Что долетит до российского Дальнего Востока от «Фукусимы I» и «Фукусимы II»?
Что долетит до российского Дальнего Востока от «Фукусимы I» и «Фукусимы II»?
К моменту аварии цепная реакция в активной зоне четвертого энергоблока АЭС «Фукусима I» не шла уже почти два месяца. Тем не менее взрывы сильно повредили здание. Их причиной стало закипание воды в охлаждающем бассейне с отработанным ядерным топливом и расщепление водяного пара на водород и кислород под действием радиации. Фото: Tokyo Electric Power Co./Handout
Чрезвычайная ситуация, сложившаяся на японских АЭС «Фукусима I» и «Фукусима II», беспокоит многих россиян. В самом деле, в бассейнах охлаждения на первой станции сложено 1 750 т отработанного ядерного топлива, а на второй - 1060 т. Для сравнения - в активной зоне аварийного четвертого блока ЧАЭС было на порядок меньше - «всего» 190 т топлива. Тем не менее после взрыва концентрации радиоактивных веществ заметно изменились практически во всем Северном полушарии. При катастрофическом сценарии в охлаждающих бассейнах, утратившему актуальность благодаря мужеству и отваге японских спасателей и сил самообороны, можно было бы ожидать концентраций на порядок более высоких.
Однако основания для беспокойства пока еще остаются и будут оставаться, по прогнозам экспертов, на протяжении недель. Сильнее других переживают жители регионов, близких к Японии - Дальневосточного и Приморского краев, Камчатки, Сахалина, Курил. Помня о четвертьвековой давности событиях в Чернобыле, люди прежде всего опасаются возможности радиационного заражения своего региона. Насколько реальна эта угроза?
В первую очередь следует понимать, что радиационное излучение, возникающее при подобных авариях, действует непосредственно лишь на очень небольших расстояниях. Значит, речь надо вести о переносе вещества, которое может являться излучателем и представлять опасность: это те элементы, которые находились в реакторе в момент аварии и выбрасываются из него. Это радиоактивные изотопы йода, цезия, криптона, водорода, стронция и довольно большого количества других элементов. О заражении плутонием или ураном, практически неизбежном при расплавлении активной зоны, можно сейчас не говорить, поскольку этим элементам далеко не улететь. Они смогут проявить себя лишь в непосредственной близости к месту аварии.
Пока идет выброс радиоактивных веществ в окружающую среду, наибольшую опасность представляет йод-131: он очень летуч, а кроме того, легко проникает в организм коров и оттуда в молоко. В организме человека он концентрируется в щитовидной железе, и даже небольшие его концентрации приводят к онкологическим заболеваниям. Не менее опасны и короткоживущие радиоактивные изотопы инертных газов - они долго остаются во взвешенном состоянии и способны далеко улететь. Характер взрывов на четырех пострадавших блоках АЭС Фукусима I позволяет предположить наличие в выбросах довольно большого количества трития - радиоактивного изотопа водорода. До сих пор во время аварий он появлялся в ничтожных концентрациях и потому его перенос в среде и воздействие на организм пока недостаточно изучены.
В минувшие выходные над Японией сохранялось преимущественно юго-западное направление ветра. Океанические течения перемещали воду в южном направлении, то есть также не в направлении России. Таким оно должно сохраниться и в ближайшие дни. Иллюстрация: Сергей Штефанов / «Вокруг света» по информации Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
По мнению директора по кампаниям Гринпис России к. т. н. Ивана Блокова, при нынешнем выбросе c японских станций нашему Дальнему Востоку абсолютно ничего не угрожает.
Выброс, который произошёл сейчас, по данным, предоставленным японским правительством и энергетической компанией TEPCO, меньше, чем выбросы, которые происходили при ядерных испытаниях. Переносы на огромные расстояния таких небольших концентраций просто невозможны. То, что может теоретически дойти до территории России, примерно в миллиард раз слабее, чем мало-мальски существенные для воздействия на человека уровни. Если что-то и дойдёт до российских берегов, то дошедшие концентрации, согласно данным Росгидромета, будут ничтожными - порядка 10-13 Бк/см3, - считает эколог. - Что-то существенное дойти до Дальнего Востока может только при катастрофическом развитии ситуации, в случае выброса большого количества активных частиц высоко в атмосферу. Но пока, по счастью, этого удаётся избежать.
