Александр Проценко - Энергия будущего
Да, речь шла именно о таких реакторах. О них люди узнали совсем недавно. Изучая состав урановых руд одного из месторождений Африки, в Габоне, близ Окло, исследователи обнаружили ряд фактов, не поддававшихся простому объяснению. Соотношение изотопов урана в этой руде сильно отличалось от существующих в мире соотношений. Обнаружился ряд аномалий, касающихся содержания в руде редкоземельных элементов.
В этой связи было высказано несколько гипотез. Но ни одна из них не могла полностью объяснить все замеченные отклонения. Тогда и родилась достаточно смелая идея: а не встретились ли исследователи с природным ядерным реактором?
Дальнейшие исследования подтвердили этот необычайный вывод. Оказалось, что около двух миллиардов лет назад в этом урановом месторождении самопроизвольно возникла цепная ядерная реакция. В те давние времена в песчаных урановых рудах случайно создались условия, при которых образовалась критическая масса.
Нельзя не заметить, что содержание урана-235 в природном уране тогда было гораздо выше, нежели сейчас.
Возможно, в месторождение попала вода и стала естественным замедлителем. И пошла цепная реакция.
В глубинах земли заработал природный ядерный реактор и работал в течение миллионов лет. Затем в этом месторождении было обнаружено целое семейство реакторов.
Позже следы еще одного природного ядерного реактора были найдены в Австралии.
Много интереснейших тем возникло у ученых в связи с этим открытием. В нем еще не все объяснено до конца, но исследования позволили вывести одно важное следствие: по результатам измерения аномалий на разных расстояниях от центра природного реактора можно судить о том, как далеко распространились от реактора при миграции в почве продукты деления. Почему это важно?
Ответим на этот вопрос в связи со следующей проблемой атомной энергетики, о которой мы почти не говорили. Ее суть в следующем: методы защиты от ядерных излучений в рудниках, на заводах по переработке топлива, на атомных электростанциях достаточно тщательно отработаны и обеспечивают нормальные и безопасные условия труда работников в атомной промышленности и населения страны. Об этих методах говорилось выше. Что же происходит с ядерным топливом после того, как оно отработает в реакторе? Позволю еще раз напомнить читателю о заводах по переработке этих отходов, от которых отделяют невыгоревшие уран-238 и уран-235. Эти радиоактивные продукты деления и вновь образовавшиеся элементы, более тяжелые, чем уран, также источники вредного излучения и многие из них — долгоживущие.
Пока таких отходов немного, но с ростом масштабов атомной энергетики количество их будет расти: отходы станут накапливаться в заводских хранилищах, и проблема надежной изоляции их станет все громче и громче заявлять о себе.
Вы, наверное, заметили, что, говоря о радиоактивных отходах, мы употребили новый эпитет — долгоживущие. Что он означает?
Радиоактивные элементы — это атомы, ядра которых неустойчивы, или, как говорят чаще, нестабильны. Они могут распадаться, переходя в другие элементы. Их распад, то есть переход в стабильное состояние, сопровождается вылетом электрона, ядра гелия (альфа-частицы) или гамма-кванта. Искусственные радиоактивные элементы получаются не только как осколки деления, но и при поглощении стабильными атомами нейтронов. Существуют и определенные закономерности распада во времени радиоактивных элементов.
Радиоактивный распад — процесс вероятностный.
Одно ядро может распасться сейчас, а другое через сутки или через тысячу лет. Однако в среднем для большого количества атомов каждый радиоактивный изотоп характеризуется одной вполне определенной величиной вероятности распада. В качестве ее характеристики выбран период полураспада. Это время, за которое распадается половина атомов образца, весьма различно для разных радиоактивных ядер. Для осколков деления оно колеблется от секунд и минут до нескольких лет. А вот для искусственных радиоактивных элементов, которые образуются за счет захвата нейтронов ураном и плутонием, оно может быть очень продолжительным. Например, количество ядер америция-241 в результате радиоактивного распада уменьшится вдвое лишь через семье лишним тысяч лет. Сегодняшний, скажем, 1 грамм радия в процессе полураспада через 1,4 тысячи лет оставит на память о себе всего лишь половину.
