Распределение долгоживущих радионуклидов по территории Гомельской области

0
107
распределение радионуклидов на Гомельщине

Истечение высокорадиоактивной газоаэрозольной струи из активной зоны Чернобыльского реактора продолжалось в тече­ние 10 суток. С целью ликвидации аварии в активную зону реак­тора вносился целый ряд материалов и соединений, которые то­же возгонялись тепловыми потоками [1].

Разные физико-химические условия образования аэрозолей и газообразных продуктов в поврежденном реакторе и метеоро­логические условия переноса воздушных масс в различные пери­оды времени развития аварии предопределили пространствен­ную неоднородность радионуклидного состава выпадений на ближнем следе.

Различия в составе выпадений были вызваны в основном сле­дующими причинами:

  • первичное фракционирование радионуклидов; наличие в газоаэрозольных выбросах «горячих» частиц раз­ной степени дисперсности;
  • различная степень выгорания топлива в разных зонах реак­тора;
  • вторичное фракционирование в процессе переноса аэрозолей с воздушными массами.

Изотопный состав выпадений и почв различался в зависимо­сти от расстояния и направления от источника выброса в секто­рах “Юг”, «Запад”, “Север”.

Результаты исследований, проведенных после аварийного выброса ЧАЭС, показали, что радиоактивные выпадения (РВ) представлены двумя компонентами — топливной и конденсацион­ной, а загрязнение территории РВ представляет собой суперпози­цию следов двух указанных компонентов, причем их соотношение зависит от направления и расстояния от точки выброса [2]. Наличие различных физико-химических форм выпадений, неопреде­ленность их соотношения на различных следах выброса и дина­мика трансформации в почвах в связи с различными физико-хи­мическими характеристиками, минералогическим и водным ре­жимом последних предполагает различную стабильность (мигра­ционную способность и биологическую доступность) радионук­лидов аварийного выброса

Территория “дальних» следов выброса характеризуется за­грязнением конденсационной компонентой выпадений РВ, пред­ставленной в основном изотопами Cs. Эти выпадения по физико­химическим свойствам, прежде всего по растворимости, имеют высокое сходство с глобальными выпадениями РВ.

Территория “ближних” следов выброса характеризуется су­перпозицией двух компонент выпадений — конденсационной и топливной, представленной твердофазными выпадениями раз­личного дисперсного состава с матрицей преимущественно из оксидов урана, содержащими большой спектр продуктов деле­ния, включая Cs-134,137, Sr- 90, Се-144, Ru-106, изотопы плутония, трансплутониевые элементы и др., с различным их соотношением в различных участках следов [3].

В настоящее время наибольшую радиобиологическую значи­мость из всех радионуклидов имеют Cs-137, Sr-90 и изотопы плу­тония. Уровень загрязнения почвенного покрова Sr-90 и изотопа­ми плутония сравнительно быстро убывает с расстоянием. Боль­шая часть этих нуклидов находилась в составе частиц топливной матрицы, в то время как изотопы Cs имели, по всей вероятности, “возгоночное” происхождение и распределены по поверхности аэрозольных и почвенных частиц С учетом разнонаправленности изменений вклада долгоживущих Cs-137 и Sr-90 в общую актив­ность почвы, соотношение данных нуклидов в пределах ближнего следа может изменяться до 2-х порядков.

При статистической обработке данные о плотности загряз­нения территории Гомельской области группировали по районам, рассчитывали основные статистические показатели по каждому району, после чего полученные данные группировали по секторам, и по отношению к источнику выброса Были выделены три сектора северо-запад”, “север” и «северо-восток”. В пределах одного сек­тора результаты группировали в зависимости от расстояния от источника выброса с интервалом в 50 км. Территориальная струк­тура Гомельской области позволила корректно выделить в от­дельные группы районы области без разбивания их на отдельные секторы, так как до 80 % площади районов укладывается в тот или иной интервал расстояния от реактора.

