Заключение
1. Рассмотрены процессы, которые приводят к образованию достаточно компактной совокупности радионуклидов, которая в процессе или в результате взрыва или каких-либо других процессов попадает в окружающую среду и распространяется в ней. Для решаемых в работе задач после каждого ядерного взрыва и аварии на ЧАЭС отбирались пробы почвы с радиоактивных следов, а загрязнение атмосферы определялось способом отбора проб атмосферного аэрозоля на пертяновский фильтр. Отобранные пробы анализировались методами радиохимии и сцинтилляционной и полупроводниковой гамма-спектрометрии. Приводится перечень основных радионуклидов, которые анализировались в разных ситуациях и разными методами в практике работы соискателя.
2. Рассмотрены различия радионуклидного состава загрязнения атмосферы, местности и геологической среды, связанные с различным характером взаимодействия огненного шара и ударной волны с окружающей средой для разного типа взрывов: атмосферного, наземного, экскавационного подземного, вентилируемого подземного, подземного с напорным истечением паро-газовой смеси и камуфлетного. Обобщены сведения о радионуклидном составе при ядерных взрывах различных типов.
3. Все радионуклиды (потенциальные продукты ядерных взрывов с периодом полураспада более 4-х лет) сгруппированы следующим образом:
1) осколочные радионуклиды (ОР),
2) радионуклиды, наведенные нейтронами взрыва (НР);
3) трансурановые радионуклиды (ТР).
4. Кроме теоретической оценки проведена экспериментальная оценка радионуклидного состава долгоживущих продуктов. Для этого были проанализированы крупные частицы, выпавшие на расстояниях 1-5 км от воронок взрывов 29.08.49 (первый атомный взрыв в СССР) и 12.08.53 (первый термоядерный взрыв в СССР). С опорой на собственный экспериментальный материал доказано, что в настоящее время в качестве признака наземного ядерного взрыва надо ориентироваться на отношения активностей |37Сб к !52Ец. Для определения количества лежащего на земной поверхности ’«Сб от наземного ядерного взрыва при отделении его от глобального
137 152 60
Сб, необходимо в этой же точке найти Ей и/или Со.
4 01
5. Пункт 4 подтвержден количественной оценкой. Измеренные усреднённые
137 152 значения отношений активностей Сэ к Ей по результатам измерений вышеописанных проб составили следующий ряд по 7-ми воронкам: 3,7 — 8,0 — 27,5 — 13,8 — 9,1 — 1,5 — 0,69. Аналогичный ряд отношений активностей шСз к ^Со оказался следующим: 11- 59- 125-
6. Техническое исполнение процедуры пункта 5 должно включать следующие этапы:
-площадь отбираемой пробы должна быть увеличена в 10-20 раз;
152
-анализ проб на Ей проводится путём радиохимического выделения редкоземельной фракции из 10-20 навесок, объединении сухих остатков в один препарат и измерении этого препарата на высокочувствительном полупроводниковом гамма-спектрометре.
7. При исследованиях подземных ядерных взрывах установлено, что подавляющая часть нелетучих радиоактивных продуктов сосредотачивается в расплавленной породе, которая, стекая со стенок полости, образует линзу в нижней трети полости с включениями породы, упавшей в расплав до его затвердевания. Объем расплава составляет менее 5 % объема полости. Газообразные радионуклиды, например, радиоактивные изотопы инертных газов, продолжают оставаться в полости вплоть до ее обрушения, хотя нельзя полностью исключить возможность частичной утечки газов по трещинам в окружающих породах. Таким образом, после обрушения полости создается вторая (значительно более обширная, чем сама полость) зона (зона II) радиоактивного загрязнения горных пород.
8. Наиболее важными при распространении в разрушенных породах с вероятностью последующей миграции с подземными водами являются тритий и радионуклиды, имеющие летучих (газообразных) предшественников по цепочкам радиоактивных превращений ^Бг, шСз, 908г, 91У, 140Ва, либо обладающие собственной летучестью |0,Яи, 10611и, 1258Ь. Наиболее важное значение для загрязнения разрушенных пород в зоне столба обрушения и трещиноватости пород (зона I) будут иметь вышеупомянутые радионуклиды, т.к. периоды полураспада газообразных предшественников и перечисленных выше радионуклидов сравнимы с длительностью отдельных этапов образования столба обрушения.
