Экологические проблемы военной деятельности в мирное время

реферат

1. Экологические проблемы сокращения ядерного оружия и обезвреживания радиоактивных отходов

К середине 80-х гг. прошлого века -- пику гонки ядерных воору-жений -- две сверхдержавы -- СССР и США накопили гигантские арсеналы атомного и термоядерного оружия: около 18 млрд т в тротиловом эквиваленте (А.М. Рябчиков, 1987 г.), что составляло более 3 т на каждого жителя планеты. В разгар самого острого противостояния число ядерных боеголовок достигло 56400, причем мощность каждой из них была в среднем в 25 раз больше бомбы, взорванной над Хиро-симой (около 13 кт). С учетом количества ядерного оружия еще трех держав (Франции, Англии и Китая) общая численность боеголовок составляла около 60 тыс.

Взрывная мощность накопленного ядерного оружия, по подсче-там специалистов, более чем в 1000 раз превышала взрывную мощ-ность всех боеприпасов, использованных во время второй мировой войны (около 7 млн т), а также боевых действий в Корее и Вьетнаме (более 10 млн т) вместе взятых. В ходе указанных войн, как извест-но, погибло 44 млн человек. Ныне признается, что три страны (США, Россия и Китай) обладают возможностью многократного взаимного гарантированного уничтожения.

Крайне опасным является то, что ядерное оружие медленно, но неуклонно расползается по планете. К пяти странам -- обладатель-ницам этого ОМП в 1998 г. присоединились Индия и Пакистан, проведшие серию испытаний. Есть все основания полагать, что об-ладают ядерным оружием Израиль, ЮАР и некоторые другие госу-дарства.

Испытания ядерного оружия: масштабы и экологические последствия. Из материалов ООН известно, что с 1945 по конец 1987 г. на нашей планете было проведено 1741 ядерное испытание, из них 899 взрывов осуществили США (по другим данным -- 919), 620 -- СССР, 151 -- Франция, 41 -- Англия и 30 -- КНР. К 1989 г. было проведено уже 1880 взрывов. При этом суммарная мощность ядерных взрывов, произведенных только в США, равнялась 11050 атомным бомбам, сбро-шенным на Хиросиму (В.В. Довгуша и др., 1995 г.). СССР в 1962 г. испытал на полигоне Новая Земля сверхмощную бомбу в 52 мегатон-ны. Напомним, общее количество взрывчатки, использованное в годы второй мировой войны, составило около 7 мегатонн.

В течение почти 40 лет ядерных испытаний на Земле происходило накопление радионуклидов. В биосферу было выброшено 12,5 т про-дуктов деления (при взрыве атомной бомбы над Хиросимой выдели-лось около 1 кг продуктов деления). Взрывы изменили равновесное содержание в атмосфере углерода 14С (с периодом полураспада 5730 лет) на 2,6%, а радиоактивного изотопа трития (с периодом полурас-пада 12,3 года) -- почти в 100 раз. Радиоактивное излучение на по-верхности Земли достигло к 1963 г. 2% сверх естественного фона. По данным станций наблюдения Госкомгидромета СССР, после испыта-ний на полигоне Новая Земля в 1961--1962 гг. уровни радиоактив-ных выпаданий в северных регионах страны возросли на 2--3 порядка по сравнению с 1960 г.

Динамика экологической деградации, масштабы возможных ядер-ных катастроф создают угрозу существованию человечества. Общеиз-вестно, что любое увеличение доз облучения влечет за собой возник-новение вредных мутаций, активизирует канцерогенез в нарождаю-щихся поколениях. Живой организм не адаптируется к радиации. Даже самые малые дозы ее сеют смерть. По официальным данным, онкологическая смертность среди оленеводов почти в 2 раза больше, чем в среднем по бывшему СССР, причем рак пищевода у коренных северян встречается в 15--20 раз чаще.

Естественный уровень мутаций (в отличие от других млекопитаю-щих) держит человека вблизи порога генетического вырождения. Удвоение числа мутаций приведет к гибели популяции в течение двух-трех поколений. Подсчитано, что человеку достаточно десятой доли от нижней смертельной дозы радиации, чтобы число мутаций удвои-лось. Существующий уровень загрязнений близок к этому пределу.

