РАЗДЕЛ 2
ОБЛУЧЕННОЕ УРАНОВОЕ ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО
В ПОЧВАХ БЛИЖНЕЙ ЗОНЫ ЧАЭС.
ТОПЛИВНЫЕ “ГОРЯЧИЕ” ЧАСТИЦЫ
На сегодняшний день не существует однозначной оценки количества облученного
уранового ядерного топлива, поступившего в окружающую среду вследствии аварии
на Чернобыльской АЭС.
Так, в соответствии с данными, представленными в "Итоговом докладе о совещании
по рассмотрению причин и последствий аварии в Чернобыле" выброс реакторного
топлива составил приблизительно 3,5 % (или 7550 кг) от его штатной загрузки
(~ 200000 кг) [51]. Другие авторы склонны считать, что только в виде аэрозолей
из активной зоны четвертого энергоблока ЧАЭС в атмосферу поступило не менее 10
000 кг облученного диоксида урана [152]. Имеются и более масштабные оценки
степени загрязнения окружающей среды диспергированным урановым топливом [110,
155].
На мой взгляд, такое расхождение обусловлено, прежде всего, тем, что все
существующие оценки топливного выброса базируются, как правило, исключительно
на характере послеаварийного распределения в зоне влияния ЧАЭС осколочных
продуктов деления U-235 (Cs-134, Cs-137, Ce-144, Sr-90 и т. д.) и не
подкреплены прямыми данными об изотопном составе и количественном содержании в
объектах окружающей среды основного топливного элемента: реакторного урана
(U-234, U-235, U-236, U-238).
В этом плане весьма показательным представляется случай, когда факт поступления
в окружающую среду ядерного топлива в принципе удалось зафиксировать
исключительно на основании изучения изотопного состава урана. Речь идет об
инцинденте, когда из реактора атомной подводной лодки произошел аварийный
выброс свежезагруженного высокообогащенного уранового топлива, практически не
содержащего осколочных продуктов деления. Вследствие аварии в почвах одного из
районов Приморья валовый изотопный состав урана достиг аномальных показателей.
Атомное отношение U-238 / U-235 составило ~ 6,01, а отношение активностей U-234
/ U-238 ? 16 при природных значениях соответственно 137,88 и ~ 1,0 [74].
В связи с вышесказанным, до сих пор остается открытым и вопрос о количестве
топлива, сосредоточенного в настоящее время в объекте "Укрытие". Это крайне
затрудняет рассмотрение этого уникального скопления различных
высокорадиоактивных материалов, как при составлении прогноза безопасности
дальнейшего их совместного хранения, так и в плане организации конкретных
мероприятий по их переработке и утилизации [153].
В объекты окружающей среды техногенные радионуклиды чернобыльского выброса
поступили, в основном, в виде "горячих" конденсационных и топливных частиц.
Конденсационные частицы образовались вследствие высокотемпературной возгонки из
разгерметизированной расплавленной активной зоны реактора легколетучих
осколочных продуктов деления U-235 с последующей их конденсацией на неактивных
аэрозолях.
Характерной особенностью всех "горячих" частиц топливного генезиса служит то,
что присутствующий в них в качестве основного компонента техногенный уран
отличается от природного не только соотношением изотопов U-234, U-235, U-238,
но и содержит искусственный изотоп U-236. Кроме того, в диспергированном
облученном ядерном топливе находятся также такие трансурановые нуклиды, как
Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-241, Am-241, Cm-242 и т. д. Изотопный состав урана и
плутония в таких "горячих" частицах зависит от степени обогащения исходного
ядерного топлива и глубины его выгорания в реакторе.
Компонентный состав топливных "горячих" частиц достаточно разнообразен – от
практически неизмененного исходного UO2 и оксидов с более высокой степенью
окисления урана до существенно модифицированных его форм (карбиды и
алюмосиликаты урана, различные сплавы с конструкционными материалами,
ассоциации с реакторным графитом и др.). Этому в значительной мере
способствовало то, что с 30 апреля 1986 г. в расплавленную активную зону
аварийного реактора с вертолетов начали сбрасывать мешки с песком (? 1780 т),
доломитом (900 т), свинцом (2400 т), карбидом бора (40 т) [113].
Академик НАН Украины Э. В. Соботович с сотрудниками выделяет следующие
основные типы топливных "горячих" частиц [113, 114]:
1 – фрагментированное топливо различной дисперсности, частицы которого
различаются по степени окисления урана;
2 – топливно-графитовые конгломераты;
3 – карбидизированное топливо;
4 – топливо, вкрапленное в матрицы конструкционных материалов (Fe, Zr, Cu, и
т. д.);
5 – стеклоподобные частицы уран-алюмосиликатного состава, содержащие, как
правило, постоянную примесь углерода.
Существуют различные подходы к классификации "горячих" частиц. Чаще всего они
базируются как на общих с аэрозолями, так и на чисто индивидуальных
специфических их признаках: по компонентному составу (плотность, окраска и т.
д.); по структурным характеристикам (кристаллические и аморфные); по механизму
образования (топливные и конденсационные); по радионуклидному составу (вид
ионизирующего излучения) и прочие [14, 16, 30, 49, 141, 171, 172, 177].
Наиболее универсальная и чаще всего используемая классификация аэрозольных
"горячих" частиц основывается на их дисперсности: грубодисперсные (> 10 мкм),
мелкодисперсные (от 10 до 0,25 мкм) и субмикродисперсные (< 0,25 мкм). С учетом
проникновения в легочные альвиолы – респирабельные (< 5–10 мкм) и
нереспирабельные (> 5–10 мкм) [16, 30]. Среди субмикродисперсных аэрозольных
частиц представляется целесообразным выделять так называемые
мономолекулярноплотные агрегаты, которые образуются в результате предельной
ассоциации молекул твердого тела при их механическом диспергировании [141].
Вместе с тем четкого общепринятого о
- Київ+380960830922