Влияние радиоактивного излучения на экологию

Тема: Предотвращение ядерной войны и аварий на АЭС

План

1. Введение

2. История открытия радиоактивного излучения

3. Воздействие излучения на живые организмы

4. История создания ядерного оружия и его роль в холодной войне

5. Декларация ООН от 24 ноября 1961 года

6. Полезное применение радиоактивности

7. Катастрофы на АЭС

8. Меры предотвращения ядерной катастрофы и загрязнения

Заключение

Литература

1. Введение

Процесс развития человеческого общества и научных знаний постоянно сопровождается исследованиями, исканиями, открытиями и изобретениями. Такова отличительная черта Человека Разумного от других представителей животного мира. От палки к камню, от камня к бронзе, от бронзы к железу и так далее. Человечество постоянно развивается, причём с каждым новым открытием темпы развития возрастают всё быстрее. Но к сожалению в истории нашего развития мы постоянно сталкиваемся с отрицательными сторонами этого явления. Довольно много проблем у человечества связано с использованием научных достижений в военных целях.

Двадцатый век называют веком атомной энергии. “Атомный”, “ядерный”, “радиация”, “излучение”, “радиационный фон” - всем отлично знакомы эти настораживающие слова. Они все чаще звучат в эфире радио, телевидения, в мировой сети интернет, газетах, журналах. Так какие же события произошли за последние сто четырнадцать лет? Откуда взялись все эти термины и что с ними связано?

Для начала надо вспомнить, с чего всё начиналось.

2. История открытия радиоактивного излучения

Французский физик А.Беккерель 1 марта 1896 года обнаружил по почернению фотопластинки испускание солью урана невидимых лучей сильной проникающей способности. Вскоре он выяснил, что свойством лучеиспускания обладает и сам уран. Затем такое свойство им было обнаружено и у тория. Радиоактивность (от латинского radio - излучаю, radus - луч и activus - действенный), такое название получило открытое явление, которое оказалось привилегией самых тяжелых элементов периодической системы Д.И.Менделеева.

Есть несколько определений этого явления, одно из которых дает такую ее формулировку: «Радиоактивность - это самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно изотоп другого элемента); при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия». Сущностью открытого явления было в самопроизвольном изменении состава атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбужденном долгоживущем состоянии.

В 1898 году другие французские ученые Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри выделили из уранового минерала два новых вещества, радиоактивных в гораздо большей степени, чем уран. Так были открыты два неизвестных ранее радиоактивных элемента - полоний и радий, а Мария, кроме того обнаруживает (независимо от немецкого физика Г.Шмидта) явление радиоактивности у тория. Кстати, она первой и предложила термин радиоактивность. Ученые пришли к выводу, что радиоактивность представляет собой самопроизвольный процесс, происходящий в атомах радиоактивных элементов. Теперь это явление определяют как самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, и при этом происходит испускание электронов, протонов, нейтронов или ядер гелия. Здесь следует отметить, что среди элементов, содержащихся в земной коре, радиоактивными являются все с порядковыми номерами более 83, т.е. расположенными в таблице Менделеева после висмута. За 10 лет совместной работы они сделали очень многое для изучения явления радиоактивности. Это был беззаветный труд во имя науки - в плохо оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств. Пьер установил самопроизвольное выделение тепла солями радия. Этот препарат радия исследователи получили в 1902 году в количестве 0,1 гр. Для этого им потребовалось 45 месяцев напряженного труда и более 10000 химических операций освобождения и кристаллизации. В дальнейших исследованиях радиоактивности ведущая роль принадлежала Э. Резерфорду. Сосредоточив внимание на изучении этого явления, он установил природу радиоактивных превращений и сопутствующего им излучения.

В 1903 году за открытие в области радиоактивности супругам Кюри и А.Беккерелю была присуждена Нобелевская премия по физике. Всего за работы, связанные с исследованием и применением радиоактивности, было присуждено более 10 Нобелевских премий по физике и химии (А.Беккерелю, П. и М.Кюри, Э.Ферми, Э.Резерфорду, Ф. и И.Жолио-Кюри, Д.Хэвиши, О.Гану, Э.Макмиланн и Г.Сиборгу, У.Либби и др.).

Теперь интересно знать, как воздействует радиоактивное излучение на живые организмы и что явилось толчком для использования научного открытия в военных целях множества государств.

3. Воздействие излучения на живые организмы

На нижеследующей диаграмме показаны источники облучения человека.



При воздействии радиации на любой живой организм главной мишенью ее воздействия является генетический материал клетки или вируса. При этом чувствительность этой мишени превышает чувствительность других биологических мишеней (белков, мембран, надмолекулярных структур в десятки раз). Причиной радиационной гибели многоклеточных организмов является гибель фракции наиболее чувствительных и незаменимых для жизнедеятельности организма клеток, которые, в свою очередь, гибнут из-за поражения их генетического материала.

Генетический материал всех клеток и большинства вирусов представлен молекулами ДНК. Огромные полимерные нити ДНК (в клетках человека суммарная длина 46 нитей ДНК достигает 2 м.) имеют строго определенную первичную структуру, которая должна поддерживаться в неизменном виде в течение многих поколений. Однако это условие при физиологических температурах по чисто термодинамическим причинам не может быть выполнено. Например, в течение часа в ДНК каждой клетки человека возникает несколько десятков тысяч повреждений, которые, как правило, несовместимы с жизнеспособностью клетки. Частота различных типов повреждений взаимодействует с прочностью химических связей, разрыв которых является причиной их возникновения.

При пролете ионизирующей частицы через объем клетки она передает часть своей кинетической энергии электронам, входящим в атомные и молекулярные образования. Это приводит к возбуждению или ионизации электронных оболочек молекул среды. Необходимо отметить, что ионизация молекул в биологических тканях мгновенно нейтрализуется за счет высокой электропроводимости среды. В результате в ионизованной молекуле выделяется энергия, равная максимальной энергии возбуждения ее валентных электронов. Возбуждение валентных электронов является причиной разрыва химических связей и повреждения нативной (исходной) структуры биологических молекул. Однако точно такие же реакции деструкции протекают спонтанно за счет случайного отклонения от нормы тепловой энергии в нормально функционирующих клетках.