Отметим еще одно обстоятельство. Ядерные взрывы оказывают разрушающее влияние на стратосферный озоновый экран, который, как известно, защищает живые организмы от губительного действия коротковолнового ультрафиолетового излучения. Любопытные циф-ры по этому поводу привел журнал «Химия и жизнь» (1974, № 10): «...В стратосфере 10 частей диоксида азота N02 на миллиард ускоря-ют разложение озона в 10 тысяч раз, а семьсот сверхзвуковых пасса-жирских самолетов способны увеличить и без того опасную концент-рацию оксидов азота еще в 10 тысяч раз». И далее: «Во время взрыва только одной водородной бомбы в 1961 году в стратосферу попало больше NO, чем может создать воздушный флот из 500 лайнеров, летая целый год по семь часов в день».

Аварии на радиационных объектах. Какой бы совершенной ни была современная боевая техника, какие бы системы контроля и под-страховки не устанавливались, аварии и катастрофы невозможно ис-ключить. Согласно источникам, за последние 40 лет произошло не менее 130 серьезных аварий только американских бомбардировщи-ков и ракет, при которых была вероятность ядерного или даже термо-ядерного взрыва . Не миновала чаша сия и нашу страну. В результате аварий и катастроф на советских и российских АПЛ с 1968 по 2000 г. в Мировом океане оказалось 7 энергетических ядерных уста-новок. Всего же, по данным американского журна-ла «Тайме», на дне Мирового океана находится 7 затонувших АПЛ различной национальной принадлежности, 10 атомных реакторов и 50 ядерных (атомных и водородных) боеприпасов. Несомненно, что это представляет собой огромную потенциальную опасность.

Согласно японским исследованиям, в результате коррозии в мор-ской воде уже «потекла» водородная бомба, которую американцы по-теряли в Тихом океане. Выявлена повышенная радиоактивность и в районе, где лежат на дне погибшие АПЛ США «Трешер» и «Скорпи-он».

Чтобы подчеркнуть важность мероприятий, направленных на предот-вращение аварий на радиационно-опасных объектах, академик В. Кот-лов (1997 г.) указывает, что в РФ насчитывается таковых 34 тысячи. Из них 29 атомных энергоблоков, 113 научно-исследовательских реакторов, критических и подкритических сборок с ядерными материалами, 245 АПЛ, из которых большая часть выведена из эксплуатации, 12 атомных надвод-ных судов, тысячи тонн отработанного ядерного топлива, 3 млрд кюри временно захороненных РАО.

Чернобыльская катастрофа: трагический опыт и предупреждение. Серьезным предостережением человечеству явилась катастрофа, слу-чившаяся на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. и нанесшая не-поправимый ущерб как множеству людей, так и развитию отечествен-ной атомной энергетики.

Во время плановых исследований реактор четвертого энергоблока, загруженный 180 т радиоактивного топлива, потерял управление, что привело к взрыву и выбросу в атмосферу около 50 т топлива (В.А. Радкевич, 1997 г.). Оно испарилось и образовало огромный атмосферный резервуар долгоживущих радионуклидов. Еще около 70 т топлива было выброшено за пределы реактора с периферийных участков активной зоны боковыми лучами взрыва. Помимо топлива взрывом было выброшено и около 700 т радиоактивного реакторного графита. Примерно 50 г ядер-ного топлива и 800 т графита остались в разрушенном реакторе. Вслед-ствие большой температуры в нем графит в последующие дни выгорел и тем самым способствовал увеличению количества радиоактивных осад-ков. Отметим для сравнения, что общая масса радиоактивных веществ, которые образовались в результате взрыва бомбы над Хиросимой, соста-вила лишь 4,5 т. При этом долгоживущих и поэтому особо опасных радионуклидов поступило в биосферу в 600 раз больше, нежели после ядерного взрыва 1945 Г.

Согласно имеющимся данным, последствия катастрофы оказались крайне тяжелыми. Во время самой аварии погибли 2 человека, 29 умерли позже от острого лучевого поражения, около 150 тыс. человек эвакуиро-ваны из 30 километровой зоны, которая прилегает к АЭС. В этой зоне запрещены проживание людей и ведение хозяйственной деятельности.