9. Рассматривается относительный радионуклидный состав выпадений в мае-июне 1986 г. в ближней зоне Чернобыльской АЭС (А;/А95 — отношение активности 1-го радионуклида к активности на момент аварии, £,95 — коэффициент фракционирования ¡-го радионуклида относительно 95Хт). Показано, что радионуклидный состав выпадений в ближней зоне ЧАЭС представлен полным набором осколочных радионуклидов, а их соотношения не очень (хотя и заметно) отличаются от тех, в которых они были наработаны в реакторе к моменту аварии. Исключение из этого правила составляют лишь 1311 и 132Те. В смеси выброшенных из реактора радионуклидов полностью отсутствуют наведенные радионуклиды (134Сз и Кр), как правило, всегда присутствующие в первом контуре реактора, что говорит о том, что в сферу взрыва не попала конструкция этого контура.
10. Проанализированы данные о радионуклидном составе загрязнения атмосферного воздуха с научно-исследовательских судов Госкомгидромета СССР, выполнявших в это время текущие работы в Северной Атлантике (результаты анализа проб атмосферного аэрозоля, полученные на борту НИСП «Э.Кренкель» в процессе его движения с запада на восток вдоль параллели 50° с.ш.). Над Атлантическим океаном «чернобыльские» радионуклиды представлены всего восемью изотопами — 898г, 91У, ,03Ки, ,3,1, шТе,140Ва, 134С8 и 137Сз. При этом ведущую роль играют 1311, ,32Те+,321 и радиоактивные изотопы цезия.
11. Максимальный перенос с атмосферными потоками на большие расстояния п " 131т 132т , 132т 134/—1 136/—> 137^ получили летучие радионуклиды: 1, 1е+ 1, Сэ, Сб, Сб; в меньшей степени 103Яи 106Яи и Ы0Ва;в существенно меньшей 91У , 89Бг и ^Бг. Необходимо отметить, что важно для классификации радионуклидов по степени их «летучести», отсутствие в судовых данных таких существенных для ближней зоны радионуклидов как 9ЬЪх, 951ЧЬ, 99Мо, 141Се, 144Се
12. Анализируются данные, полученные на реперной сети 60-км зоне ЧАЭС. Для выделения тех участков итогового (суммарного за всё время выброса) радиоактивного следа, которые были обогащены 137Сз, рассчитано поле коэффициентов фракционирования 137Сз относительно 144Се — ^37,144. Те площади, которые характеризуются величиной ^37,144 около единицы, могут быть соотнесены с процессами взрывного выброса слабо фракционированной смеси радионуклидов из реактора. Построена карта коэффициентов фракционирования ^37,144, она получена из расчетной комбинации карт плотности загрязнения местности 137Сз и 144Се в сопоставлении с их расчётным соотношением на момент аварии. По ней четко видно, что западный и южный следы от ЧАЭС обусловлены выбросами, содержащими слабо фракционированную смесь радионуклидов, а юго-западные, северо-западные и северные пятна являются зонами выпадения больших количеств п7Сз, по-видимому, во второй фазе выпадений.
13. Изучены выпадения «горячих» частиц на планшеты реперной сети. Радионуклидному анализу на полупроводниковых гамма-спектрометрах за истекший период было подвергнуто несколько сотен частиц, в результате чего выяснилось, что все частицы делятся, в основном, на две группы:
— частицы, содержащие 144Се и 95Хт и дополнительно включающие тот или иной набор радионуклидов;
— частицы, в которых эти радионуклиды либо полностью отсутствуют, либо присутствуют в следовых количествах.
Такое разделение на две группы достаточно логично объясняется двумя фазами выброса радиоактивных продуктов из разрушенного реактора.
По итогам работы составлены следующие краткие выводы, соответствующие ответам на 4 защищаемых положения:
1. Радиоактивное загрязнение атмосферы и местности после проведенного ядерного взрыва характеризуется столь различным радионуклидным составом, что позволяет различить между собой атмосферный, наземный, подземный с выбросом грунта, вентилируемый подземный и подземный с напорным истечением парогазовой смеси в атмосферу взрывы.
2. Пятна радиоактивного загрязнения, образовавшиеся на земной поверхности после аварии на ЧАЭС, настолько отличались по радионуклидному составу, что их можно разделить на три группы: «летучие» радионуклиды 1311, 132Те+ш1, 134С5, 136Св, 137Сз, менее летучие 103Яи, 106Ки, 140Ва и прочие.