Таким образом, спектр первичных повреждений, индуцированных радиацией, практически не отличим от такового, возникающего за счет естественных причин. Однако, в отличие от спонтанных повреждений, которые распределены равномерно по всем молекулам среды, радиационные повреждения распределены неравномерно вдоль трека ионизирующей частицы, что является чрезвычайно важным обстоятельством на биологической стадии развития поражения.

Для поддержания нативного состояния первичной структуры генетического материала клетки всех организмов имеют мощные специализированные системы ремонта (репарации) повреждений своего генетического материала. Эти системы за время, разделяющее два клеточных деления, способны репарировать сотни тысяч повреждений в их ДНК. При этом с небольшой вероятностью репарация может пройти с ошибкой, причиной чего может быть наследуемое изменение первичной структуры ДНК, т.е. мутация.

Таким образом, радиация не вносит в спектр естественных повреждений ДНК существенных изменений, но изменяет количество последних. В связи с этим биологические последствия радиационного воздействия можно зафиксировать только в том случае, когда количество созданных радиацией повреждений будет сравнимо с количеством естественно возникающих повреждений ДНК. Этот паритет для человека наступает при дозах порядка десятков рентген.

Действие радиации на организм человека связано с процессами ионизации атомов и молекул живой материи, в частности, молекул воды, содержащихся в органах и тканях. В результате происходит разрыв молекулярных связей и изменение структуры различных химических соединений. При этом нарушается нормальное течение биохимических процессов и обмен веществ в организме.

Вредные последствия облучения сводятся к трем видам заболеваний:

· онкологическим болезням различных органов;

· генетическим повреждениям, не влияющим на здоровье самого человека, но приводящим к появлению различных болезней или уродств у его потомков, зачатых и рожденных после облучения;

· лучевой болезни.

Радиация по самой своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения могут «запустить» не до конца еще установленную цепь событий, приводящую к раку или к генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма.

Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обычно проявляются в течение нескольких часов или дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет после облучения - как правило, не ранее, чем через одно - два десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению появляются лишь в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки индивидуума, подвергшегося облучению.

В то время как идентификация быстро проявляющихся («острых») последствий от действия больших доз облучения не составляет труда, обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно. Частично это объясняется тем, что для их проявления должно пройти очень много времени. Но даже и обнаружив какие-то эффекты, требуется еще доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждения генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин. Например, причиной рака, кроме радиации, может быть и нерадиоактивное загрязнение окружающей среды, курение, неправильное питание и другие факторы.

Чтобы вызвать острое поражение организма, дозы облучения должны превышать определенный уровень, но нет никаких оснований считать, что это правило действует в случае таких последствий, как рак или повреждение генетического аппарата. По крайней мере, теоретически для этого достаточно самой малой дозы. Однако в то же самое время никакая доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при относительно больших дозах облучения далеко не все люди обречены на эти болезни: действующие в организме человека репарационные механизмы обычно ликвидируют все повреждения. Точно также любой человек, подвергшийся действию радиации, совсем не обязательно должен заболеть раком или стать носителем наследственных болезней; однако вероятность, или риск, наступления таких последствий у него больше, чем у человека, который не был облучен. И риск этот тем больше, чем больше доза облучения.

На рисунке показаны разные степени облучения человека и их последствия.

В ходе длительных исследований в области радиоактивности появляется идея создания сверхмощного всеразрушительного оружия.

Итак, история создания Атомной бомбы и другого ядерного оружия.

4. История создания ядерного оружия и его роль в холодной войне

В 1938 г, в результате экспериментов немецких химиков Отто Хана и Фрица Страссманна (1902-80), им удается разбить атом урана на две приблизительно равных части при помощи бомбардировки урана нейтронами. Британский физик Отто Роберт Фриш (1904-79) объяснил, как при делении ядра атома выделяется энергия.

В начале 1939 года французский физик Жолио-Кюри сделал вывод, что возможна цепная реакция, которая приведет к взрыву чудовищной разрушительной силы и что уран может стать источником энергии, как обычное взрывное вещество. Например, 1 кг вещества, преобразованного в энергию, был бы эквивалентен энергии, выпущенной, при взрыве 22 мегатонн тротила. Это заключение стало толчком для разработок по созданию ядерного оружия.

Европа была накануне Второй мировой войны, и потенциальное обладание таким мощным оружием подталкивало милитаристские круги на быстрейшее его создание, но тормозом стала проблема наличия большого количества урановой руды для широкомасштабных исследований. Над созданием атомного оружия трудились физики Германии, Англии, США, Японии, понимая, что без достаточного количества урановой руды невозможно вести работы, США в сентябре 1940 года закупили большое количество требуемой руды по подставным документам у Бельгии, что и позволило им вести работы над созданием ядерного оружия полным ходом.

Перед началом Второй мировой войны Альберт Эйнштейн написал письмо президенту США Франклину Рузвельту. В нем якобы говорится о попытках нацистской Германии очистить Уран-235, что может привести их к созданию атомной бомбы. Сейчас стало известно, что германские учёные были очень далеки от проведения цепной реакции. В их планы входило изготовление "грязной", сильнорадиоактивной бомбы. Как бы то ни было, правительством Соединённых Штатов было принято решение - в кратчайшие сроки создать атомную бомбу. Этот проект вошел историю как "Manhattan Project". Возглавил его Лесли Гровс.

Следующие шесть лет, с 1939 по 1945, на проект Манхэттен было потрачено более двух биллионов долларов. В Oak Ridge, штат Теннеси, был построен огромный завод по очистке урана. H.C. Urey и Ernest O. Lawrence (изобретатель циклотрона) предложили способ очистки, основанный на принципе газовой диффузии с последующим магнитным разделением двух изотопов. Газовая центрифуга отделяла легкий Уран-235 от более тяжелого Урана-238.

