РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2008, том 48, № 5, с. 573-583
ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ^^^^^^^^^^ ЯДЕРНЫХ АВАРИЙ
УДК [614.7:539.1.04]:623.454.8"713"
ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОЙ РАДИАЦИОННОЙ СИТУАЦИИ В РАЙОНЕ ПРОВЕДЕНИЯ ВЗРЫВА "ЧАГАН" НА ПЛОЩАДКЕ "БАЛАПАН" СЕМИПАЛАТИНСКОГО ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ПОЛИГОНА КАЗАХСТАНА
© 2008 г. Т. И. Евсеева1*, Т. А. Майстренко1, С. А. Гераськин2, Е. С. Белых1, М. А. Умаров3, И. Ю. Сергеева3, В. Ю. Сергеев3
1 Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар 2 ВНИИ сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии РАСХН, Обнинск 3 Институт Атомной энергии НЯЦ РК, Курчатов, Казахстан
Представлены результаты оценки современной радиационной ситуации в районе проведения подземного ядерного взрыва "Чаган" на основе крупномасштабных картографических исследований (1:25000) участка площадью 4 км2. Максимальные уровни у-фона приурочены к навалу грунта вокруг воронки и радиоактивным выпадениям, распространившимся после взрыва в северо-восточном и юго-западном направлениях. По удельной активности радионуклидов техногенного происхождения большая часть почв изученного участка относится к категории радиоактивных отходов по нормативам МАГАТЭ (1996) и ОСПОРБ (1999). В ближайшие 60 лет в месте проведения взрыва "Чаган" естественного снижения уровня радиоактивности почвенного покрова до безопасных величин за счет радиоактивного распада изотопов 60Co, 137Cs, 90Sr, 152Eu, 154Eu и накопления-распада 241Am не произойдет.
Семипалатинский испытательный полигон, радионуклиды техногенного происхождения, крупномасштабное картирование.
На Семипалатинском испытательном полигоне (СИП) с 1949 по 1989 гг. было проведено 456 ядерных испытаний [1], в результате чего в окружающую среду поступило большое количество долгоживущих радионуклидов - 908г, 137С$, 239Ри, 240Ри и др. Разнообразие целей взрывов, их типов и применяемых взрывных устройств привело к крайне неравномерному загрязнению полигона как по количественному, так и по качественному составу основных дозообразую-щих радионуклидов.
После запрещения ядерных испытаний на СИП встал вопрос об оценке радиационной обстановки на полигоне и прилегающих к нему территориях. В настоящее время собран большой объем информации о распределении наиболее опасных в биологическом отношении радионуклидов (137С$ и 90Бг) по компонентам экосистем СИП, разработаны математические модели для прогнозирования перехода 137С$ и 90Бг из почв в растения и организм сельскохозяйственных животных, составлены средне- и мелкомасштабные карты радиоактивного загрязнения почвенного
* Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Ин-т биологии Коми НЦ УрО РАН; тел.: (8212) 43-04-78; e-mail: repei66@rambler.ru
покрова СИП [2]. С течением времени радиационная обстановка на территории СИП изменяется - происходит распад долгоживущих материнских радионуклидов с одновременным увеличением содержания их дочерних продуктов распада. Снижение уровня радиационного фона позволяет поставить вопрос о возможности хозяйственного использования части территории СИП, площадь которого составляет 18.5 тыс. км2. Высказываются мнения о необходимости обустройства созданных с помощью ядерно-взрывных технологий объектов и открытии в этих местах, в частности, в районе взрыва "Чаган", памятников исторического и культурного наследия [2].
Решение о возможности хозяйственного использования территории полигона должно быть основано на всесторонней оценке современной радиационной ситуации в местах проведения ядерных взрывов и выявлении локальных участков, в пределах которых уровень радиоактивного загрязнения превышает предельно допустимые значения и требует проведения рекультивацион-ных и защитных мероприятий либо запрещения народнохозяйственного использования земель. В рамках решения этой задачи мы оценили современную радиационную ситуацию в зоне проведе-
Рис. 1. Карта площадки "Балапан" Семипалатинского испытательного полигона.
ния взрыва "Чаган" на основе крупномасштабных картографических исследований.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Район проведения исследований. "Балапан" -испытательная площадка, расположенная в юго-восточном направлении от г. Курчатов на левобережье р. Чаган. Общая площадь 100 км2. Ее использовали для проведения подземных испытаний ядерных устройств мощностью до 120 кт в скважинах (вертикальных горных выработках) и отдельных испытаний мощностью до 150 кт [1].
Выбранный для картирования участок (рис. 1) расположен в юго-восточной части площадки "Балапан" на левом берегу р. Чаган (левый приток Иртыша). Рельеф площадки "Балапан" до проведения испытаний был равнинный, плоский,
с общим незначительным уклоном на северо-восток. После проведения ядерных взрывов вокруг скважин образовались кольцевые структуры интенсивного коробления. В настоящее время по данным наших полевых исследований абсолютные отметки высот над уровнем моря изменяются в пределах 299-325 м.
