Мифы о радиации и факты об атомной энергетике
Ещё научные мифы
5 мифов о радиации
Йод и свинец как способы защиты от излучения, зеленое свечение радиоактивных веществ и другие распространенные представления о радиации
ПостНаука развенчивает научные мифы и борется с общепринятыми заблуждениями. Мы попросили наших экспертов прокомментировать устоявшиеся представления о радиоактивных веществах и их воздействии на человека. ©
Радиация «создана» человеком
Эмиль Ахмедов - доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова, доцент кафедры теоретической физики МФТИ, доцент факультета математики НИУ ВШЭ
Неправда.
Радиация имеет естественное происхождение. Например, солнечное излучение тоже порождает радиационный фон. В южных странах, где очень яркое и горячее солнце, радиационный естественный фон достаточно высок. Он, конечно, не губителен для человека, но он выше, чем в северных странах.
Помимо этого, есть и космическое излучение, которое от далеких космических объектов доходит до нашей атмосферы.
Ведь что такое радиация? Высокоэнергичные частицы бомбардируют атомы в атмосфере и ионизуют их. В человеческом теле частицы тоже ионизуют атомы, выбивают электроны с оболочек, могут разрушать молекулы и так далее. Ядро какого-то атома нестабильно, оно может излучать те или иные частицы и переходить в стабильное состояние. Может излучать альфа-излучение, может излучать бета-излучение, может излучать гамма-излучение. Альфа - это заряженные ядра гелия, бета - это электроны, гамма - это электромагнитное излучение. Это и есть радиация.
Частицы летают везде и всегда. То есть существует естественный радиационный фон. Когда-то он становится жестче за счет более яркого солнца или приходящих излучений от звезд, когда-то меньше. Бывает, что человек повышает радиационный фон, построив реактор или ускоритель.
Свинцовые стены защищают от радиации
Иван Сорокин - кандидат химических наук, младший научный сотрудник химического факультета МГУ
Правда лишь отчасти.
При объяснении этого убеждения нужно разобрать два момента. Первый - то, что есть несколько видов радиации, связанных с разными типами испускающихся частиц.
Есть альфа-излучение - это ядра атомов гелия-4 (He-4). Они очень эффективно ионизируют все вокруг. Но их останавливает и просто ваша одежда. То есть если перед вами источник альфа-излучения и вы в одежде, в очках, то ничего плохого вам не будет.
Есть бета-излучение - это электроны. У электронов ионизирующая способность ниже, но зато это более глубоко проникающее излучение. Однако его можно остановить, например, небольшим слоем алюминиевой фольги.
И наконец, есть гамма-излучение, которое обладает, если сравнить при одинаковой интенсивности, наименьшей ионизирующей способностью, но оно обладает лучшими проникающими способностями и поэтому представляет наибольшую опасность. То есть в какой бы вы защитный костюм ни закутались перед гамма-источником, вы все равно получите дозу радиации. Именно защита от гамма-излучения ассоциируется со свинцовыми погребами, бункерами и так далее.
При одинаковой толщине слой свинца будет немного эффективнее, чем такой же слой, например, бетона или спрессованной почвы. Свинец не волшебный материал. Важный параметр - это плотность, а у свинца она высокая. Именно из-за плотности свинец действительно часто использовался в защитных целях в середине XX века, в начале ядерной эпохи. Но свинец обладает определенной токсичностью, поэтому сегодня для тех же целей предпочитают, например, просто более толстые слои бетона.
Йод защищает от радиационного заражения
Ярослав Ашихмин - кандидат медицинских наук, практикующий врач-кардиолог
Неправда.
Как таковой йод или его соединения совершенно никак не могут противостоять негативным эффектам радиации. Почему же врачи рекомендуют принимать йод после техногенных катастроф с выбросом радионуклидов в окружающую среду? Дело в том, что если в атмосферу или в воду попадает радиоактивный йод-131, он очень быстро попадает в организм человека и накапливается в щитовидной железе, резко повышая риск развития рака и других заболеваний этого «нежного» органа. Заранее «заполнив под завязку» йодное депо щитовидной железы, можно снизить захват радиактивного йода и таким образом «защитить» ее ткань от накопления источника радиации.
О том, что пришло время массово принять йод, например, в связи с аварией на АЭС или угрозой ядерного взрыва, гражданам должно сообщить МЧС. На этот случай лучше иметь очищенный калия йодид в таблетках по 200 мкг. Если нет угрозы поступления в окружающую среду радиоактивного йода-131, самостоятельно принимать йод ни в коем случае нельзя, так как он, принятый в высокой дозе, может принести серьезный вред ткани щитовидной железы. То же, кстати, касается и других радиопротекторов. Как врач я наблюдал в одном уездном городе «эпидемию» рвоты, слабости и мышечной и абдоминальной боли, вызванную массовым приемом мегадоз различных витаминов, спиртового раствора йода и иных субстанций после ложного сообщения о взрыве на близлежащей АЭС.