Распределение Cs-137 по территории Гомельской области от­личается большой пятнистостью, мозаичностью, неравномерно­стью. В пределах одного населенного пункта плотность загрязне­ния может варьировать в пределах порядка. Еще большая нерав­номерность загрязнения отмечается на сельхозугодиях. В насто­ящее время имеется достаточно обширная информация о плотно­сти загрязнения территории Cs-137. В таблице 1 приведены ре­зультаты статистической обработки значений плотностей за­грязнения территории Гомельской области Cs-137 по данным Главгидромета РБ с учетом подворного обследования населен­ных пунктов.

Из таблицы видно, что средние значения плотности загряз­нения изменяются в зависимости от расстояния и от направления от источника выброса. При этом, по сектору “Запад” наблюдается прямая зависимость от расстояния от реактора, тогда как в секторе ”Восток” эта зависимость практически обратная. Это объяс­няется тем, что большая часть Cs-137 была сосредоточена на по­верхности аэрозольных частиц, которые переносились на боль­шие расстояния и их преимущественное распределение в направ­лении северо-восток определено направлением ветра в период активного выброса аэрозолей из реактора За счет этого сформи­ровалась большая область загрязнения Cs-137 на севере Гомель­ской области, а также на территории Могилевской и Брянской областей, называемая “северо-восточным следом”. Наличие на территории этого следа населенных пунктов с плотностью загряз­нения свыше 555 кБк/м свидетельствует о высокой степени фракционированности выпадений, «летучести” изотопов цезия

Обращает на себя внимание размах значений плотности за­грязнения Cs-137 в пределах одного района. Так, максимум отли­чается от среднего в 2,5 -3 раза, тогда как значение 90 % квантиля отличается от среднего в 1,5-2 раза.

Таблица 1

Распределение Са-187 по территории Гомельской области, кБк/м2 

  Район Среднее Медиана min шах   Квантили    
Расстояние от ЧАЭС, км           25% 75% 84% 90%  
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  
50-100 Наровлянский 673 Северо-запад

577          111

2405 385 884 973 1199  
  Ельский 206 218 37 792 144 355 429 488  
  Мозырский 63 52 7 184 30 51 104 130  
100-150 Лельчицкий 104 89 26 418 56 111 163 178  
  Петриковский 22 22 2 70 15 26 30 30  
150-200 Житковичский 41 33 2 155 2 56 74 100  
>50 Брагинский 699 Север

540

44 1691 107 551 829 995  
50-100 Хойникский 881 418 67 2390 163 784 1047 2091  
100-150 Речицкий 63 56 19 192 37 78 96 111  
  Калинковичский 59 41 7 229 26 70 122 148  
  Светлогорский 26 19 7 255 15 26 30 33  
150-200 Октябрьский 11 7 2 26 7 И 15 19  
  Жлобинский 41 30 7 152 19 52 81 93  
  Рогачевский 133 74 11 466 33 244 266 292  
50-100 Лоевский 67 Северо-восток

41                 7

481 26 52 100 155
100-150 Гомельский 48 30 2 185 15 78 96 111
  Добрушский 278 56 2 1828 15 363 688 962
150-200 Б.-Кошелеве кий 211 126 19 1972 78 244 300 407
Ветковский 622 459 100 1813 270 844 1151 1254
  Чечерский 496 .311 115 1928 248 608 988 1065
  Кормянский 411 307 155 1824 255 485 677 803
                                     

 

Для оценки распределения Sr-90 по территории Гомельской области использовали данные Главгидромета РБ 1994 рода о плотности загрязнения радиостронцием населенных пунктов без учета плотности загрязнения сельхозугодий, лесов и т.д.

В таблице 2 приведены результаты статистической обработ­ки информации о плотности загрязнения радиостронцием терри­тории Гомельской области.

Из таблицы видно, что в целом Sr-90 распределен по террито­рии области более равномерно, чем Cs-137, причем, плотности загрязнения свыше 111 кБк/м2 встречаются только в Наровлян- ском и Хойникском районах, что свидетельствует об обеднении состава выпадений Sr-90 по отношению к Cs-137 уже на расстоя­нии до 100 км от реактора.

