Характеристика радиоактивных изотопов ядерного взрыва

Как известно, источниками радиоактивного заражения при ядерных и термоядерных взрывах являются радиоактивные осколки деления урана и плутония, наведенная радиоактивность и непрореагировавшая часть урана и плутония.

Общее количество радиоактивных изотопов, образующихся при делении урана и плутония, чрезвычайно велико. Например, общая гамма-активность через 1 ч после взрыва мощностью 1 мегатонна достигает 300 000 МКи, что соответствует гамма-активности 300 000 тонн радия.

Каждый радиоактивный изотоп характеризуется определенной скоростью распада, что измеряется периодом полураспада, и видом излучения. Большинство радионуклидов ядерного взрыва (ПЯВ) имеют короткий период полураспада (секунды, минуты, часы), поэтому уровень радиации вначале быстро снижается, а затем остаются долгоживущие радионуклиды, которые облучают месяцами и годами. Каждый изотоп претерпевает ряд превращений, пока не станет стабильным нерадиоактивным. Например, распад радиоактивного брома происходит следующим образом (в скобках указан период полураспада): бром-90 (16 с) → β + рубидий-90 (2,74 мин) → β + стронций-90 (28 лет) → β + иттрий-90 (64,2 ч) → β + цирконий-90 (стабильный изотоп).

Из долгоживущих изотопов наиболее опасны стронций и цезий.

Стронций — двухвалентный металл, по химическим свойствам похожий на кальций, хорошо всасывается из желудочно-кишечного тракта и откладывается в костях. Образуется несколько изотопов стронция: стронций-89 (цифра обозначает массу изотопа) испускает бета- и гамма-излучения, период полураспада — 54,5 дня; стронций-90 — бета-излучатель, период полураспада — 28 лет.

Цезий-137 — одновалентный металл, по свойствам близкий к калию, бета- и гамма-излучатель, период полураспада — 33 года. Из многочисленных радиоактивных изотопов укажем еще на некоторые:

На зараженной территории в первые часы и дни наибольшее значение имеют короткоживущие изотопы, затем в течение 1— 3 нед провалируют изотопы йода (с массой 125, 130, 131, 133 и др.), в последующем остаются главным образом долгоживущие изотопы стронция-90 и цезия-137.

В результате захвата нейтронов веществами грунта и воздуха образуется наведенная радиоактивность. Наибольшее значение из этих изотопов имеют следующие:

Наведенная радиоактивность грунта имеет значение главным образом при термоядерных и нейтронных взрывах, сопровождающихся выделением мощного нейтронного потока высоких энергий.

Остатки ядерного заряда, не вступившего в цепную реакцию деления, являются альфа-излучателями и распадаются очень медленно. Период полураспада равен: уран-238 — 4,5 млрд. лет, уран-235 — 700 000 лет, плутоний-239 — 24 300 лет. При распаде их образуются также альфа-излучающие изотопы с периодами полураспада: радий-226 — 1600 лет, радон-222 — 3,8 дня, поло-ний-210—138 дней и др.

Выпадение радиоактивных осадков при наземных (подземных, надводных, подводных) ядерных взрывах в данной точке местности продолжаются в течение 1—2 ч и более в зависимости от мощности взрыва и скорости ветра, когда возможно попадание радиоактивных аэрозолей в органы дыхания человека. В дальнейшем возможно поднятие РВ с земли ветром и при передвижениях транспорта. Радиоактивные вещества ПЯВ впоследствии вступают в цикл различных процессов кругооборота в природе, которые можно изобразить схематически:

Таким образом, радиоактивные продукты ядерного взрыва (ПЯВ) могут попадать внутрь организма человека в период оседания их ингаляционно, частично через раневые и ожоговые поверхности, в последующем через желудочно-кишечный тракт в результате употребления воды и продуктов, зараженных РВ, а также при употреблении мяса (и рыбы) и молока от зараженных животных.

При этом в первые 2—4 нед большую опасность представляют радиоактивные изотопы йода (в особенности для детей при употреблении молока от зараженных коров). В последующем остаются изотопы медленно распадающихся РВ (стронция, цезия, бария).

На территории, зараженной радиоактивными веществами, люди и животные подвергаются ионизирующему облучению. При этом может быть три вида облучения:

1) внешнее гамма-облучение, вызывающее общую лучевую болезнь в зависимости от полученной дозы облучения:

2) поверхностное бета- и мягкое гамма-облучение, вызывающее лучевые поражения кожи той или иной степени тяжести («лучевые ожоги кожи»);

3) внутреннее облучение вследствие попадания РВ внутрь организма с воздухом, водой, пищей, через раневые и ожоговые поверхности (инкорпорация радиоактивных веществ).

Однако при всех путях попадания количество инкорпорированных РВ оказывается сравнительно небольшим, доза внутреннего облучения составляет небольшую часть (около 5—10%) внешнего гамма- и бета-облучения, поэтому не играет существенной роли в клинике острой лучевой болезни (если не учитывать отдаленных и генетических последствий).