Оценка радиоактивного загрязнения в местах наземных и подземных ядерных испытаний

Получена: 2 ноября 2016 / Принята: 5 декабря 2016 / Опубликована online: 30 декабря 2016 УДК 53.087- 577.391

ОЦЕНКА РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ В МЕСТАХ НАЗЕМНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ЯДЕРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Касым Ш. Жумадилов, http://orcid.org/0000-0002-0205-4585

Евразийский Национальный Университет им. Л.Н. Гумилева, Международная кафедра ядерной физики, новых материалов и технологий, г. Aстана, ^захстан.

Резюме

Введение: Радиоэкологические исследования на территории Семипалатинского испытательного полигона (СИП) проводятся с целью оценки степени радиоактивного загрязнения огромной территории на площади 18500 км2 и дальнейшей необходимостью возвращения этих земель в народное хозяйство. Известно, что ядерные испытания на СИП осуществлялись на площадках «Опытное поле», горный массив Дегелен, урочище «Балапан».

Цель: Определение радиоактивности на «Опытном поле», где проводились наземные и воздушные ядерные взрывы, которые внесли основной вклад в радиоактивное загрязнение, a также на площадке Дегелен, где проводились подземные ядерные испытания.

Материалы и методы. Для достижения поставленной цели было проведено измерение отобранных проб почвы в указанных точках методом гамма-спектрометрии и радиометрическим методом. Выполнен систематический поиск литературы по данным исследованиям.

Результаты: Для большей части территории «Опытного поля» характерна плотность поверхностного загрязнения Cs- 137 порядка 0,2 - 0,5 Ки/км2.

Выводы: Основное загрязнение (до 50 Ки/км2) лежит на территории в центре рассматриваемого участка.

Ключевые слова: удельная активность, почва, радиоактивное загрязнение, Семипалатинский испытательный ядерный полигон, Балапан, Дегелен.

Summary

EVALUATION OF RADIOACTIVE CONTAMINATION IN AREAS OF NEAR SURFACE AND UNDERGROUND NUCLEAR TESTS

tasym Sh. Zhumadilov, http://orcid.org/0000-0002-0205-4585 L.N. Gumilyov Eurasian National University,

International Department of Nuclear Physics, New Materials and Technology, Astana, Kazakhstan.

Introduction: Radiological Research at the Semipalatinsk Test Site (STS) are carried out in order to assess of radioactive contamination level of vast territories in the area of 18,500 km2 and a further need to return these lands into the national economy. It is known that the nuclear tests were carried out at the test sites on the "Ground Zero", Delegen mountain, "Balapan" tract.

Aim of research: To determine the activity on the "Ground Zero", which carried out ground and air nuclear explosions that have made a major contribution to the contamination and in the Degelen technical site, place of underground tests.

Materials and methods. To achieve this goal, we measured selected soil samples at the points indicated by gamma spectrometry and radiometry. Performed a systematic literature search according to the study.

Results: For most of the "Ground Zero" characteristic density of surface contamination Cs- 137 the order of 0.2 - 0.5 Ci / km2.

Conclusions: The main pollution (50 Ci / km2) lies on the territory of the center of the site under consideration.

Keywords: specific activity, soil contamination, the Semipalatinsk nuclear test site, Balapan, Delegen.

Туйшдеме

ЖЕР БЕТ1НДЕГ1 ЖЭНЕ ЖЕР АСТЫНДАГ Ы ЯДРОЛЫК СЫНАКТАР БОЛГАН ОРЫНДАРДАГ Ы РАДИОБЕЛСЕНД1 ЛАСТАНУДЫ БАГАЛАУ

Касым Ш. Жумадилов, http://orcid.org/0000-0002-0205-4585

Л.Н. Гумилев атындагы Еуразия ¥лттык Университет^

Ядролык физика, жаиа материалдар жэне технологиялар халыкаралык

кафедрасы,

Астана к., Казакстан.

Kipicne: Семейдщ ядролы; сына; полигоны (СЯСП) аймагында радиоэкологиялык; зерттеулер 18500км2 -ге тец Yлкен жер квлемiнде радиобелсендi ластанудыц децгейш багалау Yшiн жэне болашакта осы жерлердi халы; шаруашылыгына кайтару Yшiн жYргiзiледi. Ядролы сынактар шаткалы «Балапан», «Сына; алацы», тау сiлемi Дегелен алацдарында жYзеге асырылганы белгiлi.