Выброшенное из реактора топливо в виде мелкодисперсных час-тиц диоксида урана, высокоактивных радионуклидов йода-131, плу-тония-239, нептуния-139, цезия-137, стронция-90 и других радиоак-тивных изотопов, вызвало загрязнение многих регионов. При этом наиболее сильно пострадали районы Гомельской, Могилевской, Брян-ской, Киевской и Житомирской областей.

Ученые считают, что последствия катастрофы, прежде всего в от-ношении здоровья людей, в наибольшей степени проявят себя через 10 лет после взрыва, т.е. в конце XX века. Следы ее в генном аппа-рате человека исчезнут не ранее чем через сорок поколений, т.е. по-чти через 1000 лет. Сейчас прогнозы уточняются.

Огромную опасность для здоровья человека представляет избира-тельное накопление радионуклидов в различных частях тела. Так, стронций-90, который легко аккумулируется в травах, переходит в организм, например, коровы, а далее с ее молоком попадает в орга-низм человека. В случае его накопления в костном мозге развивают-ся лейкоз или опухоль кости. Цезий-137, будучи менее раствори-мым, попадает в организм вместе с растительной пищей и аккумули-руется в печени или в половых железах. Последнее обстоятельство может привести к возникновению наследственных изменений.

Чрезвычайно опасна радиация для детей, поскольку их ткани и органы еще растут, что не исключает соматических мутаций. При этом следует подчеркнуть, что у детей отсутствует порог чувствитель-ности по отношению к радиации, поэтому неизвестно, какая доза вызывает аномалии в развитии. Ученые проследили генетические последствия чернобыльской катастрофы и установили, что за время после аварии существенно возросло количество детей Беларуси с врож-денными пороками развития. Выявлены и причины этого: лучевое воздействие на Наследственный аппарат родителей, плохая экологи-ческая обстановка в республике и неполноценное питание.

Согласно В.В. Радкевичу, рождаемость в сравнении с 1985 г. со-кратилась на 25%. Рост заболеваний беременных женщин вызвал сни-жение числа нормальных родов с 54 до 34%. Заболевание раком щи-товидной железы у детей увеличилось с 0,42 на 100 тыс. человек в 1986 г. до 2,24 в 1992 г., а в Гомельской области с 0,25 до 12 (почти в 50 раз).

Важно подчеркнуть, что чернобыльская катастрофа заставила по-новому взглянуть на так называемое экологическое напряжение. Даже в тех районах, в которых уровень загрязнения территории не вызыва-ет непосредственной угрозы здоровью населения, все же имеет место более острое протекание обычных заболеваний. Это заставляет иначе оценить влияние малых доз облучения: они оказывают как прямое влияние, так и косвенное, через экологическое напряжение. В част-ности, у населения зараженных районов сильно развита радиофобия (чрезмерная боязнь радиационного облучения), что в определенной степени и есть проявление такого экологического напряжения.

Хранение и обезвреживание радиоактивных отходов. Радиоактив-ные отходы (РАО) классифицируются по различным признакам.

По агрегатному состоянию РАО делятся на жидкие, твердые и газообразные.

Все жидкие РАО по степени активности подразделяются на три класса:

1-й класс -- слабоактивные отходы, удельная активность которых не превышает 3,7-107 Бк/м3; 2-й класс -- отходы средней степени ак-тивности (удельная реактивность в пределах 3,7-107 -- 3,7-1013Бк/м3); 3-й класс -- высокорадиоактивные отходы, (удельная активность пре-вышает 3,7-1013Бк/м3).

Типичными жидкими отходами 1-го класса являются сточные воды дезактивационных пунктов, санпропускников, прачечных и т.д. Вы-сокоактивные РАО, содержащие преимущественно искусственные ра-дионуклиды, образуются на конечных звеньях производственного цикла, а также в некоторых научных лабораториях. Особую опас-ность в экологическом аспекте (в связи с большим количеством) пред-ставляют отходы заводов, на которых перерабатываются облученные тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) АЭС с целью извлечения из них невыгоревшего ядерного топлива или выделения вновь образо-вавшегося плутония.