На процессы пространственного переноса радиоактивных аэрозолей повлияли определенные факторы, среди которых в дальней зоне выпадений (свыше 100 км) в первую очередь следует учитывать вторичное фракционирование нуклидов в процессе ветрового переноса. Так зона свыше 100 км от реактора имеет плотности загрязнения 1,5 — 26 кБк/м2. При этом имеются отдель­ные пятна с максимумом до 74 кБк/м2. Это свидетельствует о наличии некоторой пятнистости, мозаичности загрязнения. При­чем, максимальные плотности загрязнения отдельных пятен на территории северо-восточного следа не превышают величины 111 кБк/м2.

Что касается ближней зоны выпадений (до 100 км от источ­ника выброса), то имеющиеся здесь значения плотности загряз­нения отдельных населенных пунктов свидетельствуют о преиму­щественном выпадении Sr-90 в зоне, прилегающей к так называ­емой 30-км зоне. Кроме того, на территории Брагинского, Наров- лянского и Хойникского районов имеются выпадения Sr-90 в виде частиц диспергированного топлива и так называемых “горячих» частиц [4]. При размахе выборки 7,4-666 для Брагинского, 15-925 для Хойникского и 7,4-289 для Наровлянского интерквартильный размах этих выборок составляет соответственно: 30-67; 37-74 и 19-44, а 84 % квантиль составляет соответственно: 93, 115 и 74 кБк/м2. Таким образом, доля населенных пунктов с плотностью загрязнения Sr-90 свыше 111 кБк/м2 не превышает для этих рай­онов 10-15 %.

Таблица 2

Распределение Sr-90 по территории Гомельской области, кБк/м2

Расстояние от ЧАЭС, км Район Среднее Медиана min mах Квантили  
      25 % 75 % 84% 90%  
1 2 S 4 5 6 7 8 9 10  
50-100 Наровлянский 44,4 Северо-запад

25,9         7,4

289 18,5 44,4 70,3 85,1  
  Ельский 11,1 7,4 2,2 29,6 7,4 14,8 14,8 18,5  
  Мозырский 3,3 1,9 0,7 14,8 1,9 3,7 3,7 7,4  
100-150 Лельчицкий 7,4 3,7 1,1 18,5 3,0 7,4 7,4 11,1  
  Петриковский 1,5 0,7 0,4 8,1 0,7 2,2 2,6 3,3  
150-200 Житковичский 1,5 0,7 0,4 4,1 0,7 1,9 2,6 3,0  
>50 Брагинский  

 

62,9

Север

37,0

 

 

7,4

 

 

30,7

 

 

29,6

 

 

66,6

 

 

92,5

 

 

126

 
50-100 Хойникский 122,1 37,0 14,8 55,5 37,0 74,0 115 311  
100-150 Речицкий 11,1 11,1 3,7 29,6 11,1 14,8 18,5 18,5  
  Калинковичский 3,7 2,6 0,7 25,9 1,5 3,7 7,4 11,1  
  Светлогорский 3,0 2,6 0,4 11,1 2,2 3,7 3,7 3,7  
150-200 Октябрьский 1,1 0,7 0,4 3,0 0,7 1,5 2,2 2,2  
  Жлобинский 2,2 1,9 0,4 11,1 1,1 3,0 3,3 4,4  
  Рогачевский 3,3 2,6 0,4 22,2 1,5 4,1 4,8 6,3  
50-100 Лоевский 11,1 Северо-восток