Максаты: Радиобелсендi ластануга негiзгi Yлесiн ;ос;ан жер Yстi жэне ауадагы ядролы; жаралыстар болган «Сына; алацыныц», сонымен катар, жер астындагы ядролы; жарылыстар вткiзiлген Дегелец ауданыныц радиобелсецдттн аныктау,

Материалдар мен эдicтep. ^ойылган ма;сат;а жету Yшiн белгiленген жерлерде гамма-спектрометрия жэне радиометриялы; эдiстердi колдана отырып топырак; сынамалары алынып зерттелшдк Осы багытта жYргiзiлген зерттеулер бойынша жYЙелiлi эдебиеттiк шолу жYргiзiлдi.

Нэтижеск «Сына; алацыныц» Yлкен аймагында Cs- 137 беткелiк ластану калыцдыгы 0,2 -0,5 Ки/км2 тец.

Корытынды: Негiзгi ластану (50 Ки/км2-ге дейш) зерттелген аймактыц ортасында орналаскан.

TYÜiHdi свздер: менш'кт'! белсендш, топыра;, радиобелсенд'1 ластану, Семейд'!^ сына; ядролы полигоны, Балапан, Дегелен.

Библиографическая ссылка:

Жумадилов К.Ш. Оценка радиоактивного загрязнения в местах наземных и подземных ядерных испытаний / / Наука и Здравоохранение. 2016. №6. С. 73-79.

Zhumadilov K.Sh. Evaluation of radioactive contamination in areas of near surface and underground nuclear tests / / Nauka i Zdravookhranenie [Science & Healthcare]. 2016, 6, pp. 73-79.

Жумадилов К.Ш. Жер бетЫдеп жэне жер астындагы ядролы; сына;тар болган орындагы радиобелсенд1 ластануды багалау / / Гылым жэне Денсаулы; са;тау. 2016. №6. Б. 73-79.

Введение

29 августа 1949 года на Семипалатинском испытательном ядерном полигоне (СИЯП), находящемся в Восточно-Казастанской области, в 150 км от города Семей, было проведено испытание ядерного оружия. Этим взрывом было положено начало ядерной эре в Советском Союзе. На этом полигоне в течение с 1949-1989 гг. в воздухе, на земле и под

землей было проведено 456 ядерных испытаний. [1, 2, 6]

Известно, что ядерные испытания на Семипалатинском испытательном полигоне (СИП) осуществлялись на площадках «Опытное поле», горный массив Дегелен, урочище «Балапан». Схема расположения этих площадок указана на рис.1. На площадке «Дегелен» с 1961 по 1989 г.г. в

горизонтальных выработках проведено более двухсот подземных ядерных взрывов [4]. На площадке «Опытное поле» с 1949 по 1961 г.г. было проведено 125 испытаний.

Довольно длительный период прошел после окончания поверхностных испытаний на Семипалатинском ядерном полигоне в Казахстане, проведенных в период с 1949 по 1962 годы. Тем не менее, оценка влияния радиоактивного излучения на здоровье населения, вызванного испытаниями, все еще остается актуальной проблемой.

Одним из регионов, который подвергся высокому риску вследствие облучения, является территория Бескарагайского района, Восточно-Казахстанской области (ВКО),

Целью работы является определение радиоактивности почвы на площадке «Опытное поле», где проводились наземные и воздушные ядерные взрывы, которые внесли основной вклад в радиоактивное загрязнение

расположенная вблизи следа радиоактивных осадков, образованного после

приповерхностного испытания, состоявшегося 29 августа 1949 г. По данным медицинского обследования, значительное превышение уровня заболеваний наблюдается у населения Восточно-Казахстанской области,

проживающих вокруг СИП, по сравнению с контрольными территориями (Кокпектинский район, ВКО) [6, 7], которые не были подвергнуты воздействию излучения [3 - 5]. В результате проведенных исследований методом ЭПР (Электронный парамагнитный резонанс) дозиметрии была проведена оценка степени влияния радиации на здоровье насления [7, 9, 10].

и Дегелен, где проводились подземные взрывы.

Материалы и методы Дизайн исследования: Данное исследование было проведено в рамках

!" Кайнар

Семипалатинская область

Рисунок 1. Схема расположения площадок «Опытное поле», горный массив Дегелен, урочище «Балапан».