Радиоактивные вещества светятся
Иван Сорокин - кандидат химических наук, младший научный сотрудник химического факультета МГУ
Правда лишь отчасти.
Связанное с радиоактивностью свечение называется словом «радиолюминесценция», и нельзя сказать, что это очень распространенное явление. Более того, оно вызвано обычно не свечением самого радиоактивного материала, а взаимодействием испускаемой радиации с окружающим материалом.
Совершенно очевидно, откуда взялось это представление. В 1920-1930-е годы, когда был пик публичного интереса к радиоактивным материалам в различных бытовых приборах, лекарствах и прочем, краску, в которую включался радий, использовали для стрелок часов и окраски цифр. Чаще всего эта краска была на основе сульфида цинка в смеси с медью. Примеси радия, которые испускали радиоактивное излучение, взаимодействовали с краской, так что она начинала светиться зеленым.
Существенное число тех часов и декоративных предметов, которые дошли до нас, продолжали светиться зеленым, потому что оставались радиоактивными. Они были достаточно широко распространены, особенно в США и Европе.
В целом феномен радиолюминесценции, во-первых, не настолько распространен, во-вторых, люминесценция бывает и совершенно другой природы. Биолюминесценция - это частный случай люминесценции, как и радиолюминесценция. Светящиеся в темноте растения или светлячки - это люминесценция, которая никак не связана с радиацией.
Мы также можем вспомнить, что ряд солей урана, который наравне с плутонием в общественном сознании ассоциируется с понятием радиоактивности, имеют зеленый цвет. Но это никак не связано с образованием зеленого свечения. В подавляющем большинстве случаев видимый свет в процессе радиоактивного распада не излучается. А «зеленое свечение» обычно связано не со свечением самого радиоактивного материала, а со взаимодействием радиации с окружающим материалом.
Радиационное облучение приводит к мутациям
Ярослав Ашихмин - кандидат медицинских наук, практикующий врач-кардиолог
Правда.
В действительности радиоактивное излучение может приводить к различным повреждениям спирали ДНК, при этом если одновременно оказываются поврежденными обе ее нити, то генетическая информация может быть полностью утрачена. Для восстановления целостности генов система репарации ДНК может заполнить поврежденный участок случайными нуклеотидами. Это один из путей появления новой мутации. Если поражение ДНК масштабное, то клетка может «решить», что с таким количеством мутаций ей не выжить, поэтому она решает предпринять самоубийство - вступить на путь апоптоза. На этом, кстати, частично основан эффект лучевой терапии злокачественных новообразований: даже раковые клетки можно «убедить» начать апоптоз при внесении в их ДНК большого количества повреждений.
Но нужно помнить, что люди достаточно хорошо защищены от последствий фонового радиоактивного излучения, которое присутствовало в течение всей истории Земли. Фоновая радиация редко приводит к повреждениям спиралей ДНК, а если одна из двух цепей повреждена, то ее всегда можно восстановить с использованием резервной второй цепи. Значительно больший вред организму может принести ультрафиолетовое излучение, прямое попадание которого на незащищенные кожные покровы может вызывать малигнизацию (то есть вступление на путь «ракового перерождения») клеток кожного эпителия. В худшем случае это может привести к развитию меланомы, еще совсем недавно (до открытия иммунотерапии) считавшейся «королевой опухолей» из-за очень плохого прогноза.
Алиса Сербиненко
«ПостНаука», 6 марта 2015
Атомная энергетика сегодня
FAQ: Физик-ядерщик Виктор Мурогов о ядерных отходах, реакторах на быстрых нейтронах, аварии на АЭС Фукусима-1 и 7 фактов о перспективах развития атомной промышленности в современном мире
Какие существуют проблемы с захоронением ядерных отходов? Можно ли перерабатывать ядерные отходы? Какова история развития реакторов на быстрых нейтронах? Какие существуют типы реакторов? И каковы перспективы развития атомной энергетики сегодня? Об этом рассказывает доктор технических наук Виктор Мурогов. ©
Виктор Мурогов - доктор технических наук, профессор НИЯУ (МИФИ-ИАТЭ), главный научный сотрудник НИЦ КИ, член Международной ядерной академии, директор Международного центра ядерного образования МИФИ, директор Российской ассоциации ядерной науки и образования
В настоящее время уже не только физики-ядерщики поняли, что ядерная энергия - источник энергии, который открывает принципиально новые возможности и новые проблемы развития человечества. Более 60 лет назад, в своём докладе Конгрессу США Энрико Ферми писал, что ядерная энергетика (Nuclear Energy ) - это новый источник, который, если использовать его правильно, на основе реакторов - бридеров на быстрых нейтронах (БР), то есть реакторов, которые производят топлива больше, чем сжигают (неслучайно французы называют их «Фениксами»), позволит создать практически чистый и неограниченный по масштабам развития источник энергии. Например, одна 1000-мегаваттная угольная станция требует в день 7 эшелонов угля, такой же 1000-мегаваттный реактор требует в год один вагон. Вагон и эти эшелоны, миллионы тонн, это и есть отходы. Все отходы атомной станции, которые сейчас есть в мире, можно собрать на одном стадионе, это будет куб 50x50x50м.