Твердые РАО также подразделяются на три группы: 1-я группа -- удельная активность находится в пределах 7,4-104 -- 3,7-106 Бк/кг, 2-я группа -- удельная активность в пределах 3,7-106 -- 3,7 10 Бк/кг; 3-я группа -- удельная активность >3,7109 Бк/кг. К твердым РАО относятся:

негорючие отходы: металлы, стекло, керамика, строительный мусор и т.д.;

горючие отходы: дерево, пластмасса, резина, полихлорвини-ловые изделия, текстиль и т.п.

Количество и объемы средне- и низкоактивных РАО чрезвычайно велики. Предполагается, что к 2000 г. в России их накопится около 1,5 млн м3, в США -- около 3,6 млн м3.

Почти 98,5% ядерного топлива АЭС идет в отходы, представляю-щие собой радиоактивные продукты расщепления (плутоний, цезий, стронций и т.д.), которые нельзя уничтожить, а можно лишь вечно хранить на спецскладах. Если учесть, что загрузка только реактора мощностью 1000 МВт (это аналог злополучного 4-го реактора Черно-быльской АЭС) составляет около 180 т, чего хватает на 3 года, то за указанное время на территории АЭС с 4 реакторами скапливается до 700 т отработанного топлива. В случае аварии это может привести к глобальной экологической катастрофе.

Образующиеся в активной зоне ядерных реакторов тритий, угле-род-14, криптон-15 и йод-129 практически полностью выделяются в биосферу. Так выброс трития атомной энергетикой СССР только за 1985 г. в 3,5 раза превзошел, по подсчетам специалистов, равновес-ное содержание его в атмосфере и более чем в 2 раза -- содержание во всех реках континентов. Криптон-85, содержащийся в атмосфере, имеет в основном искусственное происхождение. Только за 1985 г. его «выработка» на всех АЭС (а, следовательно, и выброс) в 500 тыс. раз превзошел равновесное содержание в атмосфере криптона-85 ес-тественного происхождения.

Еще более опасные последствия имеют место в случаях катастроф и аварий на атомных объектах и предприятиях.

Крупная авария произошла в 1957 г. в Челябинской области на ра-диохимическом заводе по переработке ядерного топлива и извлечения плутония для ядерных бомб. Этот завод с 1949 г. сбрасывал РАО в откры-тые водоемы, в частности, в озеро Карагай поступило 120 млн кюри (1Ки=3,71010Бк), что в два раза больше, чем в результате катастрофы в Чернобыле. В дальнейшем для жидких РАО были изготовлены бетонные емкости с покрытием из нержавеющей стали. Однако именно в них про-изошел взрыв с выбросом 2 млн кюри. Облако прошло на север, оставив радиоактивный след длиной 105 км и шириной до 8 км. Из зараженной зоны переселили 17 тыс. жителей. Ликвидация следа производится до сих пор.

В системе МО РФ очень острой стала проблема нейтрализации РАО, которые образуются в процессе эксплуатации и ремонта, а так-же вследствие вывода из боевого состава атомных подводных лодок (АПЛ) 1 и 2-го поколений. Уже сейчас на Северном флоте, напри-мер, скопилось около 90 АПЛ с выслужившими свой срок реактора-ми. Всего же в пяти ядерных флотах мира (США, Россия, Китай, Англия и Франция) в 1990--1995 гг. предполагалось списать 190 реак-торов. При плановом сроке отстоя активных зон реакторов до 5--6 лет некоторые установки находятся в этом режиме от 7 до 14 лет. При этом специалисты отмечают, что ВМФ не хватает хранилищ для РАО, а имеющиеся находятся далеко не в лучшем состоянии.

Захоронение и обеззараживание РАО: общие принципы. Свалки РАО в морях, в том числе и российских, возникли вслед за появлением атомного флота у ряда стран. Сбросы РАО, начавшиеся уже в 1959 г., продолжались систематически вплоть до 1992 г. в некоторых районах Балтийского, Баренцева, Белого, Карского, Охотского и Японского морей, а также в прибрежных водах архипелага Новая Земля и полу-острова Камчатка.

По сводным данным (В.В. Догуша, 1995 г.), в период с 1964 по 1991 г. в северных морях затоплено 4900 контейнеров с твердыми РАО низкой и средней степени активности. У восточных берегов России, в Японском и Охотском морях за 1986--1991 гг. было захоронено 6868 контейнеров со средне- и низкоакгивными твердыми РАО, а также 38 судов и более 100 крупногабаритных объектов. Их суммарная активность оценивается спе-циалистами в 22,2 тыс. кюри. За 30 лет эксплуатации атомного флота в экосистемы северных морей поступило около 100 тыс. м3 жидких РАО с активностью более 24 тыс. кюри.