За перенос радиоактивных веществ в атмосфере отвечают два физических процесса - конвекция (то есть перенос вместе с перемещающимися воздушными массами - например, благодаря ветру) и диффузия (то есть перенос из области с высокими концентрациями в область с низкими). Последний приводит не столько к распространению радиации, сколько к ее снижению в среднем, и им можно пренебречь. А с помощью ветра перенос может осуществляться очень далеко. Так, радиоактивные следы чернобыльского взрыва были обнаружены даже в Канаде, но концентрации веществ были небольшими.
Медведь, охотящийся за нерестящимся лососем. Перед уходом на нерест лосось проплывает в относительной близости к японским берегам. Если по дороге он подвергается заражению радионуклидами, последние достаются медведю, как если бы он сам побывал в Японии. Фото:DPS/Shutterstock
Однако надо помнить, что в Чернобыле частицы из разрушенного реактора были выброшены на высоту более километра, а на АЭС «Фукусима I» она не превышала ста метров. К тому же, как говорят специалисты, судя по направлению преобладающих в настоящее время над районом катастрофы ветров, генеральный перенос воздушных масс, а следовательно, и пара, пыли и прочих частиц, имеющих повышенную радиоактивность, происходит в направлении на восток - в океан и от российского побережья.
Невысока и вероятность переноса радионуклидов морскими течениями. Пока нет опасности, что частицы попадут в морскую воду непосредственно из системы охлаждения реакторов, остается только возможность их попадания из воздуха. Но тогда их концентрация будет чрезвычайно незначительной. Кроме того, по словам заместителя директора по науке Сахалинского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии Виктора Лапко, система морских течений в районе потенциальной угрозы заражения - восточного и северо-восточного побережья острова Хонсю - перемещает водные массы в магистральном направлении на восток-северо-восток (течение Куросио, переходящее в Северо-Тихоокеанский дрейф) и вода оттуда течет от российского побережья в сторону США и Канады.
По информации, поступившей в последние дни от экспертов МАГАТЭ и из префектур, повышенный уровень радиации был обнаружен в некоторых свежих овощах, а также в молоке и воде. В частности, в пробах шпината, взятых в Китаибараки (префектура Ибараки), уровень йода-131 составил 24 000 Бк/кг, что в 12 раз превышает норму (2000 Бк/кг). В городе Хитачи той же префектуры Ибараки содержание в свежем шпинате йода-131 превысило норму в 27 раз, достигнув уровня 54 000 Бк/кг. По цезию-137 концентрация его в отдельных пробах шпината достигала 1931 Бк/кг при нормативе 500 Бк/кг.
Повышенное содержание радиоактивных изотопов йода зафиксировано уже в сотнях километров от места аварии. Поскольку йод концентрируется в коровьем молоке, Японское правительство было вынуждено призвать граждан отказаться от употребления молочных продуктов. Фото (Creative Commons license): tsuda
Превышение допустимого уровня радиации было обнаружено в пробах молока, взятых в префектуре Фукусима: в 46 км от АЭС концентрации йода-131 в молоке в 15 раз превышали уровень, признанный безопасным для употребления новорожденными. Всего загрязнённое радиоактивным йодом сырое молоко было выявлено в четырех муниципалитетах. В связи с этим префект Фукусимы попросил фермеров не употреблять в пищу свежевыращенные сельскохозяйственные продукты и не продавать их, а все молочные фермы призвали добровольно прекратить переработку и поставки молока и молочных продуктов.
В деревне Иидате префектуры Фукусима (часть этой деревни попадает в 30-километровую зону) загрязнение воды йодом-131 втрое превысило установленные правительством уровни. Минздрав Японии рекомендовал жителям отказаться от её употребления. Период полураспада йода-131 составляет 8 суток. Значит, полностью распавшимся изотоп можно считать через 80 суток. А вот цезий-137 (период полураспада 30 лет) можно будет считать полностью распавшимся лишь через 300 лет.
