Испытания ядерного оружия

С 1945 года в мире было проведено более 500 наземных и около 1900 подземных ядерных испытаний. В результате наземных взрывов в атмосферу попала большая часть продуктов деления, которая переносилась воздушными потоками главным образом в западном и восточном направлениях. В процессе седиментации и вместе с атмосферными осадками радиоактивные продукты взрывов снова попадали на землю, во вдыхаемый воздух, воду и пищевые цепочки. При этом в растениях, организмах животных и людей аккумулировались и накапливались изотопы редких, но биологически значимых микроэлементов. Для человека это прежде всего стронций-90, являющийся химическим аналогом кальция и аккумулирующийся в костной ткани. Родственный калию цезий-137, напротив, откладывается в мягких тканях и остается в них на протяжении нескольких месяцев, йод-131 сосредоточивается в щитовидной железе.

На рис. 7 представлена зависимость колебаний накопленной активности на поверхности земли и в ее верхних слоях за 30 лет (данные для одной из европейских стран). Можно отчетливо наблюдать связь между числом наземных испытаний ядерного оружия и соответствующим всплеском активности в течение нескольких недель или месяцев после этого. Пик в 1957 году является следствием аварии в Виндскейле (Великобритания) и на предприятии «Маяк» (СССР). Максимум в 1963 появляется в результате 118 испытаний в Тихом океане и Советском Союзе в 1962 году. В частности, проводились испытания многочисленных водородных бомб мощностью до 50 мегатонн ТНТ, что соответствует взрывной силе 2500 номинальных атомных бомб (тип бомбы взорванной в Хиросиме).

Рис. 7. Суммарная искусственная бета-активность на квадратный метр земной поверхности в одной из европейских стран. Снизу для каждого года приведено число наземных испытаний ядерного оружия. Пунктирная горизонтальная линия показывает природную активность калия-40 (A_nat) в приповерхностных 10 миллиметрах грунта.

После заключенного в 1963 году договора о запрещении испытаний ядерного оружия между США и СССР активность от наземных испытаний ядерного оружия в течение 4 последующих лет уменьшилась до значений, которые определялись практически только долгоживущими продуктами деления стронцием-90 и цезием-137 с периодами полураспада порядка 30 лет. Последний известный наземный ядерный взрыв был проведен в Китае в 1980 году.

Можно оценить, что общая средняя доза облучения в Европе от ранее проведенных испытаний ядерного оружия составляет примерно 2 мЗв. Из этой дозы на сегодняшний день человечество получило уже почти 90 %; остальное последует в ближайшие 100 лет. В настоящее время средняя мощность дозы от этого источника находится в районе 0.01 мЗв в год. Несомненно, что и в этом случае средняя нагрузка зависит от возраста, привычек в питании и географической ситуации. В южной половине земного шара дозовая нагрузка от ядерных взрывов в атмосфере в четыре раза меньше, чем в северном.

Особый «продукт» испытаний ядерного оружия, а также аварий в Виндскейле и Чернобыле, представляют собой «горячие частицы». При этом речь идет о продуктах конденсации испаренных продуктов деления и трансуранов на атмосферных частицах пыли или аэроионах, обладающих активностью до 50 Бк. Частицы имеют диаметр от 0.1 до 5 мкм. В 1961 году можно было обнаружить одну подобную частицу в каждых 15 м³ воздуха. В легких человека число частиц за длительный промежуток времени составляло в среднем 40. Мощность дозы на расстоянии 5 мкм от частицы составляет 5 Зв в час. Этого достаточно, чтобы разрушить большую часть подверженных воздействию клеток. Обусловленная этим частота возникновение рака зависит от индивидуальной эффективности иммунной системы и для таких плотнолокализованных радиационных повреждений пока еще не до конца изучена.

Общее распределение дозы, получаемой от природных и техногенных источников, показано на рис. 8.

Рис. 8. Средняя годовая дозовая нагрузка от естественных и техногенных («искусственных») источников. В «прочие причины» входит техническое оборудование и объекты, испытания ядерного оружия, мирное использование ядерной энергии, Чернобыльская авария и.т.д.

3. Практическая часть. Оборудование и препараты

Работа включает следующие разделы:

1. Измерение мощности дозы радиационного фона в помещении лаборатории и от различных источников.

2. Измерение и расчет мощности дозы от точечного источника излучения известной активности.

3. Работа с порталом «Nucleonica». Расчет мощности дозы радиоактивного источника на разных расстояниях от него, при разных материалах защиты.

4. Ознакомление с радиационной обстановкой на предприятиях Росатома с использованием сайта www.russianatom.ru.

5. Проведение сравнительного анализа доз облучения от различных источников естественной и техногенной радиации с использованием Карты радиационных доз Radiation Dose Chart (http://www.imgs.com/blag/radiation.org).

6. Домашняя работа с дозиметром.

Поиск по сайту: