Распределение долгоживущих радионуклидов по территории Гомельской области

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 

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

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.