бюджетной программы радиоэкологического обследования территории СИЯП.

Для достижения поставленной цели было проведено измерение отобранных проб почвы в указанных точках методом гамма-спектрометрии и радиометрическим методом, используя гамма-спектрометрические

комплексы фирмы «Canberra».

В результате проведенного обследования горного массива Дегелен было обнаружено более 50 участков радиоактивного загрязнения, непосредственно прилегающих к месту проведения испытаний. При проведении ряда подземных взрывов на Семипалатинском полигоне за счет распада продуктов взрывов неполного камуфлета образовалось (3-4)*1015 Бк цезия-137, основное количество которого (90%) осело в ограниченных по площади зонах полигона [3, 5, 8].

Отбор проб осуществялся точечным методом на глубину 5 см. Для площадки

В таблице 2 приведены результаты лабораторных анализов по изучению радионуклидного загрязнения на территории горного массива Дегелен. По данной площадке активность по 40К была

«Опытное поле» было введено обозначение заглавная буква Ш по названию площадки «Ш». Для площадки Дегелен было введено обозначение Т.

Результаты исследования

Результаты анализа проб почвы, отобранных в эпицентре взрыва представлены в таблице 1.

Активность 137Сб была зарегистрирована в диапазоне от 134 до 1439 Бк/кг, для 60Со в диапазоне от 14 до 1138 Бк/кг, для 40К в диапазоне от 290 до 720 Бк/кг.

Анализ имеющихся материалов показывает, что фоновый уровень радиации варьирует в широких пределах (от 19 до 150 мкР/час).

Следует отметить, что на отдельных локальных участках плотность радиоактивного загрязнения не однородна и превышает предельно допустимые концентрации в несколько раз.

зафиксирована в диапазоне от 207 до 940 Бк/кг, для 60Со в диапазоне от 3 до 5 Бк/кг, что близко к пределу обнаружения. Активность по 137Сб была обнаружена в пределах от 44 до 8281 Бк/кг.

Таблица 1.

Результаты обследования на исследовательской площадке «Опытное поле».

Шифр Удельная активность, Бк/кг

пробы 40К 60Со 137Cs

Ш-1 500 16 924

Ш-3 699 14 370

Ш-5 - - -

Ш-6 500 32 281

Ш-7 400 14 213.8

Ш-8 600 25 54

Ш-9 440 117 335.8

Ш-22 709 31 474.6

Ш-23 720 35 579.4

Ш-24 570 35 92.92

Ш-26 670 170 520

Ш-28 380 267 592.55

Ш-29 400 1138 1439

Ш-30 579 317 179.85

Ш-31 600 173 227.7

Ш-32 - - -

Ш-33 290 134 134

Ш-34 550 389 388.6

Ш-35 620 452 452

Таблица 2.

Результаты обследования территории горного массива Дегелен._

Номер Точка МЭД Удельная активность, Бк/кг

площадки пробо-отбора мкЗв/ч 40К 60Со 137Cs

33 Т.1 0.20 - - -

Т.2 0.19 - - -

Т.3 0.20 940±85 5±2 102±10

Т.4 0.20 - - -

34 Т.1 0.65 207±93 - 347±28

Т.2 0.50 - - -

Т.3 1.30 - - 8281±497

Т.4 1.50 703±98 - 899±54

35 Т.1 0.23 592±77 - 93±10

Т.2 0.21 555±78 - 48±8

Т.3 0.21 - - -

Т.4 0.20 518±73 - 81±9

Т.5 0.21 481±72 3±2 85±9

36 Т.1 0.28 518±83 - 85±10

Т.2 0.25 - - -

Т.3 0.27 - - -

Т.4 0.29 481±72 - 74±9

Т.5 0.29 - - -

Т.6 0.28 481±77 - 44±8

Примечание: МЭД - мощность экспозиционной дозы.

Обсуждение результатов исследования

Анализ проведенных измерений на площадках «Опытное поле» и Дегелен показал наличие как естественных, так и техногенных продуктов ядерных взрывов. Оригинальность проведнных измерений заключается в возможности регистрации продукта активации 60Со на площадке Дегелен и «Опытное поле», что удается зарегистрировать достаточно редко, в отличие от техногенного 13^. Регистрация данных продуктов позволит нам рассчитать в дальнейшем дозовую нагрузку вследствии испытаний ядерной бомбы.