На территории Соединенных Штатов, в Лос-Аламосе, в пустынных просторах штата Нью-Мексико, в 1942 году был создан американский ядерный центр. Над проектом работало множество учёных, главным же был Роберт Оппенгеймер. Под его началом были собраны лучшие умы того времени не только США и Англии, но практически всей Западной Европы. Над созданием ядерного оружия трудился огромный коллектив, включая 12 лауреатов Нобелевской премии. Работа в Лос-Аламосе, где находилась лаборатория, не прекращалась ни на минуту. В Европе тем временем шла Вторая мировая война, и Германия проводила массовые бомбардировки городов Англии, что подвергало опасности английский атомный проект “Tub Alloys”, и Англия добровольно передала США свои разработки и ведущих ученых проекта, что позволило США занять ведущее положение в развитии ядерной физики (создания ядерного оружия).

16 июля 1945 года, в 5:29:45 по местному времени, яркая вспышка озарила небо над плато в горах Джемеза на севере от Нью-Мехико. Характерное облако радиоактивной пыли, напоминающее гриб, поднялось на 30 тысяч футов. Все что осталось на месте взрыва - фрагменты зеленого радиоактивного стекла, в которое превратился песок. Так было положено начало атомной эре.

К осени 1944 года, когда работы по созданию атомной бомбы подходили к завершению, в США был создан 509-й авиаполк “летающих крепостей” Б-29, командиром которого был назначен опытный летчик полковник Тиббетс. Полк приступил к регулярным длительным тренировочным полетам над океаном на высотах 10-13 тысяч метров. К лету 1945 года американцам удалось собрать две атомные бомбы, получившие названия "Малыш" и "Толстяк". Первая бомба весила 2722 кг и была снаряжена обогащенным Ураном-235. "Толстяк" с зарядом из Плутония-239 мощностью более 20кт имела массу 3175 кг.

Президент США Г. Трумэн стал первым политическим руководителем, кто принял решение на применение ядерного оружия. С военной точки зрения необходимости таких бомбардировок густонаселенных японских городов не было. Но политические мотивы в этот период превалировали над военными. 10 мая 1945 года в “Пентагоне” собрался комитет по выбору целей для нанесения первых ядерных ударов. Для победного завершения Второй мировой войны необходимо было разгромить Японию - союзника гитлеровской Германии. Начало боевых действий назначено на 10 августа 1945 года. США хотели продемонстрировать всему миру, каким мощным оружием они обладают (для устрашения), поэтому первыми целями для ядерных ударов были выбраны японские города (Хиросима, Нагасаки, Кокура, Ниигата), которые не должны были подвергаться обычной бомбардировке с воздуха американскими ВВС.

Утром 6 августа 1945 г. над Хиросимой было ясное, безоблачное небо. Как и прежде, приближение с востока двух американских самолета (один из них назывался Энола Гей) на высоте 10-13 км не вызвало тревоги (т.к. каждый день они показывались в небе Хиросимы). Один из самолетов спикировал и что-то сбросил, а затем оба самолета повернули и улетели. Сброшенный предмет на парашюте медленно спускался и вдруг на высоте 600 м над землей взорвался. Это была бомба "Малыш". 9 августа еще одна бомба была сброшена над городом Нагасаки.

Общие людские потери и масштабы разрушений от этих бомбардировок характеризуются следующими цифрами: мгновенно погибло от теплового излучения (температура около 5000 градусов С) и ударной волны - 300 тысяч человек, еще 200 тысяч получили ранение, ожоги, облучились. На площади 12 кв. км были полностью разрушены все строения. Только в одной Хиросиме из 90 тысяч строений было уничтожено 62 тысячи. Эти бомбардировки потрясли весь мир. Считается, что это событие положило начало гонке ядерных вооружений и противостоянию двух политических систем того времени на новом качественном уровне.

С середины 1945 года и по 1953 год американское военно-политическое руководство в вопросах строительства стратегических ядерных сил (СЯС) исходило из того, что США монопольно владеют ядерным оружием и могут достичь мирового господства путем ликвидации СССР в ходе ядерной войны. Подготовка к такой войне началась практически сразу после разгрома гитлеровской Германии. Об этом свидетельствует директива Объединенного комитета военного планирования 432/д от 14 декабря 1945 года, где ставилась задача на подготовку атомной бомбардировки 70 советских городов - основных политических и промышленных центров Советского Союза (Москва, Ленинград, Горький, Куйбышев, Свердловск, Новосибирск, Омск, Саратов, Казань, Баку, Ташкент, Челябинск, Нижний Тагил, Магнитогорск, Пермь, Тбилиси, Новокузнецк, Грозный, Иркутск, Ярославль и др.). При этом планировалось использовать весь наличный на то время запас атомных бомб (196 штук), носителями которых являлись модернизированные бомбардировщики В-29. Определялся и способ их применения - внезапный атомный "первый удар", который должен поставить советское руководство перед фактом бесперспективности дальнейшего сопротивления.

К середине 1948 года в Комитете начальников штабов был составлен план ядерной войны с СССР, получивший кодовое название "Чариотир". Он предусматривал, что война должна начаться "с концентрированных налетов с использованием атомных бомб против правительственных, политических и административных центров, промышленных городов и избранных предприятий нефтеочистительной промышленности с баз в западном полушарии и Англии". Только за первые 30 дней намечалось сбросить 133 ядерные бомбы на 70 советских городов.

Среди Лос-Аламосских ученых над созданием атомной бомбы работал немецкий коммунист Клаус Фукс. Он в течение 1945 -1947 годов четыре раза передавал сведения в СССР по практическим и теоретическим вопросам создания атомной и водородных бомб, чем ускорил их появление в СССР. Через 12 дней после сборки первой атомной бомбы в Лос-Аламосе было получено описание ее устройства из Вашингтона и Нью-Йорка. Первая телеграмма поступила в Центр 13 июня, вторая - 4 июля 1945 года. Детальный доклад Фукса ("Чарльз") был доставлен диппочтой после того, как он встретился 19 сентября со своим курьером Гарри Голдом. Доклад содержал тридцать три страницы текста с описанием конструкции атомной бомбы. Позднее было получено дополнительное сообщение по устройству атомной бомбы.

