IEER | Энергетика и Безопасность № 21


Дорогой Арджун,


Нужно ли при добыче урана беспокоиться по поводу радия? Если да, то почему? Где преимущественно используется радий в настоящее время?


При добыче и обогащении урановой руды радий, особенно его изотоп радий-226 (Ra-226), вызывает серьезную тревогу. Радий-226 - один из элементов в цепочке распада урана-238 (U-238), поэтому он всегда содержится в урановой руде. Ниже приведена часть этой цепочки распада, начиная с урана-238 (в формулах используются стандартные химические символы):

U-238 ® Th-234 + альфа-частица ® Рa-234m + бета-частица ® U-234 + бета-частица ® Th-230 + альфа-частица ® Ra-226 + альфа-частица ® Rn-222 + альфа-частица (и т. д.) Поскольку по химическим свойствам радий-226 похож на кальций, то, попадая в организм, он накапливается в костных тканях. Это долгоживущий элемент (его период полураспада составляет 1 600 лет). Как видно из приведенной выше схемы, радий-226 распадается, испуская альфа-частицу (представляющую собой ядро атома гелия-4), и превращается в газ радон-222 (Rn-222). Следовательно, где есть радий-226, там есть и радон (в том числе в урановых рудниках, обогатительных фабриках и вообще в земле). В результате просачивания радонового газа в подвальные помещения люди в некоторых районах мира (в том числе в некоторых районах Колорадо) получают значительную дозу излучения.

Альфа-частицы опасны только в том случае, если они испускаются внутри тела, поскольку снаружи они не могут проникнуть через верхний слой кожи. Однако радий-226 испускает еще и гамма-излучение, представляющее собой высокочастотное электромагнитное излучение (наподобие рентгеновских лучей). Такое излучение проникает в тело. Поэтому радий опасен не только при накоплении его в организме (куда он попадает с пищей, с дыханием или через раны), но и при простом контакте, в силу внешнего гамма-излучения. Кроме рака костей, радий вызывает такое заболевание, как анемия, поскольку он воздействует на костный мозг.

Рудники

На рудничных площадках часто остается большое количество беспорядочно сваленной низкосодержащей руды, непригодной к использованию. Радий, уран и торий-230 (тоже продукт распада урана-238) - все они создают проблему. В западной части Соединенных Штатов, особенно на территории индейских резерваций или вблизи них, находится много загрязненных рудничных площадок. Однако законов, регламентирующих экологическую очистку рудничных площадок и защиту живущих рядом с ними людей, нет. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) начало разрабатывать стандартную схему регулирования этих загрязнений, но этот процесс был остановлен, главным образом под давлением Министерства энергетики США (к его площадкам также были бы предъявлены требования по экологической очистке).

Обогатительные фабрики

На урановых обогатительных фабриках происходит отделение урана от нерадиоактивных и других радиоактивных материалов, содержащихся в руде. (Обычно уран составляет менее одного процента от общего количества руды, хотя бывают и более богатые руды, например, в Канаде). Остаточные материалы (так называемые "хвосты") помещаются в отстойник-хвостохранилище. Именно туда попадают радий-226 и торий-230. Если отстойник-хвостохранилище сухой, то возникает риск попадания радия-226 и тория-230 в атмосферу. Дождь тоже активизирует перемещение радия, часть которого попадает в грунтовые воды и загрязняет их. В грунтовых водах есть природный радий, находящийся там естественным образом, но в районах обогащения вода может быть загрязнена очень сильно.

Сухие отстойники-хвостохранилища также испускают в атмосферу радоновый газ, и для окрестного населения полученная доза может быть весьма значительной. Для предотвращения выбросов радона отходы обогащения обычно держат под водой. Конечно, это приводит к повышенному проникновению радия в грунтовые воды. Согласно стандартам по обращению с отходами обогащения, дно отстойников необходимо выстилать подкладкой (из пластика) и в такие отстойники помещать хвосты обогащения. Однако вряд ли подобные меры предосторожности окажутся действенными на протяжении всего периода сохранения опасности, длительность которого в несколько раз превышает период полураспада тория-230, равного 75 тысячам лет.

Наконец, радием загрязняется почва вокруг урановых обогатительных фабрик. В этом случае действуют стандарты по экологической очистке, ограничивающие концентрацию радия не более чем 5 пикокюри на грамм вблизи поверхности и 15 пикокюри на грамм на глубине более 6 дюймов. Природный уровень содержания радия в почве составляет 1-3 пикокюри на грамм.

Проблемы с экологической очисткой территории от отходов радиевой промышленности появились еще в начале XX в. Эти отходы так и оставались на поверхности в течение всего столетия. Часть радиевых отходов отвезли на городские свалки, а потом на этих местах или рядом с ними стали строить дома. В некоторых частных владениях, расположенных вблизи радиевых заводов, также отмечался довольно высокий уровень загрязнения. Около многих нефтяных скважин, где добыча производилась вторичными методами, также есть участки, которые заражены радием-226.

Использование радия

В первой половине XX в., особенно в 1920-х гг., радий-226 использовался для окраски часовых циферблатов и приборов (например, циферблаты приборов самолетов), что придавало им фосфоресцирующий блеск. Работники, которые наносили радиевую краску на циферблаты, а это были молодые женщины, имели обыкновение лизать кончики своих кистей, чтобы сделать их более острыми и рисовать точнее. Они получили огромные дозы радиации, и многие умерли от рака костей. Это привело к прекращению промышленного производства радиевых циферблатов и к появлению первых стандартов, ограничивающих внутренние дозы радиации.

В настоящее время радий используется в качестве источника нейтронов (для этого его смешивают с бериллием). В ограниченной степени он применяется при лечении раковых заболеваний. Лучевая терапия рака в настоящее время осуществляется в основном с использованием других изотопов, например кобальта-60, а для некоторых видов рака все чаше применяются мощные электронные ускорители, работающие без использования радиоактивных материалов.


Энергетика и Безопасность № 21
Энергетика и Безопасность | (английский вариант)
IEER
Институт исследований энергетики и окружающей среды

Ваши вопросы и замечание посылайте координатору по международным свазям: michele@ieer.org
Такома Парк, Мэриланд США

2002 г. (Английский вариант издания был опубликован в мае 2002 г.)

Опубликована в Интернетe в октябре 2002 г.