Выводы

В результате проведенных исследований была определена степень радиоактивного загрязнения почвы на площадке «Опытное поле», где проводились наземные и воздушные ядерные взрывы, а также площадки Дегелен, где проводились подземные взрывы.

Таким образом, проведенные исследования и полученные результаты подтверждают необходимость постоянного экологического мониторинга на различных участках СИЯП.

Конфликт интересов: Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов в определении структуры исследования, при сборе, анализе и интерпретации данных.

Материалы собраны при проведении радиоэкологических исследованиий Института радиационной безопасности и Экологии Национального ядерного центра Республики Казахстан.

Литература:

1. Дериглазов В.И., Горин В.В., Мальцев А.Л., Матущенко A.M., Сафонов Ф.Ф., Смагулов С.Г. Радиологическая ситуация на Семипалатинском испытательном полигоне и приграничных районов Казахской ССР // Бюллетень центра общественной информации по атомной энергии (форма атома ЦНИИ). Mo^. Россия. 1991. N4. C. 46-52

2. Дубасов Ю.В., Матущенко А.М., Филонов Н.П. Семипалатинский испытательный полигон: оценивая радиоэкологические последствия // Бюллетень центра общественной информации по атомной энергии. Спецвыпуск. Moсква. Россия. 1993. C.12.

3. Жумадилов К.Ш. Радионуклидное загрязнение на «следе» атмосферных ядерных взрывов и в местах подземных ядерных испытаний // Информационный листок. Семипалатинский ЦНТИ. 1997. №27. С. 1-4

4. Логачев В.А. Ядерные испытания в СССР и их влияние на здоровье насления Российской Федерации. M., Издат. 2008. с.470

5. Artemev O.I., Akhmetov M.A., Larin V.N., Ptitskaya L.D., Zhumadilov K.S., Silkina G.P., Subbotin S.B. Radiation survey and radionuclide analysis of radioactive plumes from the former Semipalatinsk nuclear test site // Conference: NATO Advanced Research Workshop on Nuclear Physical Methods in Radioecological Investigations of Nuclear Test Sites. Place: Almaty, Kazakhstan, june 07-10, 1999. Nuclear physical methods in radioecological investigations of nuclear test sites. NATO advanced science institute series, sub-series: Disarmament technologies. 2000. №31. Pp. 127-143

6. Gordeev K., Shinkarev S., Ilyin L, Bouville A., Hoshi M., Luckyanov N., Simon S.L. Retrospective dose assessment for the population living in areas of local fallout from the Semipalatinsk nuclear test site Part I: External exposure // J. Radiat. Res. 2006. №47, A129-136

7. Ivannikov A.I., Zhumadilov Zh., Gusev B.I., Miyazawa Ch., Jiao L., Skvortsov V.G., Stepanenko V.F., Takada J. and Hoshi M. Individual dose reconstruction among residents living in the vicinity of the Semipalatinsk Nuclear Test Site using EPR spectroscopy of tooth enamel // Health Phys. 2002. 83(2). Pp. 183-196

8. Stepanenko V.F., Hoshi M., Dubasov Yu.V., Sakaguchi A., Yamamoto M., Orlov M., Bailiff I.K., Ivannikov A.I., Skvortsov V.G., Kryukova I.G., Zhumadilov K.S., Apsalikov K.N., Gusev B.I. A gradient of radioactive contamination in Dolon village near SNTS and comparison of computed dose values with instrumental estimates for the 29 August, 1949 nuclear test // J. Radiat. Res. 2006. №47. A149-A158

9. Zhumadilov K., Ivannikov A., Apsalikov K.N., Zhumadilov Zh., Toyoda Sh., Tieliewuhan E., Endo S., Tanaka K., Miyazawa C., Okamoto T. and Hoshi M. Radiation Dose Estimation by Tooth Enamel EPR Dosimetry for Residents of Dolon and Bodene // J. Radiat.Res. 2006. №47. A47-A53

10. Zhumadilov K., Ivannikov A., Apsalikov K., Zhumadilov Zh., Stepanenko, V., Skvortsov V., Berekenova G., Toyoda S., Endo S., Tanaka K., Miyazawa C., Hoshi M. Results of tooth enamel EPR dosimetry for population living in the vicinity of the Semipalatinsk nuclear test site // Radiat. Meas. 2007. №42. 1049-1052.

