Оценка вклада 137Cs и 40К в суммарную бета-активность 90Sr в пробах почвы отобранной на Семипалатинском (стр. 2 из 10)

Полигон является сложным научно-исследовательским комплексом. Структурно он состоит из базового городка – Курчатов с лабораторно-экспериментальной базой и большого количества опытных площадок, наиболее крупными из которых являются: площадка "Балапан" (ПСК – полевой сейсмический комплекс), площадка "Г" (ГГС – горный сейсмический комплекс в горном массиве Дегелен) и площадка "Ш" ("Опытное поле").

Таблица 1 – Краткие сведения о ядерных испытаниях, проведенных 1949-1989гг. на Семипалатинском полигоне, их тротиловом эквиваленте и количестве радионуклидов, выброшенных в окружающую среду

Вид испытания	Количество испытаний (взрывов)	Тротиловый эквивалент, Мт	Количество радионуклидов, выброшенных в атмосферу в период испытаний, МКи
			Cs-137	Sr-90	Pu-239,240
Наземные	30	0,6	0,056	0,035	0,006
Воздушные	86	6,0	0,200	0,12	0,020
Подземные в том числе:в штольнях,в скважинах	340 (491)209 (304)131 (187)	11,1	0,020	0,010	0
Итого	456 (607)	17,7	0,28	0,17	0,026

Количество 90Sr, выброшенного в атмосферу, примерно в 1,5-1,7 раза меньше, чем 137Cs. К настоящему времени (более чем через 35 лет после окончания испытании в атмосфере) осталось 40-42 % ядер 90Sr и 42-44 % ядер 137Cs. Загрязнение по 90Sr в виде аэро-гамма-съемки представленно в приложении 1.

По результатам анализа закономерностей образования радиоактивного загрязнения окружающей среды было установлено, что распределение радиоактивных продуктов в разных средах после воздушных и наземных испытаний ядерных зарядов происходит неодинаково.

Так при наземных взрывах основная доля радиоактивных веществ (РВ) выпадает в районе воронки и на ближнем (локальном) следе, что приводит к сильному радиоактивному загрязнению окружающей среды, при этом дозы излучения на местности до полного распада РВ могут составлять 100 и более Грей (рисунок 2).

Рисунок 2 – Основные следы радиоактивных выпадений, образованные при ядерных взрывах на СИП

До сих пор недостаточно изучены ветровая эрозия и перенос радиоактивных частиц почвы ветром, движение грунтовых вод и диффузионные процессы из воронок и полостей ядерных взрывов и других очагов заражения. Обращает внимание на себя большая концентрация 137Cs, 241Аm, а значит и 90Sr, плутония в воронках ядерных взрывов, что говорит о сохраняющейся опасности для радиологической обстановки.

Радиоактивные загрязнения на испытательной площадке "Дегелен" в основном обусловлены подземными ядерными взрывами.

Масштаб загрязнения подземными ядерными взрывами зависит от механизмов переноса радиоактивности в окружающей среде. К основным механизмам переноса активности относятся следующие:

вынос образовавшихся радиоактивных продуктов под действием ядерных взрывов в верхние слои атмосферы;

напорное истечение радиоактивных веществ из полости взрыва под действием избыточного давления;

конвективное движение нагретых от тепла взрыва газов в поле тяжести Земли;

ветровой перенос радиоактивной пыли в приземном слое воздуха;

1.2 Основные сведения об испытательных площадках

1.2.1 Площадка "Дегелен"

Горный массив "Дегелен" расположен на северо-восточной окраине Центрально Казахского мелкосопочника и юго-западной части бывшего СИП, занимая площадь около 350 км2.

Радиоэкологическая обстановка горного массива "Дегелен" сложилась, в основном, под воздействием ядерных взрывов в штольнях. Всего в 181 штольне было проведено 209 ядерных взрывов. При этом в 10 штольнях ядерные взрывы не состоялись. Радиоактивное загрязнение дневной поверхности обусловлено, в основном:

– прорывом паро-газовых продуктов взрывов через забивочные комплексы с выходом их на дневную поверхность через порталы штолен;

– миграцией радионуклидов с штольневыми водами;

– бесконтрольной хозяйственной деятельностью.

По результатам проведенных измерений МЭД и плотности поверхностного загрязнения β-излучением радиационная обстановка на приустьевых участках штолен выглядит следующим образом:

– на 125 штольнях МЭД составляет до 60 мкР/час (из них на 68 - до 33 мкР/час);

– на 41 штольне - от 60 до 1000 мкР/час;

– на 9 штольнях - от 1000 до 2900 мкР/час;

– на 6 штольнях - более 2900 мкР/час.