Пока остаётся неясным, сколько радиоактивно загрязненной воды попало в океан из систем охлаждения реакторов и ведётся ли радиационный мониторинг экосистемы океана. Проследить за переносом радиоактивных веществ в воде тем более трудно, что там есть дополнительный агент - морские животные, например рыбы и моллюски. Росприроднадзор решил усилить контроль за еще одним столь же трудноуловимым агентом распространения радиационного заражения - одеждой пассажиров и грузами, прибывающими из Японии в аэропорты и морские порты Сахалина.
Поверхностное распределение радиоактивных веществ из реактора четвертого энергоблока ЧАЭС на 10-й день после аварии. Иллюстрация: LLNL
Следует напомнить, что на Дальнем Востоке, Камчатке и Сахалине всегда существовали посты радиационного контроля, подчинённые МЧС, просто раньше они мало кого интересовали. Сейчас внимание к ним со стороны населения повысилось настолько, что Главное управление МЧС России по Сахалинской области даже установило онлайн трансляцию показаний дозиметра, установленного в Южно-Сахалинске. На Камчатке число наземных постов радиационного контроля было увеличено до 70, ведётся круглосуточный мониторинг, но пока нигде не было отмечено превышений естественного фона.
В каких единицах измеряют радиацию.
Из-за множества используемых в радиометрии единиц как системных, так и несистемных, к тому же часто взаимосвязанных между собой, порой возникает путаница: что в каких единицах меряют. Попробуем внести ясность.
Поглощённую дозу ионизирующего излучения в международной системе СИ измеряют в греях (Грей, Гр). Доза в один грей получается при поглощении 1 джоуля энергии в расчёте на 1 кг массы.
Когда говорят о воздействии ионизирующего излучения на биологические объекты, имеют в виду эффективную и эквивалентную дозы ионизирующего излучения, для чего используют единицу зиверт (Зв). 1 зиверт - это энергия, поглощённая одним килограммом биологической ткани, равная по своему воздействию поглощённой дозе в один грей. То есть поглощённая энергия в зивертах учитывает разную восприимчивость к излучению разных биологических тканей, хотя и имеет ту же размерность. До принятия этой единицы измерения использовалась единица бэр (биологический эквивалент рентгена). Соотношение между ними такое: 100 бэр = 1 зиверт.
Когда говорят о радиоактивности самого вещества (неважно, природной или наведённой), в системе СИ используют единицу беккерель (Бк). Один беккерель соответствует активности вещества, при которой происходит один распад в секунду, так что беккерель - это очень маленькая активность. До сих пор часто используют внесистемную единицу кюри (Ки). Соотношение между ними такое: 1 Ки = 3,7 ∙ 1010 Бк.
Единицы, в которых измеряется радиоактивность и ее воздействие на человека
Единица измерения
Условное обозначение
Определение
Система единиц
Беккерель
1 Бк (1 Bq)
Радиоактивность вещества, в котором происходит одна реакция деления в секунду
Международная система СИ
Кюри
1 Ки (1 Ci)
Радиоактивность эманации (то есть образовавшегося в результате распада газа) радия (в данном случае, радона), находящейся в состоянии радиоактивного равновесия с 1 г изотопа радий-226
Внесистемная*
Рентген
1 Р (1 R)
Экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, приводящая к ионизации 1 г сухого воздуха при стандартных условиях на единицу заряда в системе CGSE (1 г1/2см3/2с-1), что соответствует рождению 2 млрд ионных пар
Внесистемная*
Биологический эквивалент рентгена
1 бэр (1 rem)
Доза, поглощенная живым организмом, при которой наблюдается тот же биологический эффект, что и при облучении 1 Р рентгеновского или гамма-излучения
Внесистемная*
Грей
1 Гр (1 Gy)
Поглощенная доза, при которой на каждый килограмм веса живого организма приходится один джоуль поглощенной энергии
Международная система СИ
Зиверт
1 Зв (1 Sv)
Эффективная доза, показывающая реакцию организма на поглощение 1 Гр радиации
Международная система СИ
* Использование внесистемных единиц в официальных государственных документах было запрещено в СССР с 1 января 1982 года, в РФ с 1 января 2002 года и не рекомендовано в международных документах с 2006 года.