7,4              2,2

37 7,4 14,8 18,5 22,2
100-150 Гомельский 7,4 7,4 0,4 26 3,7 11,1 11,1 14,8
  Добрушский 14,8 7,4 1,1 59 2,2 25,9 40,7 51,8
150-200 Б.-Кошелевский 7,4 7,4 0,4 48 3,0 7,4 11,1 14,8
  Ветковский 25,9 22,2 0,4 74 11,1 33,9 37,0 40,7
  Чечерский 14,8 11,1 1,9 48 7,4 22,2 29,6 33,3
  Кормянский 7,4 7,4 3,0 7,4 7,4 11,1 11,1 14,8
                                   

Статистический анализ распределения изотопов Pu по тер­ритории Гомельской области показал, что локальные “пятна” с плотностью загрязнения свыше 37 кБк/м2 имеются на территории Хойникского района (максимальное значение — 48 кБк/м2). Сле­дует отметить, что приведенные значения плотности загрязнения имеются в 9 населенных пунктах, непосредственно прилегающих к 30-км зоне. Загрязнение изотопами Pu территории южных рай­онов Гомельской области обусловлено выброшенным в атмосферу диспергированным веществом тепловыделяющих элементов ре­актора, состоящим, в основном, из нефракционированной смеси топлива. Эти частицы образовывались в результате механическо­го (дробление взрывом) и/или термического (отжиг) разрушения таблеток топлива. Кристаллическая решетка таких частиц проч­но связывает осколочные и трансурановые нуклиды [5]. В литературе такие аэрозольные частицы с высокой удельной активно­стью получили название “горячих” частиц.

Выводы

  1. Большая часть Cs-137, выпавшего на территории Гомель­ской области, была сосредоточена на поверхности аэрозольных частиц, которые переносились на большие расстояния и их пре­имущественное распределение в направлении северо-восток оп­ределено направлением ветра в период активного выброса аэро­золей из реактора. За счет этого сформировалась большая об­ласть загрязнения Cs-137 на севере Гомельской области, а также на территории Могилевской и Брянской областей, называемая “северо-восточным следом”.
  2. Sr-90 распределен по территории области более равномер­но чем Cs-137, причем, плотности загрязнения свыше 111 кБк/м2 встречаются только в Брагинском, Наровлянском и Хойникском районах, где доля населенных пунктов с плотностью загрязнения Sr -90 свыше 111 кБк/м2 не превышает для этих районов 10-15 %.
  3. Загрязнение изотопами Pu территории южных районов Гомельской области обусловлено выброшенным в атмосферу дис­пергированным веществом тепловыделяющих элементов реактоpa, состоящим, в основном, из нефракционированной смеси топ­лива. Плотности загрязнения свыше 37 кБк/м2 имеются только на территории 9 населенных пунктов Хойникского района (макси­мальное значение — 48 кБк/м2).

Литература

  1. Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последст­виях, подготовленная для МАГАТЭ. // Атом, энергия. — 1986. Т.61вып. 5. — С. 301-820
  2. Израэль Ю.А, Петров В.Н., Авдюшин С.И. и др. Радиоактив­ные загрязнения природных сред в зоне аварии на ЧАЭС //Метеоро­логия и гидрология,—N 2.-С.5-18.
  3. С.ЮАнтропов, АП. Ер милов, С.А. Ермилов, Н.А Комаров. Особенности мониторинга стронция-90. //АНРИ (Специализирован­ный бюллетень по радиационной экологии), М.1994,С.22- 29.
  4. Лощилов Н.А. Кашпаров В.А, Юдин Е.Б., Процак В.П Фрак­ционирование радионуклидов в Чернобыльских топливных горячих частицах // Радиохимия,-1992,-Т.34, N -С. 125-133.
  5. Дубасов Ю.В., Кривохатский А.С., Савоненков В.Г., Смирно­ва ЕА Разновидности топливных частиц в выпадениях ближней зоны Чернобыльской АЭС // Радиохимия, — 1992 -Т. 34, N -С. 102-103.


Авторы:
Р.И. Погодин, О.М. Храмченкова
Источник: Проблемы экологии и природопользования в Гомель­ском регионе / Под. ред. проф. Валетова ВБ./ — Мн, 1996. — 226 с. Ст. 6-15.