Иллюстрация: Алиса Сербиненко
1. Природные запасы урана и тория - сырья для ядерного топлива бридеров - достаточны для энергетического развития нашей планеты на сотни лет.
Но оказывается, это плюсы, которые сопровождают минусы. Ядерная энергетика позволяет собрать все радиоактивные отходы в одном месте, но никто не хочет предоставлять территорию для захоронения. Единственные две страны, которые определились, что они под морским дном в гранитном поясе делают вечное хранилище, - это Швеция и Финляндия. Эти страны выбрали путь вечного хранилища, хотя с самого начала атомщики открыли, что можно перерабатывать топливо, выделять вторичный элемент, который и является смыслом развития атомной энергетики. Дело в том, что в природном уране только 0,7% урана-235, делящегося элемента, который может служить и для бомб, и запалом для реактора. Остальные 99,3% - это сырьевой уран-238. На нём нельзя создать критический реактор или сделать бомбу, но, если в нём поглощается нейтрон, образуется плутоний, ещё более перспективный изотоп и для бомбы, и для энергетики. Реакторы, которые задумывались как будущее энергетики, - это реакторы - размножители (бридеры, разновидность реакторов на быстрых нейтронах).
Единственный реактор на быстрых нейтронах на сегодняшний день в России работает на Белоярской станции (строится ещё один), но, к сожалению, они работают на урановом топливе. В 90-е годы работа по их разработке и строительству была приостановлена. Сейчас мы возвращаемся к реализации этой программе, как, например и, Индия, которая в конце 2013 года должна пустить быстрый реактор - бридер на плутонии и начинает строить серию таких же реакторов.
2. Есть и другая сторона этой проблемы: если ядерная страна захочет сказать «я больше не использую ядерную энергетику», то это принципиально невозможно. Нельзя подойти к атомной станции, закрыть её на ключ и сказать «её больше нет». У неё есть, во-первых, остаточное тепловыделение, которое надо снимать, есть ОЯТ - отработанное ядерное топливо, содержащее продукты деления, это - радиоактивные отходы, есть плутоний, который надо хранить миллионы лет, если у вас нет реактора, или сжигать как самое привлекательное топливо в реакторе на быстрых нейтронах. Ядерная технология -единственно реальная возможность избавиться в будущем от долгоживущего радиоактивного наследства её развития (в том числе наследства оборонного).
Если мы остаёмся в развитии ядерной энергетики на реакторах существующего поколения, то у нас запасов урана-235 меньше, чем нефти в 2 - 3 раза. Если мы строим реакторы на быстрых нейтронах, то это неограниченный источник энергии. Но, кроме быстрого реактора нужно ещё замкнуть топливный цикл, топливо, выгружаемое из реактора, надо перерабатывать и повторно использовать. Такие технологии применяются во Франции. (Сейчас, после вывода из эксплуатации своих первых реакторов на быстрых нейтронах “PHENIX” и “SUPER-PHENIX” они продолжают использовать плутоний только в виде уран-плутониевого топлива в реакторах на тепловых нейтронах. Это мало эффективно.)
3. Соединённые Штаты были пионерами в этой области, уже в 1946-м году у них работал первый быстрый реактор, в 1951-м году они получили первое «ядерное» электричество на быстром реакторе EBR-1 и продемонстрировали возможность накопить плутония больше, чем сжечь.
На реакторе EBR-2 в 1968-м году они продемонстрировали замкнутый ядерный топливный цикл. Но потом администрация США решила, что БР -это слишком опасный источник плутония «оружейного» качества для распространения, и программа БР в США была закрыта. Сейчас, через 30 лет, когда мы столкнулись с проблемой ресурсов в ядерной энергетике, международное сообщество организовало международный проект GIF (Generation IV International Forum) для выработки типов реакторов, которые спасут ядерную энергетику, вернутся к её истокам и воплотят идеи пионеров. Международным сообществом были отобраны шесть лучших типов реакторов, четыре из них - реакторы на быстрых нейтронах, в том числе тот, который работает у нас - типа БН.