Вадим Кантор
Источник: vokrugsveta.ru.
К моменту аварии цепная реакция в активной зоне четвертого энергоблока АЭС «Фукусима I» не шла уже почти два месяца. Тем не менее взрывы сильно повредили здание. Их причиной стало закипание воды в охлаждающем бассейне с отработанным ядерным топливом и расщепление водяного пара на водород и кислород под действием радиации. Фото: Tokyo Electric Power Co./Handout
Чрезвычайная ситуация, сложившаяся на японских АЭС «Фукусима I» и «Фукусима II», беспокоит многих россиян. В самом деле, в бассейнах охлаждения на первой станции сложено 1 750 т отработанного ядерного топлива, а на второй - 1060 т. Для сравнения - в активной зоне аварийного четвертого блока ЧАЭС было на порядок меньше - «всего» 190 т топлива. Тем не менее после взрыва концентрации радиоактивных веществ заметно изменились практически во всем Северном полушарии. При катастрофическом сценарии в охлаждающих бассейнах, утратившему актуальность благодаря мужеству и отваге японских спасателей и сил самообороны, можно было бы ожидать концентраций на порядок более высоких.
Однако основания для беспокойства пока еще остаются и будут оставаться, по прогнозам экспертов, на протяжении недель. Сильнее других переживают жители регионов, близких к Японии - Дальневосточного и Приморского краев, Камчатки, Сахалина, Курил. Помня о четвертьвековой давности событиях в Чернобыле, люди прежде всего опасаются возможности радиационного заражения своего региона. Насколько реальна эта угроза?
В первую очередь следует понимать, что радиационное излучение, возникающее при подобных авариях, действует непосредственно лишь на очень небольших расстояниях. Значит, речь надо вести о переносе вещества, которое может являться излучателем и представлять опасность: это те элементы, которые находились в реакторе в момент аварии и выбрасываются из него. Это радиоактивные изотопы йода, цезия, криптона, водорода, стронция и довольно большого количества других элементов. О заражении плутонием или ураном, практически неизбежном при расплавлении активной зоны, можно сейчас не говорить, поскольку этим элементам далеко не улететь. Они смогут проявить себя лишь в непосредственной близости к месту аварии.
Пока идет выброс радиоактивных веществ в окружающую среду, наибольшую опасность представляет йод-131: он очень летуч, а кроме того, легко проникает в организм коров и оттуда в молоко. В организме человека он концентрируется в щитовидной железе, и даже небольшие его концентрации приводят к онкологическим заболеваниям. Не менее опасны и короткоживущие радиоактивные изотопы инертных газов - они долго остаются во взвешенном состоянии и способны далеко улететь. Характер взрывов на четырех пострадавших блоках АЭС Фукусима I позволяет предположить наличие в выбросах довольно большого количества трития - радиоактивного изотопа водорода. До сих пор во время аварий он появлялся в ничтожных концентрациях и потому его перенос в среде и воздействие на организм пока недостаточно изучены.
В минувшие выходные над Японией сохранялось преимущественно юго-западное направление ветра. Океанические течения перемещали воду в южном направлении, то есть также не в направлении России. Таким оно должно сохраниться и в ближайшие дни. Иллюстрация: Сергей Штефанов / «Вокруг света» по информации Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
По мнению директора по кампаниям Гринпис России к. т. н. Ивана Блокова, при нынешнем выбросе c японских станций нашему Дальнему Востоку абсолютно ничего не угрожает.
Выброс, который произошёл сейчас, по данным, предоставленным японским правительством и энергетической компанией TEPCO, меньше, чем выбросы, которые происходили при ядерных испытаниях. Переносы на огромные расстояния таких небольших концентраций просто невозможны. То, что может теоретически дойти до территории России, примерно в миллиард раз слабее, чем мало-мальски существенные для воздействия на человека уровни. Если что-то и дойдёт до российских берегов, то дошедшие концентрации, согласно данным Росгидромета, будут ничтожными - порядка 10-13 Бк/см3, - считает эколог. - Что-то существенное дойти до Дальнего Востока может только при катастрофическом развитии ситуации, в случае выброса большого количества активных частиц высоко в атмосферу. Но пока, по счастью, этого удаётся избежать.
