Плутоний — элемент тяжёлый. Поэтому выпадал он лишь на территории Чернобыльской зоны и вокруг неё. От плутония уберечься легко: главное, соблюдать правила личной гигиены и хозяйственной деятельности. О воздействии радиоактивных изотопов «Нашей Ніве» рассказал физик Валерий Гурачевский.
Валерий Гурачевский — кандидат физико-математических наук, доцент. Один из инициаторов создания и руководитель Центра по радиологии и качеству продуктов в АПК при Беларусском государственном агротехническом университете. Автор более 100 научных публикаций, нескольких книг, в том числе издания «Введение в атомную энергетику. Чернобыльская авария и её последствия».
Завершился период полураспада. Это означает, что половина всех радионуклидов данного вида превратилась в стабильные нуклиды, которые уже не излучают. Ещё через 30 лет распадется половина от того объёма, что остался, потом — ещё половина… Чтобы весь выпавший в результате Чернобыльской аварии объём цезия и стронция уменьшился в 1024 раза, нужно 10 периодов полураспада — 300 лет. Так что эта история будет тянуться ещё долго.
- Горящие поля отчуждения. Чем грозят пожары у ЧАЭС?
- Самоорганизовались и жгут коронавирус. Как швеи по всей Беларуси делают костюмы для медиков
Иттрий-90 тоже радиоактивный и опасный. Стронций, распадаясь, выделяет бета-частицу, и получается иттрий, который, в свою очередь, также излучает бета-частицу. Но иттрий имеет очень короткий период полураспада — 64 часа, при расчёте опасности по стронцию автоматически учитывают и иттрий. Сколько было стронция — столько будет и иттрия. Накопления не происходит. Но бета-излучение иттрия опаснее, чем излучение стронция, для живых организмов, и фактически, когда мы говорим об опасности стронция, это не совсем верно. Подразумевается иттрий.
Каково их воздействие на живые организмы?
Стронций находится в одном столбце таблицы Менделеева с кальцием. И живые организмы определяют их как элементы со схожими свойствами: эти вещества накапливаются в костях, в отличие от цезия-137, который (как и калий) накапливается в мягких тканях. А природа предусмотрела отличный способ выведения шлаков из мягких тканей организма — мочеполовая система. Есть такое понятие — период полувыведения из организма. Для цезия это — пара месяцев. Значит, за год он почти полностью из организма выводится.
А для костей такую систему природа не предусмотрела. Поэтому накопленное в них почти никак не выводится. Бета-излучение накопленного в костях стронция воздействует на красный костный мозг — кроветворный орган. При больших дозах накопленный в организме стронций может вызвать рак крови. Речь идёт об очень больших дозах. Такие дозы не получил никто из населения, лишь небольшое число ликвидаторов.
Радионуклиды, стронций в частности, попадают в организм через пищу, с водой, молоком.
В Беларуси более 800 лабораторий занимаются радиационным контролем пищевой продукции. Практически на любом предприятии, которое занимается пищевым производством, есть пункт радиационного контроля. Пункты радиационного контроля существуют в системе Минздрава (санитарно-эпидемиологические учреждения), на крупных рынках.
Накопленный в костях стронций ведёт себя так же, как в природе. Распадается в иттрий, а затем в цирконий. Но концентрация этого вещества в организме микроскопическая.
Где больше всего плутония выпало после Чернобыльской аварии?
Цезий и стронций — осколки деления ядер урана. Но, помимо осколков в реакторе, образуются ядра трансурановых элементов, потяжелее урана. Преобладающую роль играют четыре их вида: плутон-238, плутон-239, плутон-240 и плутон-241. Они образуюся в недрах реактора и были выброшены в атмосферу после аварии. Это тяжёлые вещества: 97% их выпало в радиусе примерно 30 километров вокруг Чернобыля. Это отселённая зона, куда человеку попасть не так-то просто. Три из этих изотопов — 238, 239 и 240 — имеют альфа- излучение. По силе своего воздействия на живые организмы альфа-излучение в 20 раз опаснее, чем бета- и гамма-излучения.