4. Сегодня Соединённые Штаты понимают, что без быстрых реакторов нет будущего у ядерной энергетики, но эта страна утратила научную школу БР. В России это направление исследований сохранилась, и строительство реактора БН-800 - это лучший способ сохранить школу БР. Китай покупает реакторы у нас, Индия самостоятельно развивается, Франция, после того как они остановили свой реактор SUPER PHENIX под давлением «зелёного» правительства, закрыли разработки, а сейчас пытаются возобновить. Появляются альтернативные направления. Но так или иначе остаётся проблема: быстрый реактор - лучший наработчик оружейного плутония. Замкнутый топливный цикл предусматривает переработку отработанного топлива, чтобы извлечь и то, что является наиболее полезным (плутоний и другие актиноиды), и то, что является наиболее вредным (продукты деления,), то есть при существующей сейчас технологии переработки это может создать риск распространения. С увеличение масштабов энергетики увеличивается оборот топливного цикла, перевозки, персонал, распространение знаний. Все ли страны имеют право развивать у себя такую ядерную промышленность, развивать такую технологию?
5. Во время последних событий в Японии - аварии на АЭС Фукусима-1 - произошла тяжёлая авария на четырёх реакторах и на трёх хранилищах - семь тяжёлых аварий одновременно. А мы считали, что после Чернобыля наша ядерная энергетика станет практически безопасна. Более безопасны новые реакторы, которые разрабатываются, но из 440 реакторов, которые работают, 60% построены до Чернобыля. Они усовершенствованы, они улучшены, но это реакторы старого типа.
Например, реакторы типа РБМК не защищены от последствий аварии, на любом реакторе возможна авария, и заявления о сверхбезопасных реакторах - это блеф. Безопасным является тот реактор, на котором, если произойдёт авария, отрицательных последствий для населения не будет, и такие реакторы сейчас разрабатываются. Для Китая и Индии, где есть только уголь, нет нефти и газа, ядерная энергетика - единственный способ спасения. И Китай делает прорыв: до сих пор в Китае строили только проверенные реакторы, например, ВВЭР-1000, теперь они строят реакторы, которые нигде ещё не работают, инновационные (АР-1000 Вестингауз и EPR, французской «Аревы» - это новые реакторы, III+ поколения, подготовка к IV поколению).
К шести реакторам будущего (GIF-4) - кроме быстрых реакторов относятся и сверхвысокотемпературные реакторы, которые позволят нарабатывать искусственное топливо. И водо-водяные реакторы с «закритическими» параметрами (то есть с КПД на уровне современной энергетики на органическом топливе - до 45%).
В сочетании с быстрыми реакторами такая многокомпонентная ядерная энергетика может стать основой нашей энергетической безопасности. Вопрос о том, как реализовать БР и замкнутый ЯТЦ, сохранив режим нераспространения.
6. Решение этой проблемы ищется на различных путях, для этого, в том числе, в 1957 году было создано МАГАТЭ (Международное Агентство по Атомной Энергии). Инспектора МАГАТЭ сейчас с введением Дополнительного протокола (после 1993 года) могут поехать и проверить, что происходит в той или иной стране, взять пробы. Это введение более строгого режима контроля. Развивается институционный режим, новые организационные меры.
Необходимо технологически и технически разрабатывать методы не допускающие «утечку чувствительных» материалов (если не будет чистого плутония, а будет плутоний в смеси с изотопами актиноидами, его нельзя использовать для бомбы). Если избавиться от обогащения, а быстрый реактор не требует обогащения, тогда человечество сможет выступить с идеей безопасности с точки зрения распространения ядерной энергетики. На Саммите Тысячелетия ООН в 2000 году наша страна выступила с инициативой: ядерная энергетика без обогащения, без свободного плутония - как основа стабильного энергетического развития мира.
Пример решения проблемы есть и в нашей истории: Советский Союз организовал региональный ядерный топливный цикл: разрабатывал реакторы, производил топливо, перерабатывал его. Страны Восточной Европы получали атомные станции, но топливным циклом не занимались, все опасные отходы и всё плутониевое топливо возвращалось в СССР. Страны получили новый эффективный источник энергии, но все «чувствительные» материалы, технологии и знания оставались в пределах и под контролем «ядерной» державы - СССР .
7. Таким образом, создание международного режима требует создания региональных (международных) центров ядерного топливного цикла, например, международные Центры ядерного обогащения, как и Центры переработки ОЯТ и Центры БР должны быть созданы и работать под международным контролем. В одиночку ни одна страна, даже из «великих» держав не сумела до сих пор создать коммерческую АЭС с быстрым реактором - бридером, работающим в замкнутом ЯТЦ.
Но необходимо пройти этот длинный и трудный путь развития международного сотрудничества в области мирного использования ядерных технологий - слишком большое значение имеет ядерная технология для экономики и безопасности стран, её освоивших.
Первые шаги уже делаются - эта идея развивается в МАГАТЭ в рамках нового международного проекта ИНПРО, созданного по инициативе нашей страны. Начата реализация идеи создания Международного Центра ядерного обогащения на базе Ангарского комбината.