За перенос радиоактивных веществ в атмосфере отвечают два физических процесса - конвекция (то есть перенос вместе с перемещающимися воздушными массами - например, благодаря ветру) и диффузия (то есть перенос из области с высокими концентрациями в область с низкими). Последний приводит не столько к распространению радиации, сколько к ее снижению в среднем, и им можно пренебречь. А с помощью ветра перенос может осуществляться очень далеко. Так, радиоактивные следы чернобыльского взрыва были обнаружены даже в Канаде, но концентрации веществ были небольшими.
Медведь, охотящийся за нерестящимся лососем. Перед уходом на нерест лосось проплывает в относительной близости к японским берегам. Если по дороге он подвергается заражению радионуклидами, последние достаются медведю, как если бы он сам побывал в Японии. Фото:DPS/Shutterstock
Однако надо помнить, что в Чернобыле частицы из разрушенного реактора были выброшены на высоту более километра, а на АЭС «Фукусима I» она не превышала ста метров. К тому же, как говорят специалисты, судя по направлению преобладающих в настоящее время над районом катастрофы ветров, генеральный перенос воздушных масс, а следовательно, и пара, пыли и прочих частиц, имеющих повышенную радиоактивность, происходит в направлении на восток - в океан и от российского побережья.
Невысока и вероятность переноса радионуклидов морскими течениями. Пока нет опасности, что частицы попадут в морскую воду непосредственно из системы охлаждения реакторов, остается только возможность их попадания из воздуха. Но тогда их концентрация будет чрезвычайно незначительной. Кроме того, по словам заместителя директора по науке Сахалинского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии Виктора Лапко, система морских течений в районе потенциальной угрозы заражения - восточного и северо-восточного побережья острова Хонсю - перемещает водные массы в магистральном направлении на восток-северо-восток (течение Куросио, переходящее в Северо-Тихоокеанский дрейф) и вода оттуда течет от российского побережья в сторону США и Канады.
По информации, поступившей в последние дни от экспертов МАГАТЭ и из префектур, повышенный уровень радиации был обнаружен в некоторых свежих овощах, а также в молоке и воде. В частности, в пробах шпината, взятых в Китаибараки (префектура Ибараки), уровень йода-131 составил 24 000 Бк/кг, что в 12 раз превышает норму (2000 Бк/кг). В городе Хитачи той же префектуры Ибараки содержание в свежем шпинате йода-131 превысило норму в 27 раз, достигнув уровня 54 000 Бк/кг. По цезию-137 концентрация его в отдельных пробах шпината достигала 1931 Бк/кг при нормативе 500 Бк/кг.
Повышенное содержание радиоактивных изотопов йода зафиксировано уже в сотнях километров от места аварии. Поскольку йод концентрируется в коровьем молоке, Японское правительство было вынуждено призвать граждан отказаться от употребления молочных продуктов. Фото (Creative Commons license): tsuda
Превышение допустимого уровня радиации было обнаружено в пробах молока, взятых в префектуре Фукусима: в 46 км от АЭС концентрации йода-131 в молоке в 15 раз превышали уровень, признанный безопасным для употребления новорожденными. Всего загрязнённое радиоактивным йодом сырое молоко было выявлено в четырех муниципалитетах. В связи с этим префект Фукусимы попросил фермеров не употреблять в пищу свежевыращенные сельскохозяйственные продукты и не продавать их, а все молочные фермы призвали добровольно прекратить переработку и поставки молока и молочных продуктов.
В деревне Иидате префектуры Фукусима (часть этой деревни попадает в 30-километровую зону) загрязнение воды йодом-131 втрое превысило установленные правительством уровни. Минздрав Японии рекомендовал жителям отказаться от её употребления. Период полураспада йода-131 составляет 8 суток. Значит, полностью распавшимся изотоп можно считать через 80 суток. А вот цезий-137 (период полураспада 30 лет) можно будет считать полностью распавшимся лишь через 300 лет.