Но вот парадокс: плутоний-241 имеет бета-излучение. Казалось бы, вреда от него меньше. Но именно он во время распада превращается в америций-241 — источник альфа-излучения. Период полураспада плутония-241 — 14 лет. То есть, два периода уже прошло, и три четверти выпавшего вещества превратилось в америций.
Плутония-241 во время аварии на ЧАЭС выпало больше всего — это связано с техническими характеристиками реактора. И вот теперь он превращается в америций-241. Ранее в 30-километровой зоне вокруг реактора и за её пределами америция не было, а теперь он появляется. Его содержание возрастает и за пределами 30-километровой зоны, где трансураны были, но в количествах не превышающих допустимый уровень. И теперь нужно следить, превысит ли содержание америция допустимый уровень или нет.
Америций — 95-й элемент таблицы Менделеева. Синтезирован в 1944 году в Чикаго. Назван в честь Америки подобно тому, как ранее выявленный элемент с похожей внешней электронной оболочкой был назван в честь Европы. Мягкий металл, светится в темноте за счет собственного альфа-излучения. Изотоп америций-241 накапливается в выработанном оружейном плутонии — этим обусловлено наличие альфа-излучения в ядерных отходах. Период полураспада америция-241 — 432,2 года. Провести анализ на содержание америция можно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием. Этим занимаются Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник, Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.
Допустимый уровень
Законодательство америций-241 пока не учитывает, и точные допустимые нормы его содержания в природе не определены. Но они должны быть примерно такие, как и для других изотопов с альфа-излучением. И сейчас мы наблюдаем тревожную ситуацию: в зонах, расположенных близко от реактора, растёт уровень альфа-излучения и возрастают размеры этих зон. Прогноз — к 2060 году америция там станет вдвое больше, чем сейчас там насчитывается всех изотопов плутония вместе взятых. А период полураспада америция — 432 года. Так что эта проблема на долгие-долгие годы.
От облучения снаружи защитит одежда
Проникающая способность альфа-излучения мизерная. Но при условии, что радиация воздействует на организм снаружи. От такого облучения можно укрыться листом бумаги — и бумага вбирает в себя альфа-излучение. Для человека роль такой бумаги выполняет ороговевший верхний слой кожи. Да и одежду надо учесть — ведь никто голый по зоне не бегает. Но есть ещё облучение внутреннее — в случае, если источник альфа-излучения попадает в организм. С пищей, например. И оно уже опасное, так как изнутри организму нечем от него защититься. 80—90% полученных населением доз облучения сегодня, а также связанных с радиацией заболеваний, — результат внутреннего облучения.
Америций накапливается в костях, как и стронций. Это опасный радионуклид.
Радикальный прогноз: вплоть до отселения части Речицкого района
Исследованиями содержания америций в почве и его распространения занимается Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник. Также соответствующим оборудованием располагают Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.
Выявление америция возможно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием. Это длительное и дорогостоящее исследование. Но, если кто-то обратится в указанные выше институции, думаю, там им помогут. В большинстве из названных 800 лабораторий можно определить уровень цезия-137 и калия-40. На стронций исследования делают не везде.
Какие территории Беларуси заражены (или могут быть в последующие годы заражены) америцием?
В отношении этого учёные спорят. Некоторые считают, что ситуация очень серьёзная, и даже часть Речицкого района может попасть в зону заражения. Правда, это только версия. Но в крайнем случае никакие меры не помогут. Только контроль. И, если ситуация будет складываться так, как прогнозируют упомянутые учёные, — вплоть до отселения.
Основные радионуклиды в аварийном выбросе
О том, как изучают уровень содержания америция в почве, «НН» рассказал Вячеслав Забродский, заведующий лабораторией Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Лаборатория имеет американские альфа- и гамма-спектрометры фирмы Canberra, с помощью которых можно исследовать содержание америция и других радиоактивных изотопов в почве и продуктах питания.
Определение уровня гамма-излучения в пробах почвы и донных отложений, рассказал Вячеслав Забродский, это не дорогостоящий процесс. Однако альфа-спектрометрия требует в тысячу раз более точных измерений. Процесс занимает около семи дней и требует дорогостоящих реактивов — анализ одной пробы может стоить сумму около двух миллионов рублей. На вопрос, может ли фермер, который хочет проверить свою продукцию или почву, обратиться в лабораторию, заведующий ответил положительно. Правда, отметил он, никто пока ещё не обращался.