© «ПостНаука», 10 июня - 3 июля 2013
5 мифов о радиации
Йод и свинец как способы защиты от излучения, зеленое свечение радиоактивных веществ и другие распространенные представления о радиации
ПостНаука развенчивает научные мифы и борется с общепринятыми заблуждениями. Мы попросили наших экспертов прокомментировать устоявшиеся представления о радиоактивных веществах и их воздействии на человека. ©
Радиация «создана» человеком
Эмиль Ахмедов - доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова, доцент кафедры теоретической физики МФТИ, доцент факультета математики НИУ ВШЭ
Неправда.
Радиация имеет естественное происхождение. Например, солнечное излучение тоже порождает радиационный фон. В южных странах, где очень яркое и горячее солнце, радиационный естественный фон достаточно высок. Он, конечно, не губителен для человека, но он выше, чем в северных странах.
Помимо этого, есть и космическое излучение, которое от далеких космических объектов доходит до нашей атмосферы.
Ведь что такое радиация? Высокоэнергичные частицы бомбардируют атомы в атмосфере и ионизуют их. В человеческом теле частицы тоже ионизуют атомы, выбивают электроны с оболочек, могут разрушать молекулы и так далее. Ядро какого-то атома нестабильно, оно может излучать те или иные частицы и переходить в стабильное состояние. Может излучать альфа-излучение, может излучать бета-излучение, может излучать гамма-излучение. Альфа - это заряженные ядра гелия, бета - это электроны, гамма - это электромагнитное излучение. Это и есть радиация.
Частицы летают везде и всегда. То есть существует естественный радиационный фон. Когда-то он становится жестче за счет более яркого солнца или приходящих излучений от звезд, когда-то меньше. Бывает, что человек повышает радиационный фон, построив реактор или ускоритель.
Свинцовые стены защищают от радиации
Иван Сорокин - кандидат химических наук, младший научный сотрудник химического факультета МГУ
Правда лишь отчасти.
При объяснении этого убеждения нужно разобрать два момента. Первый - то, что есть несколько видов радиации, связанных с разными типами испускающихся частиц.
Есть альфа-излучение - это ядра атомов гелия-4 (He-4). Они очень эффективно ионизируют все вокруг. Но их останавливает и просто ваша одежда. То есть если перед вами источник альфа-излучения и вы в одежде, в очках, то ничего плохого вам не будет.
Есть бета-излучение - это электроны. У электронов ионизирующая способность ниже, но зато это более глубоко проникающее излучение. Однако его можно остановить, например, небольшим слоем алюминиевой фольги.
И наконец, есть гамма-излучение, которое обладает, если сравнить при одинаковой интенсивности, наименьшей ионизирующей способностью, но оно обладает лучшими проникающими способностями и поэтому представляет наибольшую опасность. То есть в какой бы вы защитный костюм ни закутались перед гамма-источником, вы все равно получите дозу радиации. Именно защита от гамма-излучения ассоциируется со свинцовыми погребами, бункерами и так далее.
При одинаковой толщине слой свинца будет немного эффективнее, чем такой же слой, например, бетона или спрессованной почвы. Свинец не волшебный материал. Важный параметр - это плотность, а у свинца она высокая. Именно из-за плотности свинец действительно часто использовался в защитных целях в середине XX века, в начале ядерной эпохи. Но свинец обладает определенной токсичностью, поэтому сегодня для тех же целей предпочитают, например, просто более толстые слои бетона.
Йод защищает от радиационного заражения
Ярослав Ашихмин - кандидат медицинских наук, практикующий врач-кардиолог
Неправда.
Как таковой йод или его соединения совершенно никак не могут противостоять негативным эффектам радиации. Почему же врачи рекомендуют принимать йод после техногенных катастроф с выбросом радионуклидов в окружающую среду? Дело в том, что если в атмосферу или в воду попадает радиоактивный йод-131, он очень быстро попадает в организм человека и накапливается в щитовидной железе, резко повышая риск развития рака и других заболеваний этого «нежного» органа. Заранее «заполнив под завязку» йодное депо щитовидной железы, можно снизить захват радиактивного йода и таким образом «защитить» ее ткань от накопления источника радиации.
О том, что пришло время массово принять йод, например, в связи с аварией на АЭС или угрозой ядерного взрыва, гражданам должно сообщить МЧС. На этот случай лучше иметь очищенный калия йодид в таблетках по 200 мкг. Если нет угрозы поступления в окружающую среду радиоактивного йода-131, самостоятельно принимать йод ни в коем случае нельзя, так как он, принятый в высокой дозе, может принести серьезный вред ткани щитовидной железы. То же, кстати, касается и других радиопротекторов. Как врач я наблюдал в одном уездном городе «эпидемию» рвоты, слабости и мышечной и абдоминальной боли, вызванную массовым приемом мегадоз различных витаминов, спиртового раствора йода и иных субстанций после ложного сообщения о взрыве на близлежащей АЭС.