Работы по организации морского радиоэкологического мониторинга в указанных районах начаты спецподразделениями ВМФ России толь-ко в 1992 г. До этого времени эпизодические исследования радиаци-онной обстановки проводились на акваториях в 50--100 км от мест захоронения РАО. Непосредственно в районах затопления контроль не проводился в течение более 20 лет. Специалисты отмечают, что в сложившейся ситуации невозможно определить действительное состо-яние защитных оболочек захороненных РАО и дать объективный про-гноз относительно сроков, скорости и масштабов выхода радионукли-дов в морскую среду.

Общее количество РАО, сброшенных в море США только в 1946-- 1970 гг. составило более 86 тыс. контейнеров с суммарной радиоак-тивностью около 95 тыс. кюри. В 1971--1983 гг. РАО предприятий военной и мирной атомной промышленности регулярно сбрасывали в море Бельгия, Англия, Нидерланды и Швейцария, эпизодически -- Франция, Италия, ФРГ, Швеция, Япония, Южная Корея. Подсчи-тано, что всего за 1967--1992 гг. в Атлантическом океане оказалось 94603 т РАО, размещенных в 188188 контейнерах, общей активнос-тью более 1 млн кюри.

К настоящему времени выработаны (К.М. Сытник и др.) следу-ющие технологии захоронения РАО: 1) для больших количеств высо-коактивных РАО -- концентрирование и последующее хранение (по-средством остекловывания, бетонирования и складирования в глубо-ких шахтах); 2) для небольших количеств высокоактивных РАО -- извлечение долгоживущих изотопов с высокой токсичностью (ядови-тостью) перед удалением остаточной активности; 3) для отходов сред-ней степени активности -- хранение до достижения распада коротко-живущих изотопов и последующее рассеивание в той или иной среде; 4) для относительно небольших количеств слабоактивных отходов -- разбавление (например, водой) и последующее рассеивание.

Ряд специалистов считает, что захоронение РАО в морских глуби-нах имеет ряд преимуществ и менее опасно, так как там существуют более благоприятные условия для быстрого рассеивания и нейтрали-зации радионуклидов и меньше возможностей для заражения водных организмов, служащих объектами морского промысла.

На Третьей международной конференции по мирному использо-ванию атомной энергии (1976 г.) в качестве наиболее безопасных в эколого-гигиеническом отношении были признаны только два мето-да захоронения РАО в море:

Захоронение в изолированном виде (в капсулах).Технология состоит в переводе РАО в стекловидное состояние (путем заливания жидким стеклом), смешении с цементом или в заключении остекло-ванной массы в коррозионностойкие контейнеры, которые способны выдержать большое внешнее давление. После этого их сбрасывают на большие глубины.

Захоронение малоактивных РАО в предварительно разбавлен-ном виде. Для того, чтобы радиоактивность отходов, попавших в морскую среду, быстро убывала, сброс их рекомендовано осуществ-лять во время движения судна и желательно под винт. Ныне законо-дательство России запрещает подобное захоронение.

Длительное хранение высокоактивных РАО. Хранение высокоак-тивных жидких отходов (обычно это водные азотнокислые растворы) осуществляется в баках из нержавеющей стали с двойным дном, объ-емом от нескольких десятков до нескольких сотен кубометров. Уста-навливают их в бетонных камерах, а для того, чтобы предотвратить возможный взрыв скапливающегося водорода, резервуар непрерывно продувают воздухом. Отработанный воздух в дальнейшем очищают от радиоактивных аэрозолей в специальных фильтрах.

Содержимое некоторых баков постоянно перемешивают, так как выпадение твердых частиц, например плутония или урана, может привести к накоплению критической массы и, следовательно, ини-циировать ядерный взрыв. Выпадение же в осадок радиоактивных солей другой природы может способствовать резкому повышению тем-пературы и также породить взрыв, но уже тепловой, с выходом ра-диоактивности в окружающую среду.

