Невидимые лучи вокруг нас - Александр Михайлович Кузин Страница 11

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