Радиоактивные вещества светятся
Иван Сорокин - кандидат химических наук, младший научный сотрудник химического факультета МГУ
Правда лишь отчасти.
Связанное с радиоактивностью свечение называется словом «радиолюминесценция», и нельзя сказать, что это очень распространенное явление. Более того, оно вызвано обычно не свечением самого радиоактивного материала, а взаимодействием испускаемой радиации с окружающим материалом.
Совершенно очевидно, откуда взялось это представление. В 1920-1930-е годы, когда был пик публичного интереса к радиоактивным материалам в различных бытовых приборах, лекарствах и прочем, краску, в которую включался радий, использовали для стрелок часов и окраски цифр. Чаще всего эта краска была на основе сульфида цинка в смеси с медью. Примеси радия, которые испускали радиоактивное излучение, взаимодействовали с краской, так что она начинала светиться зеленым.
Существенное число тех часов и декоративных предметов, которые дошли до нас, продолжали светиться зеленым, потому что оставались радиоактивными. Они были достаточно широко распространены, особенно в США и Европе.
В целом феномен радиолюминесценции, во-первых, не настолько распространен, во-вторых, люминесценция бывает и совершенно другой природы. Биолюминесценция - это частный случай люминесценции, как и радиолюминесценция. Светящиеся в темноте растения или светлячки - это люминесценция, которая никак не связана с радиацией.
Мы также можем вспомнить, что ряд солей урана, который наравне с плутонием в общественном сознании ассоциируется с понятием радиоактивности, имеют зеленый цвет. Но это никак не связано с образованием зеленого свечения. В подавляющем большинстве случаев видимый свет в процессе радиоактивного распада не излучается. А «зеленое свечение» обычно связано не со свечением самого радиоактивного материала, а со взаимодействием радиации с окружающим материалом.
Радиационное облучение приводит к мутациям
Ярослав Ашихмин - кандидат медицинских наук, практикующий врач-кардиолог
Правда.
В действительности радиоактивное излучение может приводить к различным повреждениям спирали ДНК, при этом если одновременно оказываются поврежденными обе ее нити, то генетическая информация может быть полностью утрачена. Для восстановления целостности генов система репарации ДНК может заполнить поврежденный участок случайными нуклеотидами. Это один из путей появления новой мутации. Если поражение ДНК масштабное, то клетка может «решить», что с таким количеством мутаций ей не выжить, поэтому она решает предпринять самоубийство - вступить на путь апоптоза. На этом, кстати, частично основан эффект лучевой терапии злокачественных новообразований: даже раковые клетки можно «убедить» начать апоптоз при внесении в их ДНК большого количества повреждений.
Но нужно помнить, что люди достаточно хорошо защищены от последствий фонового радиоактивного излучения, которое присутствовало в течение всей истории Земли. Фоновая радиация редко приводит к повреждениям спиралей ДНК, а если одна из двух цепей повреждена, то ее всегда можно восстановить с использованием резервной второй цепи. Значительно больший вред организму может принести ультрафиолетовое излучение, прямое попадание которого на незащищенные кожные покровы может вызывать малигнизацию (то есть вступление на путь «ракового перерождения») клеток кожного эпителия. В худшем случае это может привести к развитию меланомы, еще совсем недавно (до открытия иммунотерапии) считавшейся «королевой опухолей» из-за очень плохого прогноза.
Алиса Сербиненко
«ПостНаука», 6 марта 2015
Атомная энергетика сегодня
FAQ: Физик-ядерщик Виктор Мурогов о ядерных отходах, реакторах на быстрых нейтронах, аварии на АЭС Фукусима-1 и 7 фактов о перспективах развития атомной промышленности в современном мире
Какие существуют проблемы с захоронением ядерных отходов? Можно ли перерабатывать ядерные отходы? Какова история развития реакторов на быстрых нейтронах? Какие существуют типы реакторов? И каковы перспективы развития атомной энергетики сегодня? Об этом рассказывает доктор технических наук Виктор Мурогов. ©
Click to viewВиктор Мурогов - доктор технических наук, профессор НИЯУ (МИФИ-ИАТЭ), главный научный сотрудник НИЦ КИ, член Международной ядерной академии, директор Международного центра ядерного образования МИФИ, директор Российской ассоциации ядерной науки и образования
В настоящее время уже не только физики-ядерщики поняли, что ядерная энергия - источник энергии, который открывает принципиально новые возможности и новые проблемы развития человечества. Более 60 лет назад, в своём докладе Конгрессу США Энрико Ферми писал, что ядерная энергетика (Nuclear Energy ) - это новый источник, который, если использовать его правильно, на основе реакторов - бридеров на быстрых нейтронах (БР), то есть реакторов, которые производят топлива больше, чем сжигают (неслучайно французы называют их «Фениксами»), позволит создать практически чистый и неограниченный по масштабам развития источник энергии. Например, одна 1000-мегаваттная угольная станция требует в день 7 эшелонов угля, такой же 1000-мегаваттный реактор требует в год один вагон. Вагон и эти эшелоны, миллионы тонн, это и есть отходы. Все отходы атомной станции, которые сейчас есть в мире, можно собрать на одном стадионе, это будет куб 50x50x50м.