Опытно-промышленный экскавационного типа подземный ядерный взрыв "Чаган" (49°56'06.0'' с.ш. 79°00'33.7'' в.д.) мощностью 140 кт тротилового эквивалента [2] был произведен 15 января 1965 г. в скважине 1004 в месте слияния рек Чаган и Ащи-Су. В результате взрыва возникла воронка глубиной 100 м и объемом 6 млн. м3 с навалом грунта высотой 20-30 м, перекрывшим русло р. Чаган. В марте-апреле 1965 г. с использованием химических взрывчатых веществ был создан канал, соединивший русло р. Чаган с воронкой.
В результате образовалось два водоема: внутренний за счет заполнения воронки от взрыва и внешний - поймы рек Чаган и Ащи-Су. Подробное описание геологического строения, климатических и гидрологических условий района исследований представлено в работах [2, 3].
Методика картографических исследований и дозиметрическое обеспечение. На основе предоставленных НЯЦ PK мелкомасштабных (1 : 2000000) карт почвенного покрова и площадного распределения 137Cs и 90Sr нами были составлены послойные карты, позволившие выбрать в районе проведения взрыва "Чаган" участок с одинаковым типом почв (каштановые), но с контрастными уровнями загрязнения 137Cs, 90Sr - максимальными и фоновыми. Максимальный размер контура, в пределах которого не изменяется тип почв, являлся ориентиром для выбора площади картируемого участка (4 км2). При определении масштаба карты (1 : 25000) учитывали не только объективные критерии (фациальность почвенного покрова, пятнистость радиоактивного загрязнения), но и затраты времени, средств на отбор и анализ образцов. При составлении сетки отбора проб почв координаты точек определяли с использованием данных геоинформационной системы Google Earth. Для нахождения координат точек на местности применяли портативный навигатор GPSMAP 76CSX фирмы GARMIN.
Принимая во внимание сильную гетерогенность уровней загрязнения почв 137Cs и 90Sr, отсутствие сопряженных данных по содержанию других радионуклидов техногенного происхождения, детальной ландшафтной карты или крупномасштабной карты почвенного покрова, отбор проб проводили методом конверта по заранее разработанной регулярной координатной сети с шагом 250 м между опорными точками. В смешанный (базисный) образец, привязанный к опорной точке, включали только те соседние разовые пробы, которые по предварительным данным характеризовались однотипным уровнем загрязнения 137Cs и 90Sr одновременно. Соседние разовые пробы отбирали на расстоянии 150-175 м в северном, южном, восточном и западном направлениях от опорной точки. Такой подход позволил охарактеризовать средний уровень загрязнения почв в пределах контура 250 на 250 м.
При отборе проб почв поверхность площадки в 1 м2 очищали от оплавленных частиц и щебнистых обломков горных пород, выброшенных на поверхность при взрыве. Почву вскапывали до глубины 15-20 см, рыхлили и методом квартования отбирали пробу массой 2-3 кг. Глубину отбора пробы определяли на основе информации о том, что подавляющая часть радионуклидов техногенного происхождения (137Cs, 90Sr, Pu) сосредо-
точена в верхнем 0-20-сантиметровом слое почвы [1, 4].
Контрольные образцы почв брали за пределами испытательных площадок на расстоянии 66.43 (К1) и 67.52 км (К2) от "Атомного" озера в северо-западном направлении. Расстояние между контрольными площадками - 13.51 км.
Измерения у-фона на местности выполняли дозиметром ДРГ-01Т, плотность потока а- и Р-ча-стиц с поверхности почвы определяли радиометром РКС 01 СОЛО. Удельную активность 137Cs, 60Co, 241Am, 152Eu, 154Eu в смешанных образцах почв определяли у-спектрометром с ППД Canberra GC-0515R по методике [5]. Активность 90Sr измеряли спектрометрически с использованием программно-аппаратурного комплекса "ПРОГРЕСС" [6]. Перед выполнением аналитических работ воздушно-сухие образцы почв растирали и просеивали через сито с диаметром ячеек 1 мм. По данным ранее проведенных исследований [7] в этой фракции почв удельные активности 137Cs, 60Co, 152Eu, 154Eu достоверно выше, чем во фракции >1 мм.
При составлении карт у-полей, плотности потока Р-частиц с поверхности почвы (плотность потока а-частиц не превышала предела обнаружения радиометром РКС 01 СОЛО - 0.2 частиц/см2 мин), загрязнения радионуклидами почв исследуемого участка использовали программу ArcView GIS-3.2. Применяли метод средневзвешенной интерполяции, используемый [8] для построения детальных карт загрязнения почвенного покрова. Метод позволяет отображать на карте локальные загрязнения, поскольку на значение моделируемой функции и ее производных в любой точке не влияют соответствующие показатели в далеко отстоящих (в нашем случае 250 м и более) опорных точках. Автоматически произведенную интерполяцию корректировали с учетом уровня высот и географических координат точек отбора разовых проб, входящих в состав базисного образца.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
К моменту проведения исследований (2006 г.) у-фон на обследуемой территории снизился (рис. 2) даже по сравнению с 1994 г. [7]. Так, если в 1994 г. у-фон на высоте 1 м от поверхности почвы в точке с координатами 49°56'10.2'' с.ш.; 79°00'0.2'' в.д. составлял 9.8-20 мкЗв/ч (80-163 пА/кг), то в настоящее время в пределах этого участка он не прев
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.