыри. При ожогах третьей степени наблюдается омертвление кожи и образование язв.  При воздушном взрыве боеприпаса мощностью 20 кТ и прозрачности атмосферы порядка 25 км ожоги первой степени будут наблюдаться в радиусе 4,2 км от центра взрыва; при взрыве  заряда мощностью 1 МгТ это расстояние  увеличится до 22,4 км. ожоги второй степени проявляются на расстояниях 2,9  и 14,4  км  и ожоги третьей степени - на расстояниях 2,4 и 12,8 км  соответственно для боеприпасов мощностью 20 кТ и 1МгТ. 

     в)  Проникающая  радиация  представляет  собой  невидимый поток гамма  квантов  и нейтронов, испускаемых из зоны ядерного взрыва. Гамма кванты  и нейтроны  распространяются  во все стороны от центра взрыва на сотни метров. С увеличением расстояния  от  взрыва  количество гамма квантов и  нейтронов, проходящее  через  единицу  поверхности,  уменьшается . При подземном и подводном ядерных взрывах действие  проникающей радиации  распространяется  на расстояния, значительно меньшие, чем при наземных и воздушных взрывах, что объясняется поглощением потока нейтронов и гамма- квантов водой.  Зоны  поражения  проникающей радиацией при взрывах ядерных боеприпасов средней и большой мощности несколько меньше зон поражения ударной волной и  световым излучением. Для боеприпасов с небольшим тротиловым эквивалентом  (1000 тонн и менее) наоборот, зоны  поражающего действия проникающей радиацией превосходят зоны поражения ударной волной  и световым излучением.  Поражающее  действие  проникающей радиации  определяется способностью гамма квантов и нейтронов ионизировать атомы среды, в которой они распространяются. Проходя через живую ткань, гамма кванты и нейтроны ионизируют атомы и молекулы, входящие в состав клеток, которые приводят  к нарушению жизненных функций отдельных органов и систем. Под влиянием ионизации в организме возникают биологические процессы отмирания и разложения клеток. В результате этого у пораженных людей развивается специфическое заболевание, называемое лучевой болезнью.  Для оценки ионизации атомов среды, а следовательно, и поражающего действия  проникающей радиации на живой организм введено понятие дозы облучения (или дозы радиации), единицей измерения которой является рентген (р).  Дозе радиации 1 р соответствует образование в одном кубическом сантиметре воздуха приблизительно 2 миллиардов пар ионов.  В зависимости от дозы излучения различают три степени лучевой болезни.  Первая  (легкая)  возникает при получении человеком дозы от 100  до 200 р . Она характеризуется общей слабостью, легкой тошнотой, кратковременным головокружением, повышением потливости; личный состав, получивший такую дозу, обычно не выходит из строя. Вторая (средняя) степень лучевой болезни развивается при получении дозы 200-300 р; в этом случае признаки поражения - головная  боль, повышение температуры, желудочно-кишечное расстройство - проявляются более резко и быстрее, личный состав в большинстве случаев выходит из строя. Третья (тяжелая) степень лучевой болезни возникает при дозе  свыше 300  р; она характеризуется тяжелыми головными болями, тошнотой, сильной общей слабостью, головокружением и другими  недомоганиями; тяжелая форма нередко приводит к смертельному исходу. 

     г) Радиоактивное заражение людей, боевой техники, местности и различных  объектов  при  ядерном взрыве обусловливается осколками деления  вещества заряда  и не прореагировавшей частью заряда, выпадающими из облака взрыва,  а также наведенной радиоактивностью.  С  течением  времени  активность  осколков деления быстро уменьшается,  особенно впервые часы после взрыва.  Так,  например,  общая  активность осколков  деления  при  взрыве ядерного боеприпаса мощностью 20 кТ через один день будет в несколько тысяч раз меньше, чем через одну минуту после взрыва.  При взрыве ядерного боеприпаса часть  вещества заряда не  подвергается делению, а выпадает в обычном своем виде; распад ее сопровождается образованием  альфа частиц. Наведенная радиоактивность обусловлена радиоактивными изотопами, образующимися в грунте  в результате  облучения его нейтронами, испускаемыми в момент взрыва ядрами атомов химических элементов, входящих  в состав  грунта. Образовавшиеся изотопы, как правило,  бета-активны, распад  многих  из  них сопровождается  гамма-излучением.  Периоды полураспада большинства из образующихся радиоактивных изотопов,  сравнительно невелики: от одной минуты до часа. В связи с этим наведенная активность может представлять опасность лишь впервые часы после  взрыва и только в районе, близком к его эпицентру.  Основная  часть  долгоживущих  изотопов  сосредоточена  в радиоактивном облаке, которое  образуется  после взрыва. Высота  поднятия  облака для боеприпаса  мощностью 10 кТ равна 6 км, для боеприпаса мощностью 10 МгТ она составляет 25 км. По мере продвижения облака из него выпадают сначала наиболее крупные частицы, а затем все более и более мелкие, образуя по  пути движения зону радиоактивного заражения, так называемый след облака.  Размеры следа зависят главным образом от  мощности ядерного боеприпаса,  а также от скорости ветра и могут достигать в длину несколько сотен и в ширину нескольких десятков километров.  Поражения в результате внутреннего облучения появляются  в  результате попадания  радиоактивных веществ внутрь организма через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт. В этом случае радиоактивные излучения вступают в  непосредственный  контакт  с  внутренними  органами  и  могут вызвать  сильную  лучевую болезнь; характер заболевания будет зависеть от количества радиоактивных веществ, попавших в организм.  На  вооружение, боевую  технику  и инженерные сооружения радиоактивные вещества не оказывают вредного воздействия. 

     д) Электромагнитный импульс воздействует прежде всего  на  радиоэлектронную и электронную аппаратуру (пробой изоляции, порча полупроводниковых приборов, перегорание предохранителей и т.д.). Электромагнитный импульс представляет собой возникающее на очень короткое время мощное электрическое поле.³