Иллюстрация: Алиса Сербиненко
1. Природные запасы урана и тория - сырья для ядерного топлива бридеров - достаточны для энергетического развития нашей планеты на сотни лет.
Но оказывается, это плюсы, которые сопровождают минусы. Ядерная энергетика позволяет собрать все радиоактивные отходы в одном месте, но никто не хочет предоставлять территорию для захоронения. Единственные две страны, которые определились, что они под морским дном в гранитном поясе делают вечное хранилище, - это Швеция и Финляндия. Эти страны выбрали путь вечного хранилища, хотя с самого начала атомщики открыли, что можно перерабатывать топливо, выделять вторичный элемент, который и является смыслом развития атомной энергетики. Дело в том, что в природном уране только 0,7% урана-235, делящегося элемента, который может служить и для бомб, и запалом для реактора. Остальные 99,3% - это сырьевой уран-238. На нём нельзя создать критический реактор или сделать бомбу, но, если в нём поглощается нейтрон, образуется плутоний, ещё более перспективный изотоп и для бомбы, и для энергетики. Реакторы, которые задумывались как будущее энергетики, - это реакторы - размножители (бридеры, разновидность реакторов на быстрых нейтронах).
Единственный реактор на быстрых нейтронах на сегодняшний день в России работает на Белоярской станции (строится ещё один), но, к сожалению, они работают на урановом топливе. В 90-е годы работа по их разработке и строительству была приостановлена. Сейчас мы возвращаемся к реализации этой программе, как, например и, Индия, которая в конце 2013 года должна пустить быстрый реактор - бридер на плутонии и начинает строить серию таких же реакторов.
2. Есть и другая сторона этой проблемы: если ядерная страна захочет сказать «я больше не использую ядерную энергетику», то это принципиально невозможно. Нельзя подойти к атомной станции, закрыть её на ключ и сказать «её больше нет». У неё есть, во-первых, остаточное тепловыделение, которое надо снимать, есть ОЯТ - отработанное ядерное топливо, содержащее продукты деления, это - радиоактивные отходы, есть плутоний, который надо хранить миллионы лет, если у вас нет реактора, или сжигать как самое привлекательное топливо в реакторе на быстрых нейтронах. Ядерная технология -единственно реальная возможность избавиться в будущем от долгоживущего радиоактивного наследства её развития (в том числе наследства оборонного).
Если мы остаёмся в развитии ядерной энергетики на реакторах существующего поколения, то у нас запасов урана-235 меньше, чем нефти в 2 - 3 раза. Если мы строим реакторы на быстрых нейтронах, то это неограниченный источник энергии. Но, кроме быстрого реактора нужно ещё замкнуть топливный цикл, топливо, выгружаемое из реактора, надо перерабатывать и повторно использовать. Такие технологии применяются во Франции. (Сейчас, после вывода из эксплуатации своих первых реакторов на быстрых нейтронах “PHENIX” и “SUPER-PHENIX” они продолжают использовать плутоний только в виде уран-плутониевого топлива в реакторах на тепловых нейтронах. Это мало эффективно.)
3. Соединённые Штаты были пионерами в этой области, уже в 1946-м году у них работал первый быстрый реактор, в 1951-м году они получили первое «ядерное» электричество на быстром реакторе EBR-1 и продемонстрировали возможность накопить плутония больше, чем сжечь.
На реакторе EBR-2 в 1968-м году они продемонстрировали замкнутый ядерный топливный цикл. Но потом администрация США решила, что БР -это слишком опасный источник плутония «оружейного» качества для распространения, и программа БР в США была закрыта. Сейчас, через 30 лет, когда мы столкнулись с проблемой ресурсов в ядерной энергетике, международное сообщество организовало международный проект GIF (Generation IV International Forum) для выработки типов реакторов, которые спасут ядерную энергетику, вернутся к её истокам и воплотят идеи пионеров. Международным сообществом были отобраны шесть лучших типов реакторов, четыре из них - реакторы на быстрых нейтронах, в том числе тот, который работает у нас - типа БН.