Сообщение о том, что американцы взорвали атомное устройство впечатления на И.В. Сталина не произвело. Но последствия бомбардировок г. Хиросимы и г. Нагасаки потрясли его. Сталин приказал Л. Берии продумать вопрос о создании собственного ядерного оружия. Последний хотел монополизировать руководство этими работами и сосредоточить их в своем ведомстве. Однако, Сталин этот план не принял. По его настоянию 20 августа 1945 года был образован специальный комитет по атомной энергии под руководством Л. Берия. Его заместителем назначили наркома боеприпасов Б.Л. Ванникова. В комитет вошли видные ученые А.Ф. Иоффе, П.Л. Капица и И.В. Курчатов.

В феврале 1945 года были захвачены немецкие документы о высококачественных запасах урана в районе Бухово - в Родопских горах, Болгария. Было создано советско-болгарское горное общество, которое занималось добычей урана. Урановая руда из Бухово была использована при пуске первого советского атомного реактора. В 1946 году в СССР были открыты и сразу же стали разрабатываться крупные месторождения урана более высокого качества.

Сообщение о том, что Советский Союз овладел секретом ядерного оружия вызвало у правящих кругов США желание как можно быстрее развязать превентивную войну. Был разработан план "Тройан", в котором предусматривалось начать боевые действия 1 января 1950 года. На то время США располагало 840 стратегическими бомбардировщиками в строевых частях, 1350 - в резерве и свыше 300 атомными бомбами.

В районе г. Семипалатинска был построен испытательный полигон. Ровно в 7.00 утра 29 августа 1949 года на этом полигоне было подорвано первое советское ядерное устройство под кодовым названием "РДС-1".

План "Тройан", согласно которому на 70 городов СССР должны были быть сброшены атомные бомбы, был сорван из-за угрозы ответного удара. Событие, происшедшее на Семипалатинском полигоне, известило мир о создании в СССР ядерного оружия, что положило конец американскому монополизму на владение новым для человечества оружием.

Успешное испытание первой советской атомной бомбы поставило американцев перед альтернативой: остановить гонку вооружений и начать переговоры с СССР или продолжить создание водородной бомбы, придумав замену классической модели Теллера. Было решено продолжить разработки. Расчеты на появившемся к тому времени суперкомпьютере подтвердили, что давление при подрыве взрывчатых веществ не достигает требуемого уровня. К тому же оказалось, что температура при предварительном подрыве атомной бомбы тоже недостаточно высока для старта цепной реакции синтеза в дейтерии. Классический вариант окончательно был отвергнут, но нового решения не было. Штатам оставалось только надеяться, что СССР пошел по тому, украденному у них, пути (они уже знали о шпионе Фуксе, который был арестован в Англии в январе 1950 года). Отчасти американцы были правы в своих надеждах. Но уже в конце 1949 года советскими физиками была создана новая модель водородной бомбы, которая получила название модели Сахарова-Гинзбурга. Все силы были брошены на ее реализацию. Эта модель заведомо имела некоторые ограничения: процессы атомного синтеза дейтерия происходили не в две стадии, а одновременно, водородный компонент бомбы выделялся в относительно небольших количествах, что ограничивало мощность взрыва. Эта мощность могла быть максимум в двадцать-сорок раз выше мощности обычной плутониевой бомбы, но зато предварительные расчеты подтверждали ее жизнеспособность. Американцы и тут наивно подумали, что Советскому Союзу не под силу создание водородной бомбы по двум причинам: из-за отсутствия у СССР достаточного количества урана и урановой промышленности и недоразвитости русских компьютеров. И снова советских ученых недооценили. Проблема давления в новой модели Сахарова-Гинзбурга была решена хитрым расположением дейтерия. Он теперь был не в отдельном цилиндре, как раньше, а послойно в самом плутониевом заряде (отсюда происходило новое кодовое название - «слойка»). Предварительный атомный взрыв обеспечивал и температуру, и давление для начала термоядерной реакции. Все упиралось только в очень медленное и дорогостоящее производство искусственно получаемого трития. Гинзбург предложил использовать вместо трития легкий изотоп лития, который является природным элементом. Теллеру же проблему получения давления в миллионы атмосфер, необходимого для сжатия дейтерия и трития, помог решить физик Станислав Улам. Такое давление можно было создать сходящимся в одной точке мощным излучением. Эта модель американской водородной бомбы получила название Улама-Теллера. Сверхдавление для трития и дейтерия в этой модели достигалось не взрывчатыми волнами от подрыва химических взрывчатых веществ, а фокусировкой отраженной радиации после предварительного взрыва небольшого атомного заряда внутри. Модель требовала большого количества трития, и для его производства американцы построили новые реакторы. Про литий они просто не догадались. Подготовка к испытанию у них проходила в большой спешке, ведь Советский Союз буквально наступал на пятки. Испытание предварительного устройства, а не бомбы (на бомбу, вероятно, еще не хватало трития) американцы произвели 1 ноября 1952 года на небольшом атолле в южной части Тихого океана. После взрыва атолл был полностью разрушен, а водяной кратер от взрыва был больше мили в диаметре. Сила взрыва равнялась десяти мегатоннам тротилового эквивалента. Это превышало мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму, в тысячу раз.

12 августа 1953 года на Семипалатинском полигоне Советским Союзом была испытана первая в мире водородная бомба, мощность заряда которой, правда, составила всего четыреста килотонн тротилового эквивалента. Хотя мощность была небольшой, успешное испытание имело огромный моральный и политический эффект. И это была именно перемещаемая бомба (РДС-6с), а не устройство, как у американцев.