Измерение плотности поверхностного загрязнения β-излучателями показал, что минимальным значением характеризуется приустьевой участок штольни № 420 (3 част/мин*см2). Максимальное значение обнаружено на штольне № 810 –27000 част/мин*см3. В целом, 181 штольня по плотности поверхностного загрязнения β-излучателями распределились следующим образом:

– на 131 штольне - до 200 част/мин*см3;

– на 35 штольнях - от 200 до 2000 част/мин*см3;

– на 15 штольнях - от 2000 до 10000 част/мин*см3

Из числа наиболее загрязненных штолен наиболее высокий уровень радиационного загрязнения приходится на штольни с водопроявлениями. Такие штольни расположены практически во всех частях горного массива "Дегелен" и оказывают непосредственное влияние на загрязнение прилегающих территорий. Анализ результатов исследований позволяет сделать предположение, что нарушение структуры горных пород при ядерных взрывах, а также продолжающиеся образования новых трещин горного массива привели к изменению направления движения трещинных вод. Эти воды выносят радионуклиды на дневную поверхность и будут длительное время участвовать в формировании радиационной обстановки горного массива [2].

Вода из штолен поступает в систему ручьёв горного массива "Дегелен" и может выносить радионуклиды за его пределы.

Растительность горного массива «Дегелен» представлена типично степными сообществами, включающими более 200 видов высших растений.

1.2.2 Площадка ²Балапан²

Исследовательская площадка "Балапан" – одна из самых значительных по объему и масштабности выполняемых работ. Она предназначалась в первую очередь для осуществления испытаний ядерного оружия в скважинах с максимальной пороговой мощностью до 150 килотонн.

Скважина – это вертикальная выработка, частично имеющая обсадку трубами различного диаметра, ниже открытый ствол диаметром 900 мм. Глубина скважины достигала 1500 м.

Испытываемый заряд опускался в нижнюю часть скважины на специальной колонне, состоящей из труб различного диаметра. Одновременно с зарядом в скважину опускалась приборная подвеска, на которой размещались датчики измерения параметров взрыва, которые с помощью кабельных линий были связаны с регистрирующей аппаратурой. Контрольно-измерительная аппаратура располагалась на поверхности в передвижных комплексах на безопасном удалении от боевой скважины.

После спуска заряда производилась забойка скважины на всю глубину. Конструкция забивочного комплекса представляла собой сочетание силовых и технологических элементов: цементных пробок и участков щебеночной засыпки.

Параллельно с основными задачами на площадке выполнялись и ряд военно-прикладных работ в области механики, физики горения, моделирования землетрясений, определение сейсмостойкости зданий и сооружений, отработка методик тушения нефтяных фонтанов.

Последний подземный ядерный взрыв на Семипалатинском полигоне был проведен в одной из скважин на площадке "Балапан" 19 октября 1989 г.

На испытательной площадке "Балапан" расположены не только скважины, в которых проводились подземные ядерные взрывы, а также и полевой сейсмический комплекс, на территории которого размещались шахтные пусковые установки для межконтинентальных ракет.[1]

1.2.3 Площадка "Опытное поле"

Большое значение уделяется изучению радиоэкологической обстановки на площадке "Опытное поле". На территории "Опытного поля" всего было проведено 116 ядерных испытаний. Из них воздушных - 86, наземных - 30. В результате сложилась очень сложная радиоэкологическая обстановка. Большую радиационную опасность среди радиоактивных загрязнителей "Опытного поля" несут на себе так называемые "горячие частицы", образующиеся в большом изобилии и разнообразии при проведении атмосферных ядерных взрывов. Эти частицы представляют собой монолитные агрегаты, состоящие из непрореагировавшего ядерного топлива, часто с примесью элементов его конструкции и горных пород, активированных при реакции деления. Попадание в организм такой "горячей частицы" обусловливает большую дозу внутреннего облучения в месте её отложения. Сказанное выше усугубляет наличие пыльных бурь, характерных для этого региона. В непосредственной близости от "Опытного поля" находятся пункты водопоя скота, зимовки.

К настоящему времени было проведено обследование радиоэкологической обстановки методом маршрутной съемки. Маршруты начинались с эпицентра наземных ядерных взрывов и радиально расходились в 8-ми направлениях по сторонам света. Маршруты располагались как можно ближе к осям основных дозообразующих следов. Базовым источником информации являлась аэро-гамма-спектрометрическая съемка (Приложение 1).

По результатам полевых радиометрических измерений можно отметить, что значения радиационных параметров на расстоянии 2 км от эпицентра и далее по лучам меняются незначительно:

северный след, северо-восточный, восточный и северо-западный отличаются незначительно - МЭД от 13 до 28 мкР/час, плотность поверхностного загрязнения β-излучателями - от 3 до 34 част/мин*см3;

юго-восточный след - МЭД от 10 до 40 мкР/час, плотность поверхностного загрязнения β -излучателями - от 2 до 80 част/мин*см3;

южный след - МЭД от 14 до 32 мкР/час, плотность поверхностного загрязнения β -излучателями - от 4 до 240 част/мин*см3;