В любой точке заповедника небольшое количество америция в почве присутствует, говорит Забродский. Может он быть и в прилегающих районах. Учёный отмечает, что как последствие ядерных испытаний америций есть в любой точке земного шара. В меньшей концентрации, конечно.
Если америций содержится в почве, почему же не меняется законодательная база, не определены нормы его содержания? Возможно, потому не торопятся, отмечает Забродский, что америций имеет достаточно низкий коэффициент перехода в живые организмы. Связано это с тем, что, например, цезий и стронций — это радиационные аналоги калия и кальция, элементов, которые являются основой биологической жизни. А америций и плутоний, из которого он образуется, воспринимаются организмом как чужеродные элементы. И остаются, таким образом, в почве и в растения не переходят.
И всё же для попадания в человеческий организм этот радиоактивный лежебока шансы имеет. Например, через организмы тех, в чей рацион входит почва.
Учёные провели исследования на диких кабанах. Почва составляет 2% их рациона. Америций, плутоний обнаружили даже в их мышечной ткани. На минимуме возможности обнаружения, но нашли.
Могут ли эти изотопы попасть в организм с дымом?
Маловероятно, отмечает Забродский. «Когда были пожары в Хойниках, мы собирали пробы частиц дыма, сажи. Цезий, стронций в них был, но плутоний, америций — нет, поскольку его нет в древесине».
Весь плутоний выпал на закрытой территории
«Законодательство менять можно и нужно, — говорит начальник управления реабилитации пострадавших территорий Департамента по ликвидации последствий Чернобыльской АЭС Дмитрий Павлов. — Но сначала нужно оценить целесообразность. У нас весь плутоний выпал на закрытой территории, в заповеднике, куда мы не пускаем ни туристов, ни пешие группы. Зачем нормы, применяемые к этой территории, распространять на всю страну?
Да, в заповеднике есть проблема: ядерное топливо во время взрыва выпало в виде дисперсных частиц. И можно подцепить эту частицу на обувь и перенести в любую сторону. Поэтому бывает ситуация, когда в одной точке радиационный фон нормальный, а через пять метров — превышешение в сотни раз».
Но проблема с америцием, считает Павлов, раздувается искусственно: «Никто почему-то не сопоставляет территории распространения америция и самоочищения почв от цезия и стронция — посмотрите, какая там будет разница в площадях. Украина и Россия завидуют нам, ведь мы не бросили эти территории. Мы не имеем столько земли, сколько в России, чтобы можно было их бросить. Там люди живут, работают. Как можно получать там чистые продукты? Например, вносятся удобрения, они подменяют собой имеющийся в почве цезий».
Как измеряется уровень стронция в молоке
Дмитрий Павлов также прокомментировал громкое дело с молоком, взятым на пробу на беларусской ферме в 45 км от Чернобыля. В том молоке, по мнению журналистов Associated Press, было выявлено десятикратное превышение содержания стронция-90.
Исследование того молока, объяснил Дмитрий Павлов, осуществлялось на устройстве MKС-АТ1315 производства беларусского предприятия «Атомтех». Для определения содержания каждого из радиоактивных изотопов требуется особенным образом готовить пробу. Простейший анализ — на цезий-137. Для него достаточно литра жидкого молока, времени на такой анализ требуется 30 минут.
Анализ на стронций требует специальной подготовки пробы. Во-первых, молока должна быть не менее трех литров. Сначала его выпаривают в течение пяти дней, пропускают через специальный фильтр. Потом сухое вещество, остающееся на фильтре, сжигают. И из трех литров молока выходит пара десятков граммов сожженного вещества. В нем-то устройство и определяет уровень содержания стронция, а потом с помощью расчетных таблиц рассчитывается содержание радионуклида в исходных трех литрах молока.
Анализ на стронций тогда даже не проводился, но в протоколе измерений, который получили на руки журналисты, устройство автоматически выдало цифры по всем возможным на нем измерениям. По стронцию-90 и калия-40 это цифры произвольные, совершенно случайные, объясняет Дмитрий Павлов.