После испытания «слойки» Сахаров и его товарищи объединили свои усилия для создания более мощной двухступенчатой водородной бомбы, сходной с той, которую испытывали американцы. Разведка работала в том же режиме, так что модель Улама-Теллера у СССР уже была. На расчет и производство ушло два года, и 22 ноября 1955 года была испытана первая советская двухступенчатая водородная бомба небольшой мощности.

Правящая верхушка СССР намеревалась свести на нет преимущество американцев в количестве испытаний одним, но очень мощным взрывом. Группе Сахарова поручено спроектировать водородную бомбу мощностью 100 мегатонн. Но, видимо, из-за опасений возможных экологических последствий, мощность бомбы была снижена до 50 мегатонн. Несмотря на это, испытания проходили с расчетом именно на исходную мощность. То есть это были испытания конструкции бомбы, которая в принципе может иметь мощность около 100 мегатонн. Для того, чтобы понять зачем был необходим этот взрыв нужно разобраться в политической ситуации, сложившейся в мире к тому времени.

В чем же заключались особенности политической ситуации? Наступившее было потепление отношений между СССР и США, кульминацией которого явился визит Хрущева в Соединенные Штаты Америки в сентябре 1959 г., уже через несколько месяцев сменилось резким обострением в результате скандальной истории со шпионским полетом Ф. Пауэрса над территорией Советского Союза. Самолет-разведчик 1 мая 1960 г. был сбит под Свердловском. Как следствие, в мае 1960 г. была сорвана встреча глав правительств четырех держав в Париже. Ответный визит президента США Д. Эйзенхауэра в СССР был отменен. Разгорались страсти вокруг Кубы, где к власти пришел Ф. Кастро. Причем большим потрясением стало вторжение в районе Плайя-Хирон в апреле 1961 г. кубинских эмигрантов из США и их разгром. Клокотала разбуженная Африка, сталкивая интересы великих держав. Но главное противостояние между СССР и США было в Европе: периодически давал о себе знать тяжелый и казавшийся неразрешимым вопрос германского мирного урегулирования, в фокусе которого был статус Западного Берлина. Безуспешно велись изнурительные переговоры о взаимном сокращении вооружений, которые сопровождались жесткими требованиями западных держав об инспекции и контроле на территориях договаривающихся сторон. Казались все более безотрадными переговоры экспертов в Женеве о запрещении ядерных испытаний, хотя в течение 1959 и 1960 гг. ядерные державы (кроме Франции) соблюдали соглашение об одностороннем добровольном отказе от испытаний этого оружия в связи с упомянутыми женевскими переговорами. Нормой стала жесткая пропагандистская риторика между СССР и США, в которой постоянными элементами были взаимные обвинения и откровенные угрозы. Наконец, главное событие того периода - 13 августа 1961 г. за одну ночь была воздвигнута печально знаменитая берлинская стена, вызвавшая на Западе бурю протестов.

Между тем Советский Союз обретал все большую уверенность в своих силах. Он первым испытал межконтинентальную баллистическую ракету и запустил спутники в околоземное пространство, осуществил пионерский прорыв человека в космос и создал могучий ядерный потенциал. СССР, обладая в то время большим престижем, особенно в странах третьего мира, не уступал давлению Запада и сам переходил к активным действиям.

Поэтому, когда к концу лета 1961 г. страсти особенно накалились, события стали развиваться по своеобразной силовой логике. 31 августа 1961 г. советское правительство опубликовало заявление об отказе от добровольно принятого на себя обязательства воздерживаться от испытаний ядерного оружия и о решении возобновить эти испытания. В нем нашли отражение дух и стиль того времени. В частности, говорилось:

"Советское правительство не выполнило бы своего священного долга перед народами своей страны, перед народами социалистических стран, перед всеми народами, стремящимися к мирной жизни, если бы перед лицом угроз и военных приготовлений, охвативших США и некоторые другие страны НАТО, оно не использовало бы имеющихся у него возможностей для совершенствования наиболее эффективных видов оружия, способных охладить горячие головы в столицах некоторых держав НАТО".

СССР намечал целую серию испытаний, кульминацией которого должен был стать взрыв водородной бомбы 50-мегатонной мощности. А. Д. Сахаров назвал планируемый взрыв "гвоздем программы".

Советское правительство не делало тайны из намечаемого супервзрыва. Напротив, оно оповестило мир о предстоящем испытании и даже обнародовало мощность создаваемой бомбы. Ясно, что такая "утечка информации" отвечала целям силовой политической игры. Но одновременно ставила создателей новой бомбы в трудное положение: возможный по тем или иным причинам ее "отказ" должен быть исключен. Мало того, взрыв бомбы должен был непременно попасть в "яблочко": обеспечить "заказную" мощность в 50 млн. тонн тротила! В противном случае вместо запланированного политического успеха советское руководство должно было пережить несомненный и чувствительный конфуз.

Первое упоминание о предстоящем грандиозном взрыве в СССР появилось 8 сентября 1961 г. на страницах американской газеты "Нью-Йорк таймс", которая воспроизвела слова Хрущева:

"Пусть знают те, кто мечтает о новой агрессии, что у нас будет бомба, равная по мощности 100 миллионам тонн тринитротолуола, что мы уже имеем такую бомбу, и нам осталось только испытать взрывное устройство для нее".

В мире прокатилась мощная волна протестов в связи с объявлением о предстоящем испытании.

В эти самые дни в Арзамасе-16 завершались последние работы по созданию небывалой бомбы и отправке ее на Кольский полуостров к месту базирования самолета-носителя. 24 октября был закончен итоговый отчет, который включал предложенную конструкцию бомбы и ее теоретическое, расчетное обоснование. Содержавшиеся в нем положения были отправными для инженеров-конструкторов и изготовителей бомбы. Авторами отчета были А. Д. Сахаров, В. Б. Адамский, Ю. Н. Бабаев, Ю. Н. Смирнов, Ю. А. Трутнев. В конце отчета было сказано: «Удачный результат испытаний этого изделия открывает возможность конструировать изделие практически неограниченной мощности».

