Миграция радионуклеидов в почвах

     Коэффициент перехода определяются как отношение  содержания радионуклида в единице массы растений к плотности загрязнения единицы площади почвы. 

      (3) 

     Предложенная  формула предполагает прямую зависимость  т.е. концентрация радионуклидов в  растении линейно возрастает с увеличением  концентрации их в почве. Но такое  утверждение справедливо далеко не всегда.

     Экспериментальные измерения по накоплению радионуклидов  в зеленой массе растений показывают, что содержание радионуклидов в  растениях могут значительно  превышать содержание радионуклидов  в почве.

     Следовательно, на процесс перехода радионуклидов из почвы в растения оказывают воздействие и другие факторы.

     Так, рекомендации рассматривают влияние  гранулометрического состава почв, содержание обменного кальция в  почве, реакцию почвенной среды  на процесс перехода радионуклидов  в растение. Поэтому рекомендуемыекоэффициенты перехода дифференцируются в зависимости от гранулометрического состава почв и содержания обменного калия при определении реакции почвенной среды для стронция-90. На несовершенство предложенной формулы обращали внимание многие ученые. Так в работе Коноплевой И.В. и др. предложен метод расчета коэффициента перехода, учитывающий площадь корневой поверхности. 

       

     где [137Cs].раст -–удельная активность радионуклида в растении;

     [137Cs]._i -–запас радионуклида в i-слое почвенного профиля;

     f _i -–относительная площадь корневой поверхности в i-слое. 

     Однако, такой метод расчета Кп трудоемок  и требует специального оборудования для измерения площади поверхности  корня.

     В процессе роста и развития растение не может поглощать питательные вещества и радионуклиды из сухой почвы, даже при оптимальном удовлетворении в питательном и воздушном режиме. Для этого необходим водный раствор из которого бы корневая система поглощала питательные вещества и попутно радионуклиды. Вопросом накопления радионуклидов в зелёной массе растений занимались многие ученные исследуя различные факторы этого процесса.

     В отличие от минеральных почв, на торфяных почвах складываются особые специфические условия, обеспечивающие аномально высокую подвижность  и переход радионуклидов в растения при относительно невысоких уровнях загрязнения этих почв.

     Перепелятников  Г.П. и др. установили, что величина коэффициента перехода радионуклидов  в растительность зависит от типа луга (может изменяться в 5-8 раз), от типа почвы (в 5-23 раза). При этом, минимальные значения Кп наблюдались на нормально суходольных лугах дерново–одзолистой почвы, а максимальные -–на торфянистых пойменных лугах с торфяно-глеевыми почвами. В зависимости от физико-химических свойств почв и видовых особенностей луговых растений коэффициенты перехода радионуклидов в травостой могут варьировать в широких пределах (от 0,03 до 79,9). Из вышеизложенного можно сделать вывод, что накопление радионуклидов величина многофакторная и определять её только по плотности загрязнения почвы не совсем правильно. Поэтому был выполнен анализ зависимости накопления радионуклидов от основных, наиболее значимых факторов: активности почвы, содержания влаги в почве.

 

      4. Результаты исследования 

     4.1 Радиационные последствия атмосферных ядерных испытаний на территории Семипалатинского ядерного полигона, находящегося на землях Павлодарской области 

     Ядерный взрыв – это совокупность и  последовательность грандиозных процессов, обусловленных переносом из зарядного  устройства в окружающую среду колоссального количества энергии, которая выделяется менее чем за миллионную долю секунды. Ее плотность в начальный момент после взрыва превышает значения, характерные для Солнца. Выделившаяся при ядерном взрыве энергия превращает вещество заряда, конструкции ядерного устройства и объекты природной среды в сильно разогретую плазму, давление которой превосходит прочность межатомных связей в веществах.

     Ядерные заряды могут быть двух типов:

• основанные на реакции деления тяжелых ядер, в которых критическая масса ²³⁵U или Ри создается в результате подрыва обычного взрывчатого вещества и основное энерговыделение обусловлено делением части исходной ядерной массы на легкие осколки;
• основанные на слиянии легких ядер дейтерия или трития в результате использования ядерного заряда предыдущего типа в качестве инициатора. Основное энерговыделение происходит за счет реакций синтеза.