Современное хранилище высокорадиоактивных отходов состоит из вертикальных шахт, горизонтальных штреков (коридоров) и соб-ственно помещений для захоронений, сооружаемых, например, в соляных породах на глубине порядка 600 м. В полу помещения бу-рятся шурфы для хранения канистр с растворами отходов высокой удельной активности (ОВУА). Между шурфами необходимо выдер-живать расстояние от 10 до 50 м. Причиной такого разнесения ка-нистр друг от друга является их сильное тепловыделение; нарушение режима последнего может привести к катастрофе.

На Западе (США, Франция) прорабатывалось несколько проек-тов долговременных хранилищ ОВУА, включая и довольно экзоти-ческие. Один из них связан с запуском тяжелых ракет, загруженных высокоактивными отходами, в сторону Солнца, с последующим их уничтожением. Однако следует помнить, что, согласно статистике, до 2% запусков ракет заканчиваются их авариями в пределах атмосфе-ры. Подобная катастрофа, естественно, обернется тяжелейшими по-следствиями, соизмеримыми с чернобыльской. В США ведутся дли-тельная дискуссия и поиск мест для размещения двух грандиозных хранилищ для РАО на период до 10 тыс. лет. Они будут размещаться на глубине 300 -- 1000 м в местах, не подверженных землетрясени-ям: Стоимость указанного проекта оценивается в 27 млрд дол.

Одна из нерешенных проблем, сопровождающих эксплуатацион-ный цикл АЭС, которые обеспечивают около 12% потребностей Рос- сии в электроэнергии, состоит именно в необходимости достаточно безопасного захоронения соответствующих РАО. В настоящее время на территории РФ находятся 15 полигонов для захоронения РАО, на которых складируются отходы не только отечественных АЭС, но и других стран СНГ (при наличии соответствующего договора). Кроме того, туда до сих пор завозятся РАО и с территорий других госу-дарств, где в свою бытность Советский Союз сооружал атомные пред-приятия.

Проблемы ядерного терроризма и утечки информации. Остро стоит вопрос и о так называемом «ядерном» терроризме. Дело в том, что выделить оружейный плутоний -- сегодня задача технически относи-тельно несложная, и соответствующими технологиями обладают многие страны. Имеется информация, что специальным антитеррористичес-ким подразделением США за 10 лет его существования было обезвреже-но 6 таких «самодельных» ядерных взрывных устройств. В соответствии со спецзаданием ив порядке эксперимента группа ученых попыталась изготовить взрывные устройства из отработанного ядерного материала, считавшегося некондиционным, причем используя лишь те радиодета-ли, которые есть в свободной продаже. Попытка была успешной: уче-ным удалось изготовить 11 примитивных ядерных устройств, вполне при-годных для террористических актов.

Ныне признано, что в целях повышения эффективности борьбы с ядерным терроризмом насущно необходимым становится создание международного банка данных о производителях ядерных материалов с целью идентификации и маркировки новых продуктов и при необ-ходимости -- поиска по этим реперам (контрольным меткам) -- про-изводителей нелегальной ядерной продукции.

Процесс инвентаризации ядерных материалов как форма нерас-пространения ядерного оружия и ядерных технологий весьма сложен, особенно если указанные материалы содержатся в отходах. Особый контроль должен осуществляться при перевозке ядерных материалов. В целом система контроля за их сохранностью от хищения или утери должна строиться надежно, с многочисленными барьерами безопас-ности.

В течение 50 лет в СССР (а потом и в России) работы по атомной тематике являлись исключительной монополией государства и хоро-шо засекречивались. Поэтому российские ядерные центры были из-вестны и доступны весьма ограниченному числу специалистов. Ныне эти центры «раскрылись», а часть предприятий в них даже акциони-ровалась. Поскольку в последних и сейчас сосредоточена секретная информация, неизбежно возникает опасность утечки ядерных секретов. Кроме того, в период так называемой гласности в России появи-лось много открытых статей по атомной тематике, в частности по атомному оружию и его компонентам. Такие статьи, естественно, попадают в поле зрения спецслужб заинтересованных стран, и не толь-ко их. В силу этого возникает необходимость ужесточить ответствен-ность за рассекречивание, передачу, хранение, использование и тор-говлю информацией по атомной энергии.

Делись добром ;)