Параллельно с работой над бомбой к выполнению боевой задачи готовили самолет-носитель и отрабатывали специальную парашютную систему для бомбы. Эта система для медленного спуска более чем 20-тонной бомбы оказалась уникальной, и руководитель ее разработки был удостоен Ленинской премии.

Однако, если бы парашютная система отказала во время эксперимента, экипажи самолетов не пострадали бы: бомба включала специальный механизм, который запускал систему подрыва только в том случае, если самолет уже оказывался на безопасном расстоянии.

Необычной переделке подвергся на заводе-изготовителе стратегический бомбардировщик Ту-95, которому предстояло доставить бомбу к цели. Совершенно нестандартная бомба длиной около 8 м и поперечником около 2 м не помещалась в бомболюк самолета. Поэтому часть фюзеляжа (не силовую) вырезали и смонтировали специальный подъемный механизм и устройство для крепления бомбы. И все-таки она была настолько велика, что в полете больше чем наполовину торчала наружу. Весь корпус самолета, даже лопасти его винтов, были покрыты специальной белой краской, защищающей от световой вспышки при взрыве. Такой же краской был покрыт корпус сопровождавшего самолета-лаборатории.

Пасмурным утром 30 октября 1961 года Ту-95 поднялся в воздух и сбросил над Новой Землей водородную бомбу, навсегда вошедшую в историю. Испытание заряда мощностью 50 мегатонн было этапом в развитии ядерного оружия. Это испытание со всей наглядностью продемонстрировало глобальный характер воздействия мощного ядерного взрыва на атмосферу Земли, включая такие факторы, как резкое повышение фона трития в атмосфере, перерыв на 40-50 мин. радиосвязи в Арктике, распространившаяся на сотни километров ударная волна. Проверка конструкции заряда подтвердила возможность создания заряда любой, сколь угодно большой мощности.

Но нельзя не учитывать, что взрыв такой невероятной мощи давал возможность показать и всеразрушительность, бесчеловечность созданного оружия массового уничтожения, достигшего апогея в своем развитии. Человечество, политики должны были осознать, что в случае трагического просчета победителей не будет. Как бы ни был изощрен противник, у другой стороны найдется сокрушительный ответ.

Созданный заряд одновременно демонстрировал и могущество человека: взрыв по своей мощи был явлением уже почти космического масштаба. Недаром Андрей Дмитриевич Сахаров искал заряду достойное применение. Он предлагал использовать сверхмощные взрывы для предотвращения катастрофических землетрясений, для создания беспрецедентных по энергии ускорителей ядерных частиц с целью проникновения в глубины материи, для управления в интересах человека движением космических тел в околоземном пространстве.

Гипотетически потребность в подобном заряде может возникнуть, если понадобится отклонить траекторию крупного метеорита или какого-либо другого небесного тела при угрозе его столкновения с нашей планетой. До создания ядерных зарядов большой мощности и надежных средств их доставки, ныне тоже разработанных, человечество было беззащитно в подобной, хотя и маловероятной, но все-таки возможной ситуации.

В 50-мегатонном заряде 97% мощности было обусловлено термоядерной энергией, т. е. заряд отличался высокой "чистотой" и соответственно минимумом образования осколков деления, создающих неблагоприятный радиационный фон в атмосфере.

Можно с полной уверенностью утверждать, что использование такого оружия в военных условиях нецелесообразно. Основным предназначением этого испытания был политический эффект, которого удалось добиться руководству СССР.

Но всё же человечество поняло, чего может стоить ему ядерная война. Было принято решение о запрещении применения ядерного оружия.

5. Декларация ООН о запрещении применения ядерного и термоядерного оружия, принятая резолюцией 1653 (XVI) Генеральной Ассамблеи от 24 ноября 1961 года

Генеральная Ассамблея, учитывая возложенную на нее Уставом Организации Объединенных Наций ответственность за поддержание международного мира и безопасности, а также за рассмотрение руководящих принципов в области разоружения, будучи серьезно озабочена тем, что, в то время как переговоры о разоружении до сих пор еще не привели к удовлетворительным результатам, гонка вооружений, в особенности в ядерной и термоядерной областях, достигла опасной стадии, требующей принятия всех возможных мер предосторожности для защиты человечества и цивилизации от угрозы ядерной и термоядерной катастрофы, напоминая, что применение оружия массового уничтожения, причиняющего людям ненужные страдания, в прошлом запрещалось, как противоречащее законам человечности и принципам международного права, такими международными декларациями и обязательными соглашениями, как Санкт-Петербургская Декларация 1868 года, Декларация Брюссельской конференции 1874 года, Конвенции Гаагских мирных конференций 1899 года и 1907 года и Женевский протокол 1925 года, в которых большинство государств все еще участвует, принимая во внимание, что применение ядерного и термоядерного оружия причинит человечеству и цивилизации массовые разрушения и страдания в еще большей степени, чем то оружие, применение которого было объявлено вышеупомянутыми международными декларациями и соглашениями противоречащим законам человечности и преступлением с точки зрения международного права, полагая, что применение такого оружия массового уничтожения, как ядерное и термоядерное оружие, является прямым отрицанием высоких идеалов и целей, для достижения которых -- путем избавления грядущих поколений от бедствий войны и путем сохранения культуры и содействия ее развитию -- была создана Организация Объединенных Наций,

1. заявляет:

а) что применение ядерного и термоядерного оружия противоречит духу, букве и целям Организации Объединенных Наций и, поэтому, является прямым нарушением Устава Организации Объединенных Наций;

б) что применение ядерного и термоядерного оружия выйдет даже за рамки военных операций и причинит человечеству и цивилизации массовые разрушения и страдания и, поэтому, противоречит нормам международного права и законам человечности;

в) что применение ядерного и термоядерного оружия является войной, направленной не только против того или иного противника или против тех или иных противников, но и против всего человечества в целом, так как народы мира, не участвующие в такой войне, подвергнутся всем бедствиям, вызванным применением такого оружия;

г) что любое государство, применяющее ядерное или термоядерное оружие, должно рассматриваться как нарушившее Устав Организации Объединенных Наций, действующее вопреки законам человечности и совершающее преступление против человечества и цивилизации;

2. предлагает Генеральному Секретарю проконсультироваться с правительствами государств-членов Организации, чтобы выяснить их точку зрения относительно возможности созыва специальной конференции для подписания конвенции о запрещении применения ядерного и термоядерного оружия для целей войны, и доложить Генеральной Ассамблее на ее семнадцатой сессии о результатах своих консультаций.