3. В условиях современных уровней загрязнения земной поверхности глобальными и локальными выпадениями после проведенных ядерных взрывов и выпадениями после аварии на ЧАЭС выделить локальный след от наземного ядерного взрыва можно только определяя на высокочувствительном гамма-спектрометре содержание 152Ни в радиохимически выделенной из пробы почвы редкоземельной фракции.
4. Построение полей коэффициентов фракционирования пар радионуклидов для сопоставления их в одинаковом масштабе с полями концентраций радионуклидов, составляющих рассматриваемую пару, представляет собой эффективный способ определения генезиса отдельных следов из их полной совокупности. от
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Израэль Ю.А., Стукин Е.Д. Гамма-излучение радиоактивных выпадений. М.:Атомиздат, 1967, 224 с.
2. Израэль Ю.А., Петров В.Н., Прессман А.Я., Ровинский Ф Я, Стукин Е.Д, Тер-Сааков А.А. Радиоактивное загрязнение природных сред при подземных ядерных взрывах и методы его прогнозирования. Л.: Гидрометеоиздат, 1970, 66 с.
3. Izrael Yu.A., Pressman A.Ya., Bataev KG., Stukin E.D. Spread of radioactive products in the fractured rock zone resulting from a completely contained nuclear explosion and calculation of possible contamination of oil through the attempt to intensify extraction by means of nuclear explosions. IAEA, Peaceful nuclear explosions II, Vienna, 1971, IAEA-PL-429/21, p.283-293.
4. Ровинский Ф.Я., Иохельсон С.Б., Юшкан Е.И., Стукин Е.Д. Методы радиоизотопного анализа продуктов нейтронной активации и деления. М.: Атомиздат, 1973,256 с
5. Стукин Е.Д. Идентификация источников загрязнения атмосферы -обратная задача прикладной метеорологии. Выбор пар радионуклидов для идентификации параметров ядерного взрыва. В сб. Ядерно-физические методы анализа в контроле окружающей среды. Л. :Гидрометеоиздат, 1980, с. 105-112.
6. Константинов С.В., Лысак А.В., Рябошапко А.Г., Стукин Е.Д, Цыбиков Н.А. Гамма- и бета-спектрометрические методы анализа атмосферного аэрозоля. В сб. Ядерно-физические методы анализа в контроле окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, с. 154-168.
7. Израэль Ю.А., Вакуловский С.М., Ветров В.А., Петров В Н., Ровинский Ф.Я., Стукин Е.Д. Чернобыль: радиоактивное загрязнение природных сред. -Л.:Гидрометеоиздат, 1990, 296 с.
8. Stukin E.D. Characteristics of Primary and Secondary Caesium-Radionuclide Contamination of the Countryside Following the Chernobyl NPP Accident. In: Proceedings of Seminar on Comparative Assessment of the Environmental Impact of Radionuclides Released during Three Major Nuclear Accidents: Kishtym, Windscale, Chernobyl. Luxembourg, 1-5 October 1990 Commission of the European Communities, RADIATION PROTECTION-53, EUR 13574, 1991, Vol.1, pp.255-302. i06
9. Квасникова E.B., Стукин Е.Д., Фридман Ш.Д, Шушарина Н.М. Первичное радиоэкологическое районирование территорий, загрязненных в результате аварии на Чернобыльской АЭС. Геохимия, 1993, № 7, с. 1030-1043.
10. Израэль Ю.А., Стукин Е.Д., Цатуров Ю.С. Динамика поведения «чернобыльских» радионуклидов в природных средах. Report CN-63/386 «On International Conference one decade after Chernobyl: Summing up the Consequences of the Accident». Austria Center Vienna, Austria, 8-12 April 1996.
11. Izrael Yu.A., Fridman Sh.D., Kvasnikova E.V., Nazarov I.M., Stukin ED., Tsaturov Yu.S., Matveenko 1.1., Tabachny L.Ya., De Cort M., Kelly G.N. Atlas of ceasium deposition on Europe after the Chernobyl accident. Possibilities of its further development. In: Proceedings of the 18th International Cartographic Conference, vol.2, Stockholm, 23-27 June
1997. Ed. by Lars Ottoson on behalf of the Swedish Cartographic Society, Gavle, 1997, p.635-640.
12. Izrael Yu.A., Kvasnikova E.V., Nazarov I.M., Stukin E.D., Fridman Sh.D. Atlas of radioactive contamination of European Russia, Belarus and Ukraine. Possibilities of its use and perspectives of development. In: Proceedings of the 18th International Cartographic Conference, vol.2, Stockholm, 23-27 June 1997. Ed. by Lars Ottoson on behalf of the Swedish Cartographic Society, Gavle, 1997, p.646-653.