4. Сегодня Соединённые Штаты понимают, что без быстрых реакторов нет будущего у ядерной энергетики, но эта страна утратила научную школу БР. В России это направление исследований сохранилась, и строительство реактора БН-800 - это лучший способ сохранить школу БР. Китай покупает реакторы у нас, Индия самостоятельно развивается, Франция, после того как они остановили свой реактор SUPER PHENIX под давлением «зелёного» правительства, закрыли разработки, а сейчас пытаются возобновить. Появляются альтернативные направления. Но так или иначе остаётся проблема: быстрый реактор - лучший наработчик оружейного плутония. Замкнутый топливный цикл предусматривает переработку отработанного топлива, чтобы извлечь и то, что является наиболее полезным (плутоний и другие актиноиды), и то, что является наиболее вредным (продукты деления,), то есть при существующей сейчас технологии переработки это может создать риск распространения. С увеличение масштабов энергетики увеличивается оборот топливного цикла, перевозки, персонал, распространение знаний. Все ли страны имеют право развивать у себя такую ядерную промышленность, развивать такую технологию?
5. Во время последних событий в Японии - аварии на АЭС Фукусима-1 - произошла тяжёлая авария на четырёх реакторах и на трёх хранилищах - семь тяжёлых аварий одновременно. А мы считали, что после Чернобыля наша ядерная энергетика станет практически безопасна. Более безопасны новые реакторы, которые разрабатываются, но из 440 реакторов, которые работают, 60% построены до Чернобыля. Они усовершенствованы, они улучшены, но это реакторы старого типа.
Например, реакторы типа РБМК не защищены от последствий аварии, на любом реакторе возможна авария, и заявления о сверхбезопасных реакторах - это блеф. Безопасным является тот реактор, на котором, если произойдёт авария, отрицательных последствий для населения не будет, и такие реакторы сейчас разрабатываются. Для Китая и Индии, где есть только уголь, нет нефти и газа, ядерная энергетика - единственный способ спасения. И Китай делает прорыв: до сих пор в Китае строили только проверенные реакторы, например, ВВЭР-1000, теперь они строят реакторы, которые нигде ещё не работают, инновационные (АР-1000 Вестингауз и EPR, французской «Аревы» - это новые реакторы, III+ поколения, подготовка к IV поколению).
К шести реакторам будущего (GIF-4) - кроме быстрых реакторов относятся и сверхвысокотемпературные реакторы, которые позволят нарабатывать искусственное топливо. И водо-водяные реакторы с «закритическими» параметрами (то есть с КПД на уровне современной энергетики на органическом топливе - до 45%).
В сочетании с быстрыми реакторами такая многокомпонентная ядерная энергетика может стать основой нашей энергетической безопасности. Вопрос о том, как реализовать БР и замкнутый ЯТЦ, сохранив режим нераспространения.
6. Решение этой проблемы ищется на различных путях, для этого, в том числе, в 1957 году было создано МАГАТЭ (Международное Агентство по Атомной Энергии). Инспектора МАГАТЭ сейчас с введением Дополнительного протокола (после 1993 года) могут поехать и проверить, что происходит в той или иной стране, взять пробы. Это введение более строгого режима контроля. Развивается институционный режим, новые организационные меры.
Необходимо технологически и технически разрабатывать методы не допускающие «утечку чувствительных» материалов (если не будет чистого плутония, а будет плутоний в смеси с изотопами актиноидами, его нельзя использовать для бомбы). Если избавиться от обогащения, а быстрый реактор не требует обогащения, тогда человечество сможет выступить с идеей безопасности с точки зрения распространения ядерной энергетики. На Саммите Тысячелетия ООН в 2000 году наша страна выступила с инициативой: ядерная энергетика без обогащения, без свободного плутония - как основа стабильного энергетического развития мира.
Пример решения проблемы есть и в нашей истории: Советский Союз организовал региональный ядерный топливный цикл: разрабатывал реакторы, производил топливо, перерабатывал его. Страны Восточной Европы получали атомные станции, но топливным циклом не занимались, все опасные отходы и всё плутониевое топливо возвращалось в СССР. Страны получили новый эффективный источник энергии, но все «чувствительные» материалы, технологии и знания оставались в пределах и под контролем «ядерной» державы - СССР .
7. Таким образом, создание международного режима требует создания региональных (международных) центров ядерного топливного цикла, например, международные Центры ядерного обогащения, как и Центры переработки ОЯТ и Центры БР должны быть созданы и работать под международным контролем. В одиночку ни одна страна, даже из «великих» держав не сумела до сих пор создать коммерческую АЭС с быстрым реактором - бридером, работающим в замкнутом ЯТЦ.
Но необходимо пройти этот длинный и трудный путь развития международного сотрудничества в области мирного использования ядерных технологий - слишком большое значение имеет ядерная технология для экономики и безопасности стран, её освоивших.
Первые шаги уже делаются - эта идея развивается в МАГАТЭ в рамках нового международного проекта ИНПРО, созданного по инициативе нашей страны. Начата реализация идеи создания Международного Центра ядерного обогащения на базе Ангарского комбината.
© «ПостНаука», 10 июня - 3 июля 2013