1063-е пленарное заседание,

24 ноября 1961 года

Странами, входящими в ООН было принято решение использовать атомную энергию только в мирных целях. Итак, где же сегодня применяется радиоактивность?

6. Полезное применение радиоактивности

В настоящее время радиация находит полезное применение не только для получения электрической и тепловой энергии. Полезные свойства радиации нашли применение в различных областях естествознания, технике, медицине:

Ш в промышленности:

o гамма-дефектоскопия - контроль целостности различных сварных металлических оболочек (корпусов реакторов, подводных и надводных кораблей, трубопроводов и т. п.), нейтронный каротаж;

o разведка нефти и воды;

Ш в сельском хозяйстве:

o предпосевная обработка семян, повышающая урожайность;

o обеззараживание стоков животноводческих ферм;

Ш в космонавтике:

o создание атомных источников энергии спутников, орбитальных комплексов;

Ш в криминалистике:

o нанесение специальных меток на предметы хищения, облегчающие их поиск, идентификацию и изобличение преступников;

Ш в археологии:

o определение возраста геологических пород - уран-свинцовым методом оценен возраст Земли (около 4,5 млрд. лет);

o радиоуглеродный метод позволяет установить возраст предметов, имеющих биологическую природу, с точностью 50 лет в диапазоне 1000 - 50000 лет: например, на основе измерения содержания углерода в веревочных сандалиях, найденных в пещере в штате Орегон, был подтвержден факт существования 9000 лет назад доисторических людей на территории США;

Ш в медицине:

o диагностика заболеваний;

o лечение онкологических больных;

o стерилизация медицинских инструментов и материалов.

Открытие радиоактивности оказало огромное влияние на развитие науки и техники, оно ознаменовало начало эпохи интенсивного изучения свойств и структуры веществ. Новые перспективы, возникшие в энергетике, промышленности, военной области, медицине и других областях человеческой деятельности благодаря овладению ядерной энергией, были вызваны к жизни обнаружением способности химических элементов к самопроизвольным превращениям. Однако, наряду с положительными факторами использования свойств радиоактивности в интересах человечества все равно можно привести примеры и негативного их вмешательства в нашу жизнь. К числу таких относятся затонувшие корабли и подводные лодки с атомными двигателями и атомным оружием, захоронение радиоактивных отходов в море и на земле, аварии на атомных электростанциях и др.

В настоящее время достигнуты значительные успехи в решении проблемы использования атомной энергии в народном хозяйстве. Основным энергопроизводящим узлом атомных устройств, использующих внутриядерную энергию, является реактор. В активной зоне реактора созданы необходимые условия для возникновения и поддержания на определенном уровне цепной реакции деления тяжелых ядер. Высвобождающаяся при этом тепловая энергия аккумулируется теплоносителем и выносится за пределы активной зоны.

Одной из важнейших задач обеспечения радиационной безопасности на ядерных реакторах является надежное удержание образуемых при их работе огромных количеств радиоактивных веществ. Удержание продуктов деления внутри реактора осуществляется применением системы трех барьеров (оболочка твэла, первый контур, внешняя защита реактора).

7. Аварии на АЭС

До настоящего времени произошли три серьезные аварии на ядерных реакторах. Эти аварии произошли в Уиндскейле (Англия) в 1957 г., в США на станции Три Майл и в СССР на Чернобыльской станции.

В результате аварии в Уиндскейле, произошедшей из-за пожара на реакторе, в окружающую среду было выброшено значительное количество радионуклидов. Никаких мер по оповещению людей и их эвакуации из зоны загрязнения не производилось.

Авария на станции Три Майл возникла за счет слабой выучки персонала, обслуживающего реактор. Из-за резкого перегрева реакторной зоны в помещение реакторного зала было выброшено большое количество радионуклидов. В окружающую среду вынос радиоактивности был относительно небольшим. Однако была объявлена эвакуация населения из восьмимильной зоны вокруг станции. Это мероприятие привело к 52 смертельным случаям среди населения в результате сердечных приступов и автомобильных катастроф во время панического бегства населения.

Авария на Чернобыльской станции не имеет аналогов по своим последствиям для населения и окружающей среды. Она возникла, как и авария на американской станции, по вине обслуживающего персонала.

В результате этой аварии в окружающую среду было выброшено несколько миллионов кюри радиоактивных веществ (в десятки раз больше, чем в аварии на английском реакторе).

Результатом аварии чернобыльского реактора стало глобальное загрязнение среды радиоактивными веществами. В первые дни после аварии особую опасность представлял радиоактивный йод-131. Этот легколетучий радиоактивный изотоп в больших количествах поступал в природную среду и, будучи биологически активным, быстро включился в биологический кругооборот. Так как этот радионуклид представлял наибольшую опасность, в начальный период после аварии были предприняты меры борьбы с поступлением его в организм человека. Для этих целей использовался хорошо апробированный метод защиты с использованием нерадиоактивного йода. Однако из-за неподготовленности населения к сложившейся ситуации были нередки случаи отравления большими дозами нерадиоактивного йода вследствие его неумеренного потребления.

Дозиметрический контроль населения, эвакуированного из 30 км зоны, выявил большой процент людей (особенно детей) с высоким содержанием радиоактивного йода в щитовидной железе. Загрязнение другими радионуклидами было значительно меньше значимым и опасным для людей.