Пока остаётся неясным, сколько радиоактивно загрязненной воды попало в океан из систем охлаждения реакторов и ведётся ли радиационный мониторинг экосистемы океана. Проследить за переносом радиоактивных веществ в воде тем более трудно, что там есть дополнительный агент - морские животные, например рыбы и моллюски. Росприроднадзор решил усилить контроль за еще одним столь же трудноуловимым агентом распространения радиационного заражения - одеждой пассажиров и грузами, прибывающими из Японии в аэропорты и морские порты Сахалина.
Поверхностное распределение радиоактивных веществ из реактора четвертого энергоблока ЧАЭС на 10-й день после аварии. Иллюстрация: LLNL
Следует напомнить, что на Дальнем Востоке, Камчатке и Сахалине всегда существовали посты радиационного контроля, подчинённые МЧС, просто раньше они мало кого интересовали. Сейчас внимание к ним со стороны населения повысилось настолько, что Главное управление МЧС России по Сахалинской области даже установило онлайн трансляцию показаний дозиметра, установленного в Южно-Сахалинске. На Камчатке число наземных постов радиационного контроля было увеличено до 70, ведётся круглосуточный мониторинг, но пока нигде не было отмечено превышений естественного фона.
В каких единицах измеряют радиацию.
Из-за множества используемых в радиометрии единиц как системных, так и несистемных, к тому же часто взаимосвязанных между собой, порой возникает путаница: что в каких единицах меряют. Попробуем внести ясность.
Поглощённую дозу ионизирующего излучения в международной системе СИ измеряют в греях (Грей, Гр). Доза в один грей получается при поглощении 1 джоуля энергии в расчёте на 1 кг массы.
Когда говорят о воздействии ионизирующего излучения на биологические объекты, имеют в виду эффективную и эквивалентную дозы ионизирующего излучения, для чего используют единицу зиверт (Зв). 1 зиверт - это энергия, поглощённая одним килограммом биологической ткани, равная по своему воздействию поглощённой дозе в один грей. То есть поглощённая энергия в зивертах учитывает разную восприимчивость к излучению разных биологических тканей, хотя и имеет ту же размерность. До принятия этой единицы измерения использовалась единица бэр (биологический эквивалент рентгена). Соотношение между ними такое: 100 бэр = 1 зиверт.
Когда говорят о радиоактивности самого вещества (неважно, природной или наведённой), в системе СИ используют единицу беккерель (Бк). Один беккерель соответствует активности вещества, при которой происходит один распад в секунду, так что беккерель - это очень маленькая активность. До сих пор часто используют внесистемную единицу кюри (Ки). Соотношение между ними такое: 1 Ки = 3,7 ∙ 1010 Бк.
Единицы, в которых измеряется радиоактивность и ее воздействие на человека
Единица измерения
Условное обозначение
Определение
Система единиц
Беккерель
1 Бк (1 Bq)
Радиоактивность вещества, в котором происходит одна реакция деления в секунду
Международная система СИ
Кюри
1 Ки (1 Ci)
Радиоактивность эманации (то есть образовавшегося в результате распада газа) радия (в данном случае, радона), находящейся в состоянии радиоактивного равновесия с 1 г изотопа радий-226
Внесистемная*
Рентген
1 Р (1 R)
Экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, приводящая к ионизации 1 г сухого воздуха при стандартных условиях на единицу заряда в системе CGSE (1 г1/2см3/2с-1), что соответствует рождению 2 млрд ионных пар
Внесистемная*
Биологический эквивалент рентгена
1 бэр (1 rem)
Доза, поглощенная живым организмом, при которой наблюдается тот же биологический эффект, что и при облучении 1 Р рентгеновского или гамма-излучения
Внесистемная*
Грей
1 Гр (1 Gy)
Поглощенная доза, при которой на каждый килограмм веса живого организма приходится один джоуль поглощенной энергии
Международная система СИ
Зиверт
1 Зв (1 Sv)
Эффективная доза, показывающая реакцию организма на поглощение 1 Гр радиации
Международная система СИ
* Использование внесистемных единиц в официальных государственных документах было запрещено в СССР с 1 января 1982 года, в РФ с 1 января 2002 года и не рекомендовано в международных документах с 2006 года.
Вадим Кантор
Источник: vokrugsveta.ru.