 

       

     П-1 -–наземные взрывы, произведенные 29.08.49, 24.09.51, 12.08.53 гг.

     П-2 -–наземные взрывы

     П-3 -–воздушные взрывы малой и средней  мощности

     П-4 -–для испытаний БРВ за пределами  «Опытного поля»

     П-5 -–воздушные взрывы большой мощности

     П-6 -–гидроядерные эксперименты

     Рисунок 4 -–Схема расположения основных технологических  площадок па «Опытном поле» 

     Гидроядерные  эксперименты, выполняющиеся при неядерных взрывах, сопровождались диспергированием (распылением) изотопов плутония-23 9/240 и урана. При этом, по оценкам российских специалистов, было диспергировано примерно 750 Ки активности плутония (—12 кг). Плутоний обладает в тысячу раз более высокой удельной активностью по сравнению с ураном, а также более высокой радиотоксичностью.

     Загрязнение местности альфа-активными веществами представляет серьезную опасность. Удельная альфа-активность неразделившейся  части ядерного заряда имеет следующие  значения: плутония-239 -–60 кюри на килограмм, урана-235 -–9,5 кюри на килограмм. Суммарная активность неразделившейся части заряда относительно мала по сравнению с продуктами деления, но она может создавать проблемы вследствие высокой токсичности альфа-активных веществ.

     В связи с отсутствием значимого  ядерного энерговыделения основное радиационное воздействие этих опытов на окружающую среду ограничивалось территорией, на которую распространялось диспергирование делящихся материалов, входящих в состав взрывных устройств.

     По  условиям проведения атмосферные ядерные  взрывы подразделяются на наземные, воздушные  и космические.

     Наземный  взрыв — это ядерное испытание, проведенное либо на поверхности  земли, либо на испытательной башне. К этой категории относятся все  ядерные испытания с приведенной высотой подрыва не более 35 м/кт .

     Воздушный взрыв — это ядерное испытание  в атмосфере с приведенной  высотой подрыва 100 м/кт¹³, при котором образующийся «огненный шар» не касается земной поверхности.

     Высотный  взрыв — это ядерное испытание в атмосфере, когда «огненный шар» сравним с характерным размером неоднородности атмосферы (~7 км). В эту же категорию включены также космические взрывы, однако на СИП они не проводились.

     Из 116 ядерных испытаний, проведенных  на «Опытном поле», 30 были наземными, 6 высотными и 80 атмосферными.

     Хронология  атмосферных испытаний и их суммарное  энерговыделение показаны в таблице 17. 

     Таблица 17 -–Распределение ядерных испытаний на «Опытном поле» и их энерговыделение по годам.

 

     Степень воздействия ядерных испытаний  на окружающую среду определяется многими  причинами. Основные из них -– это  тип и мощность взрывного устройства, условия проведения взрыва, свойства среды, в которой производится взрыв, а также метеорологические условия.

     По  мощности ядерные устройства можно  разделить на 5 групп (таблица 9): 

     Таблица 18 -–Классификация ядерных устройств по мощности

 

     Проведение  любого ядерного взрыва сопровождается образованием радиоактивных продуктов, распространение которых в той  или иной степени обусловливает  радиоактивное загрязнение земной поверхности.

     Известно, что при взрыве ядерного заряда первоначальная смесь содержит более 200 альфа-, бета- и гамма-активных радионуклидов  с широким спектром периодов полураспада  и энергии излучения. Образовавшиеся продукты ядерного деления рано или поздно оседают на земную поверхность. Однако характер радиоактивного загрязнения сред определяется многими факторами и, прежде всего, условиями проведения взрыва.

     Пространственное  распределение продуктов взрыва и время их появления на местности  определяются метеорологическими условиями -–скоростью и направлением ветра, а рассеяние -– состоянием атмосферы (стратификации, турбулентности, атмосферными осадками и т.п.).

     При проведении наземных взрывов образующийся «огненный шар» соприкасается с  земной поверхностью. При контакте в результате воздействия мощного теплового излучения верхние слои грунта плавятся, испаряются и вовлекаются сначала в «огненный шар», а затем в атомное облако. Следовательно, в огненном шаре и облаке взрыва наряду с испарившимся веществом конструкции испытуемого устройства, ядерного топлива присутствуют элементы подстилающей поверхности (элементарные зерна грунта или их группы).