Как среагировала биосфера на мощное радиоактивное заражение вокруг аварийного реактора? Наиболее сильно пострадала сосновая роща, на которую в первые дни аварии выпало основное количество выброшенной радиоактивности. На площади нескольких десятков гектаров сосновый лес к осени погиб (рыжий лес). На расстоянии порядка км от реактора лес сохранился, хотя много деревьев погибло и наблюдались частые соматические изменения на ветвях сосен (удлиненные или укороченные иглы, измененная кустистость веток и т.д.). В значительно меньшей степени пострадали лиственные и травянистые растения. Среди животных удалось провести исследование динамики численности популяции грызунов. В течение летнего периода даже в максимально зараженной зоне наблюдалась хотя и уменьшенная по численности, но достаточно большая популяция мышей. В средних по загрязненности районах численность мышей на единицу площади не отличалась от контрольных участков. После зимней спячки на сильно загрязненной территории все мыши погибли.

На участках со средней загрязненностью выжил заметный процент зимовавших животных, и, наконец, на участках с низким загрязнением изменения численности популяции мышей по сравнению с контролем не отмечено. В течение летнего периода вся территория, включая максимально зараженные территории, была заселена животными.

Крупные животные (лисы, зайцы, одичавшие собаки) начали быстро размножаться на зараженной территории из-за отсутствия человека и благодаря большому количеству кормов в виде мелкого домашнего скота, птиц и неубранным сельхозугодиям. Культурные растения в течение первых трех лет после аварии были практически полностью вытеснены с полей сорняками. При этом наблюдалось чередование различных видов сорняков в течение этого периода.

Теперь, когда мы узнали о радиоактивности практически всё, узнали её историю с момента открытия, узнали о прошедших событиях, давайте посмотрим, какие же условия на сегодняшний день являются гарантом ядерной безопасности.

8. Меры предотвращения ядерной катастрофы и загрязнения

Сегодня самой основной организацией, обеспечивающей ядерную безопасность во всём мире является МАГАТЭ.

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) является ведущим мировым международным правительственным форумом научно-технического сотрудничества в области мирного использования ядерной технологии. МАГАТЭ, созданное в рамках Организации Объединенных Наций (ООН) в 1957 году в качестве автономной организации, представляет собой кульминацию международных усилий по воплощению в реальность предложения, которое президент США Эйзенхауэр высказал в своей речи «Атом для мира» на сессии Генеральной Ассамблеи ООН в 1953 году. Он предвидел создание международного органа по контролю и развитию использования атомной энергии. Сегодня широкий спектр услуг, программ и видов деятельности Агентства основывается на потребностях его 130 государств-членов.

«Агентство стремится к достижению более скорого и широкого использования атомной энергии для поддержания мира, здоровья и благосостояния во всем мире. По мере возможности Агентство обеспечивает, чтобы помощь, предоставляемая им или по его требованию, или под его наблюдением, или контролем, не была использована таким образом, чтобы способствовать какой-либо военной цели». Устав МАГАТЭ

Передача технологии.

Агентство стремится повысить роль ядерной науки и технологии в деле оказания поддержки устойчивому развитию человечества. Это касается как повышения уровня знаний, так и их использования для преодоления стоящих перед миром насущных проблем, таких, как голод, болезни, среды и изменение климата. Значительная часть деятельности Агентства связана с ядерной энергетикой, включая такие ее аспекты, как безопасность и обращение с отходами, а также с обеспечением использования ядерной технологии исключительно в мирных целях.

Где это представляется целесообразным, МАГАТЭ способствует передаче ядерной технологии государствам-членам для ее использования в медицине, сельском хозяйстве, промышленности, управлении водными ресурсами и для других применений. Многие из этих программ прямо или косвенно вносят свой вклад в достижение целей устойчивого развития и охраны окружающей среды, определенных в «Повестке дня на XXI век», принятой Конференцией Организации Объединенных Наций по окружающей среде и развитию в 1992 году. Агентство располагает также двумя научными лабораториями, где осуществляется подготовка кадров и ведутся исследования в поддержку деятельности по техническому сотрудничеству и оказанию помощи. Многие из этих направлений деятельности реализуются во взаимодействии с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией (ФАО). Агентство сотрудничает с ФАО в рамках объединенного отдела, занимающегося применением изотопов и излучений в продовольственной и сельскохозяйственной областях. Сюда входят такие направления, как селекция и генетика растений, борьба с насекомыми-вредителями, плодородие почв, ирригация и растениеводство, животноводство и сохранение пищевых продуктов.

Ядерная безопасность.

Будущая роль ядерной энергии зависит от подтвержденных устойчивых результатов безопасного применения всех ядерных методов. Хотя МАГАТЭ и не является международным регулирующим органом, его усилия в области ядерной безопасности направлены на разработку многосторонних юридически обязательных соглашений, которые приобретают все более важное значение в качестве механизмов повышения ядерной безопасности, радиационной безопасности и безопасности отходов во всем мире. Рекомендации МАГАТЭ в области безопасности используются многими странами в качестве основы для разработки внутригосударственных норм и правил. Разработаны своды положений и руководства по безопасности в отношении выбора площадки, проектирования, эксплуатации и качества АЭС. В целях дальнейшего повышения эксплуатационной безопасности во всем мире Агентство по запросу проводит оценки безопасности, включая рассмотрение группами международных экспертов непосредственно на площадке вопросов эксплуатации АЭС. В 1960 г. Под эгидой Организации европейского экономического сотрудничества (ОЕЭС, сейчас - Организация экономического сотрудничества и развития - ОЭСР) была принята Парижская конвенция об ответственности третьей стороны в области ядерной энергии, а в 1963-м под эгидой МАГАТЭ - Венская конвенция о гражданской ответственности за ядерный ущерб. Тринадцатого апреля 2005 года Генеральной Ассамблеей ООН принята Международная конвенция о борьбе с актами ядерного терроризма.