факты, позволяющие провести такую оценку. Научный комитет по действию атомной радиации при ООН провел такую оценку и изложил ее в своем последнем докладе Генеральной Ассамблее ООН, представленном осенью 1977 г.
Каково же истинное положение дел? Чтобы яснее его себе представить, вспомним, что производство электроэнергии за счет ядерного деления слагается из следующих этапов:
1) получение урановой руды;
2) выделение из нее урана, обогащенного изотопом U-235;
3) работа атомных реакторов, дающих энергию;
4) переработка отработанных твэлов с целью получения плутония — нового ядерного горючего;
5) транспорт и хранение радиоактивных отбросов производства.
Рассмотрим последовательно все этапы производства атомной электроэнергии с точки зрения загрязнения окружающей нас среды радионуклидами в местном и глобальном масштабах.
Добыча урановой руды
и ее первичная обработка
Урановую руду добывают в горных районах Канады, Франции, Советского Союза, США, Южной Африки и в ряде других стран в шахтах и открытым способом. Урановая руда содержит не более 0,2 % урана, и обычно на месте добычи она проходит первичную обработку по обогащению ураном. В результате получают урановые концентраты, которые транспортируются на специальные обогатительные заводы.
Урановая руда, как правило, содержит и другие радионуклиды, в том числе радий-226, торий-230 и 234, свинец-210, полоний-210. Часть из них уходит с урановым концентратом, а часть остается в отходах на месте первоначальной переработки руды. Небольшое количество попадает в промывные воды. Газообразный радон (п. п. 3,8 дня) поступает в атмосферу.
При добыче руды и ее первоначальной обработке не происходит образования, т. е. увеличения, количества радионуклидов. Идет лишь извлечение естественно находящихся радиоактивных веществ на поверхность Земли. Часть их остается в отвалах первично обработанной руды на месте ее добычи. Конечно, в этом районе фон естественной радиоактивности повышается. При размалывании руды образуется небольшое количество радиоактивной пыли, поступающей в воздух и, как — правило, полностью оседающей на расположенной поблизости от рудника территории (десятки километров).
Так как добыча и первоначальная обработка руды происходят в горных районах, удаленных от населенных мест, то местное повышение радиоактивности не вносит ощутимого вклада в облученность населения Земли. Радиоактивные отбросы, как правило, засыпают землей. Захоронение на глубину в 1 м уже в два раза снижает количество поступающего в воздух радона.
Конечно, работа в урановых шахтах относится к профессионально вредному труду, что в первую очередь обусловлено повышенным содержанием радона в туннелях шахт. Усиленная вентиляция, максимальное использование механических устройств для добывания руды, сокращение рабочего времени и другие мероприятия снижают профессиональную вредность. Количество населения, работающего в шахтах, ничтожно мало по сравнению с населением нашей планеты. Таким образом, добыча урановой руды не несет опасности человечеству.
Второй этап — выделение урана из руды — происходит на урановых обогатительных заводах. Дробление руды, промывание, извлечение урана кислотой и его химическое осаждение характерны для любой горнорудной промышленности и при соблюдении правил санитарной безопасности, автоматизации производства и обработки жидких стоков не угрожают радиоактивным загрязнением внешней среды. Специальное внимание санитарного надзора должно быть направлено на правильное удаление и хранение отбросов переработанной руды.
Только около 1 % всей руды утилизируется заводом, а 99 % выбрасывается в отвалы. Эти отвалы хотя и обеднены ураном, как правило, богаты дочерними продуктами его распада: радием-226, свинцом-210 и другими радиоактивными элементами, выделяющими при своем распаде газообразный радон. Обследование, проведенное в 1971 г. в США, показало, что количество этих отходов за 1969 г. достигало огромных цифр — 83 млн. т. Недостаточное внимание к их хранению привело в отдельных районах к местному облучению значительных групп населения. Так, например, в Колорадо, в районе Гранд Джанкшн, где расположены мощные урановые заводы, какие-то дельцы предложили использовать отходы урановой руды в качестве материала — заполнителя для строительства жилых домов. За 1952–1966 гг. было построено около 3 тыс. зданий из брикетов, содержащих отбросы урановой руды. Обследование воздуха в этих зданиях, проведенное в 1971 г., показало значительно более высокое содержание в нем радона. В большинстве обследованных домов содержание радона было в 10 раз, а в некоторых (хуже вентилируемых) даже в 100 раз выше нормы. Расчеты показали, что люди, живущие в этих зданиях, за год будут получать дополнительную дозу облучения легких от 2 до 20 рад.
Некоторые заводы в начале своей деятельности безответственно спускали радиоактивные отходы в реки. Так, в 1958 г. в водах реки Колорадо (США) ниже того места, где расположены урановые заводы, было отмечено в 400 раз более высокое содержание радионуклидов по сравнению с нормой. Предпринятые в 1962 г. меры привели к резкому снижению радиоактивных отходов. Измерения, проведенные в 1967 г., показали нормальное их содержание в водах этой реки.
Правильная технология замкнутого цикла, неглубокое захоронение отвалов показали, что уже на расстоянии 0,8 км от завода нельзя обнаружить отклонений от нормы в радиоактивности окружающей среды. Таким образом, и заводы по обогащению и получению концентратов урана при правильной организации и применении мер санитарного контроля не являются источником глобального радиоактивного загрязнения биосферы и не представляют реальной опасности для населения нашей планеты.
Концентрация, очистка урана
и его обогащение ураном-235
Концентраты урана, полученные на обогатительных заводах, поступают на специальные химические заводы, где получают чистый металлический уран (или его окись U3O8) и обогащают изотопом — ураном-235. Природный уран — уран-238 — содержит лишь 0,7 % изотопа урана-235. Для производства урановых стержней, применяемых в легководных реакторах, требуется обогащение содержания урана-235 до 2–4 %. Для этого уран химически превращают в летучее соединение — фторид урана (UF6), которое пропускают через пористые барьеры для частичного разделения изотопов урана вследствие различной скорости диффузии. Чтобы повысить концентрацию урана-235 с 0,7 до 4 % требуется около 1700 таких барьеров.
Эта сложная химическая и физическая переработка урана оборудуется, как и многие вредные химические производства, по принципу замкнутого цикла, т. е. без выпуска в окружающую среду вредных перерабатываемых веществ. Обогащенный ураном-235 фтористый уран вновь превращается в окись урана или металлический уран, из которых и изготовляются урановые стержни, поступающие для зарядки реакторов атомных электростанций.
Работа атомных электростанции
Если все предыдущие этапы производства атомной энергии заключались в очистке и изменении состояния уже имеющихся в природе радиоактивных нуклидов, то дело принципиально меняется, когда в действие вступают силовые ядерные реакторы, в недрах которых происходит распад ядер урана с освобождением огромных количеств энергии и образованием большого количества радиоактивных веществ. Именно атомные реакторы, появившиеся в середине нашего столетия, в ближайшем будущем покроют нашу планету густой сетью и в корне изменят всю радиоактивную обстановку на Земле.
Действительно, в течение миллионов лет существования Земли в ее породах шел только распад радиоактивных веществ. В середине нашего столетия