Для захоронения радиоактивных продуктов прибегают к самым различным ухищрениям — закачивают в глубины земли, бетонируют, заключают в многослойные сосуды и хранят их в шахтах, остекловывают. Предлагаются и такие способы, как захоронение во льдах Антарктиды или удаление с помощью ракет за пределы Земли.
Можно уничтожить радиоактивные элементы тем, что переводить их в стабильные изотопы, облучая нейтронами в самих реакторах.
Способов вроде много, но проблема пока что остается нерешенной, и только потому, что еще не выбран один из предлагаемых способов. Имея в виду время полураспада, исследователи отыскивают способ наиболее оптимальный. Особенно важно надежно захоронить долгоживущие трансурановые (располагающиеся в таблице Менделеева после урана) элементы. Ведь даже через десятки тысяч лет их активность будет оставаться высокой. Контейнеры или стеклоблоки, в которых их захоронят, могут разрушиться и прокорродировать. Тогда радиоактивные отходы начнут распространяться в глубоких слоях земли. Далеко ли? Именно такой вопрос ставили перед собой исследователи по природным ядерным реакторам. Осколки деления этих реакторов как будто бы не ушли далеко от места рождения, говорят первые результаты исследований.
Что же в результате?
После всего плохого и хорошего, что было сказано о ядерных излучениях, стоит подвести итог. Что же нового, необычного вносят ядерные излучения атомной энергетики в человеческий организм, в человеческую жизнь? И еще один вопрос: сколько дополнительного вредного излучения получит человек в результате расширения масштабов использования атомной энергии?
Сначала ответим на первый вопрос. Нет и нельзя ожидать ничего нового и необычного. Известно, что со времени своего образования Земля подвергается воздействию космического излучения. Не только в атмосфере, воде, растениях, но и в человеке есть радиоактивные элементы, например, радиоактивный калий-40 и углерод-14. Они образуются в нашем организме под влиянием космического излучения. Ежеминутно в человеческом теле происходит около полумиллиона распадов этих радиоактивных изотопов. При этих распадах все внутренние органы и, конечно, мозг человека облучаются гамма-квантами и электронами.
Источниками внешнего облучения являются как космическое излучение, так и гамма-лучи естественных радиоактивных веществ, присутствующих в почве, горных породах и строительных материалах.
Облучение, исходящее из естественных источников, не только продолжается на протяжении нашей жизни, но и существовало на протяжении всей предыдущей эволюции человека как биологического вида. В процессе эволюционного развития и естественного отбора человек «привыкал» к тем уровням излучений, которые существуют в природе. В последнее столетие к естественному излучению прибавилось искусственное, обусловленное деятельностью человека, или, как сейчас говорят, техногенное излучение.
Какое же соотношение между тем и другим? Передо мной статья «Уровни естественного и техногенного облучения человека», написанная немецким ученым И. Мель. В качестве единицы измерения автор пользуется одной тысячной долей рентгена, точнее, его биологическим эквивалентом миллибэром. В среднем каждый житель ФРГ ежегодно получает за счет естественного облучения 115 миллибэр. Техногенное облучение за счет рентгено- и радиоизотопной диагностики, радиоактивности строительных материалов, радона и т. п. составляет 225 миллибэр.
Значит, уже сейчас за счет техногенного облучения житель ФРГ получает почти в два раза больше излучения, чем от естественного. А от обоих в сумме 340 миллибэр в год.
Несколько слов относительно того, насколько опасно такое существенное повышение уровня облучения.
Вполне очевидно, что для человека такое повышение не безразлично. Но известно, например, что уровни естественного радиационного облучения в разных районах Земли существенно различны. Так, в Индии около 100 тысяч жителей постоянно проживают на месторождениях монацитовых песков, где максимальная доза почти в десять раз больше, чем в ФРГ. Доза облучения от космического излучения при подъеме на высоту трех тысяч метров возрастает на 100 миллибэр, то есть почти на одну треть по сравнению с облучением на равнине.
Тем не менее ничего катастрофического с горными жителями не происходит. Эти и другие многочисленные факты говорят о том, что колебание уровня излучения в определенных пределах по сравнению со средним уровнем излучения на Земле не оказывает пагубного влияния на жизнь людей.
