Л.И. Баюров
Курс лекций по сельскохозяйственной радиологии
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 112 с.

Лекция 4. Источники ионизирующего излучения

2. Искусственные источники излучения

С момента получения искусственных радионуклидов, использующихся в военных и мирных целях на Земле появилось много искусственных источников излучения. Особенно большое воздействие на окружающую среду внесли те радионуклиды, которые стали результатом использования и испытания ядерного оружия на Земле. За счет использования атомной энергии в ходе второй мировой войны и в послевоенное время естественный радиоактивный фон повысился за счет попадания в биосферу искусственных источников радиации. В качестве ядерного «горючего» используются изотопы U²³³, U²³⁵ и Pu²³⁹.

Атомные бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки, состояли из двух докритических масс урана-235, которые при соединении превысили критическую массу. Критическая масса — это такое количество оружейного изотопа, при котором нейтроны, выделяющиеся при самопроизвольном делении ядер, не вылетают наружу, а попадают в соседние ядра и вызывают их искусственное деление. Критическая масса металлического урана-235 составляет 52 кг. Это шар диаметром 18 см. Критическая же масса металлического плутония-239 — 11 кг (по некоторым публикациям — 9 и даже 6 кг). Это шар диаметром приблизительно 9-10 см.

Но сейчас они затерялись бы в огромных ядерных арсеналах сверхдержав как ничтожные мелочи. Если тротиловый эквивалент бомбы, сброшенной на Хиросиму, составлял 13 килотонн, то взрывная мощь крупнейших ядерных ракет, появившихся в начале 90-х годов прошлого столетия, например отечественной стратегической ракеты СС-18 достигает 20 мегатонн (млн. т), т.е. примерно в 1540 раз больше.

Из всей выделившейся энергии при взрыве 50 % расходуется на образование ударной волны, 35% — на световое излучение, 10% — на проникающую радиацию и 5% — на образование радиоактивных продуктов взрыва. Последние представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов с массовым числом от 85 до 148 (от цинка до гадолиния) и в основном являются источниками b-излучения. Кроме дочерних элементов происходит также выброс в атмосферу не прореагировавших атомов урана или плутония, отличающихся a-активностью.

В течение первых суток после взрыва уровень радиоактивности на местности снижается примерно в два раза.

При взрыве все нуклиды за счет огромной температуры переходят в газообразное состояние в атмосферу, где, остывая, образуют мелкодисперсные аэрозоли, способные легко перемещаться с воздушными потоками и выпадать на поверхность земли и взаимодействуют с ядрами ряда элементов почвы и воды. В результате этого происходит не только радиоактивное загрязнение местности, но также возникает наведенная радиоактивность.

В период моратория на ядерные взрывы разный период полувыведения радионуклидов из атмосферы обусловлен различием их фракционирования при подъеме огненного шара и забросом в стратосферу на разную высоту. Цепная ядерная реакция происходит в считанные секунды и приводит к выделению огромного количества энергии:1 кг урана-235 эквивалентен 20 тыс. т тротила! Таким образом, сейчас у человечества имеется два делящихся, оружейных изотопа: уран-235 и плутоний-239.

В ряде технологически развитых стран альтернативой традиционным тепловым электростанциям, сжигающим мазут, природный газ или угольную пыль, являются атомные электростанции, утилизирующие энергию распада изотопов тяжёлых элементов (урана-235, урана-233 и плутония-239). Все атомные электростанции мира производят примерно 375 ГВт электроэнергии.

Первая атомная электростанция была построена в 1960 году. К 1970 г. их было 116, к 1980 г. — 135, а к 1990 г. — уже 328. Максимальное число атомных электростанций было введено в строй в середине 70-х годов.

По данным МАГАТЭ в 2001 году в мире действовали 438 атомных реакторов, а 31 реактор находился в стадии строительства или на модернизации. В России сегодня работает девять АЭС, на которых эксплуатируется 29 реакторов. В 1999 г. российские АЭС произвели 122 млрд. кВт/ч электроэнергии, что составило 14% от общего объема ее производства.