13. Атлас выпадений цезия в Европе после Чернобыльской аварии. /Научный редактор Ю А Израэль. Авторы: Де Корт М., Дюбуа Г., Фридман Ш.Д., Герменчук М.Г., Израэль Ю.А., Янсенс А., Келли Г.Н., Квасникова Е.В., Матвеенко И.И., Назаров ИМ., Покумейко Ю.М., Ситак В.А., Стукин Е.Д, Табачный Л.Я., Цатуров Ю.С., Авдюшин С И. Люксембург: Бюро Официальных изданий Европейской комиссии,
1998. (на англ. и русск. языках)
14. Атлас радиоактивного загрязнения Европейской части России, Белоруссии и Украины. /Под ред.Ю.А.Израэля, Авторы: Вакуловский С.М., Израэль Ю.А., Имшенник Е.В., Квасникова Е.В., Контарович Р.С., Назаров И М., Никифоров М.И., Стукин Е.Д., Фридман Ш.Д. — М.: ИГКЭ Росгидромета, Роскартография, 1998.
15. Израэль Ю.А., Имшенник Е.В., Квасникова Е.В., Назаров И.М., Стукин Е.Д., Цатуров Ю.С. Долгосрочный прогноз изменения радиоактивного загрязнения территории России цезием-137 после аварии на Чернобыльской атомной электростанции. — Метеорология и гидрология, 1998, с.5-18.
1 /
16. Квасникова E.B., Стукин Е.Д., Голосов В.Н. Неравномерность загрязнения цезием-137 территорий, расположенных на большом расстоянии от Чернобыльской АЭС. Метеорология и гидрология, 1999, № 2, с.5-11.
17. Golosov V.N., Walling D.E., Panin A.V., Stukin E.D., Kvasnikova E.V., Ivanova N.N. The spatial variability of Chernobyl-derived 137Cs inventories in a small agricultural drainage basin in central Russia. Applied Radiation and Isotopes, N 51, 1999, pp.341-352.
18. Kvasnikova E.V., Stukin E.D., Golosov V.N., Ivanova N.N., Panin A.V. Caesium-137 behaviour in small agricultural catchments on the area of the Chernobyl contamination. Czechoslovak Journal of Physics, Vol.49, Suppl.Sl, 1999, p.181-187.
19. Izrael Yu.A., Stukin E.D., Petrov V.N., Anspaugh L., Doury A., Kirchmann R.J.C., Van der Stricht E. Nuclear Explosions and their Environmental Contamination. Chapter 4. In: Nuclear Test Explosions: Environmental and Human Impacts. Ed.by Sir F.Warner and R.J.C.Kirchmann. Published by John Wiley & Sons LTD under SCOPE programme, 2000, p.33-98.
20. Golosov V.N., Walling D.E., Kvasnikova E.V., Stukin E.D., Nikolaev A.N., Panin A.V. Application of a field-portable scintillation detector for studying the distribution of 137Cs inventories in a small basin in Central Russia. Journal of Environmental Radioactivity, # 48, 2000, c.79-94.
21. Нурлыбаев K.H., Соснин Ф.Р., Квасникова E.B., Стукин Е.Д., Котляров А.А., Кривошеее СВ., Мурашов А.И. Глава 3. Радиационный экологический мониторинг. В кн.: Экологическая диагностика. /Под ред. чл.-корр.РАН В.В.Клюева. М: МГФ «Знание» «Машиностроение», 2000, с.58-121.
22. Израэль Ю.А., Имшенник Е.В., Квасникова Е.В., Назаров И М., Стукин Е.Д., Судакова Е.А., МарковаТ.А., Рябинина Н.И. Радиоактивное загрязнение территории России глобальными выпадениями от ядерных взрывов и чернобыльскими выпаденями. Карта по состоянию на 90-ые годы XX века. В: Трудах Международной конференции «Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях», 24-26 апреля 2000 г., Москва. Под ред.Ю.А.Израэля. — том 1, Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2000, с.138-145.
23. Израэль Ю.А., Де Корт М., Квасникова Е.В., Келли Н., Матвеенко И.И., Назаров ИМ, Стукин Е.Д, Табачный Л.Я., Цатуров Ю.С., Герменчук М.Г. Представление пространственных особенностей радиоактивного загрязнения в Атласе выпадений цезия в Европе после Чернобыльской аварии. В: Трудах Международной