References:

1. Deriglazov V.I., Gorin V.V., Maltsev A.L., Matushcenko A.M., Safonov F.F., Smagulov S.G. Radiologicheskaya situatsiya na Semipalatinskom ispytatel'nom poligone i prigranichnykh raionov Kazakhskoi SSR [Radiological situation at Semipalatinsk test site bordering regions of the Kazakh SSR]. Byulleten' tsentra obshchestvennoi informatsii po atomnoi energii (forma atoma TsNII) [Bulletion of the Public information center by atomic Energy (CNII atominform)]. Moscow. Russia. 1991. 4. pp. 46-52.

2. Dubasov U.V., Matuschenko A.M., Filonov N.P. Semipalatinskii ispytatel'nyi poligon: otsenivaya radioekologicheskie posledstviya [Semipalatinsk Test Site: estimation of radiological consequences]. Byulleten' tsentra obshchestvennoi informatsii po atomnoi energii. Spetsvypusk [Bulletion of the Public information center by atomic Energy (CNII atominform). Special issue. Moscow. Russia. 1993,

3. Zhumadilov K.Sh. Radionuklidnoe zagryaznenie na «slede» atmosfernykh yadernykh vzryvov i v mestakh podzemnykh yadernykh ispytanii [Radionuclide contamination on the "trace" of the atmospheric nuclear tests and in the field of underground nuclear tests]. Informatsionnyi listok [Information sheet]. Semipalatinskii TsNTI. 1997. №27. pp.1-4

4. Logachev V.A. Yadernye ispytaniya v SSSR i ikh vliyanie na zdorov'e nasleniya Rossiiskoi Federatsii [Nuclear tests in the USSR and their influence on the health of the population of the Russian Federation]. M., IzdAT. 2008. pp. 470.

5. Artemev O.I., Akhmetov M.A., Larin V.N., Ptitskaya L.D., Zhumadilov K.S., Silkina G.P., Subbotin S.B. Radiation survey and radionuclide analysis of radioactive plumes from the former Semipalatinsk nuclear test site. Conference: NATO Advanced Research Workshop on Nuclear Physical Methods in Radioecological Investigations of Nuclear Test Sites. Place: Almaty, Kazakhstan, june 07-10, 1999. Nuclear

physical methods in radioecological investigations of nuclear test sites. NATO advanced science institute series, sub-series: Disarmament technologies. 2000. №31. pp. 127-143

6. Gordeev K., Shinkarev S., Ilyin L., Bouville A., Hoshi M., Luckyanov N., Simon S.L. Retrospective dose assessment for the population living in areas of local fallout from the Semipalatinsk nuclear test site Part I: External exposure. J. Radiat. Res. 2006. №47, A129-136

7. Ivannikov A.I., Zhumadilov Zh., Gusev B.I., Miyazawa Ch., Jiao L., Skvortsov V.G., Stepanenko V.F., Takada J. and Hoshi M. Individual dose reconstruction among residents living in the vicinity of the Semipalatinsk Nuclear Test Site using EPR spectroscopy of tooth enamel. Health Phys. 2002. 83(2). pp. 183-196

8. Stepanenko V.F., Hoshi M., Dubasov Yu.V., Sakaguchi A., Yamamoto M., Orlov M., Bailiff I.K., Ivannikov A.I., Skvortsov V.G., Kryukova I.G., Zhumadilov K.S., Apsalikov K.N.,

Gusev B.I. A gradient of radioactive contamination in Dolon village near SNTS and comparison of computed dose values with instrumental estimates for the 29 August, 1949 nuclear test. J. Radiat. Res. 2006. №47. pp. A149-A158

9. Zhumadilov K., Ivannikov A., Apsalikov K.N., Zhumadilov Zh., Toyoda Sh., Tieliewuhan E., Endo S., Tanaka K., Miyazawa C., Okamoto T. and Hoshi M. Radiation Dose Estimation by Tooth Enamel EPR Dosimetry for Residents of Dolon and Bodene. J. Radiat.Res. 2006. №47. Pp. A47-A53

10. Zhumadilov K., Ivannikov A., Apsalikov K., Zhumadilov Zh., Stepanenko, V., Skvortsov V., Berekenova G., Toyoda S., Endo S., Tanaka K., Miyazawa C., Hoshi M. Results of tooth enamel EPR dosimetry for population living in the vicinity of the Semipalatinsk nuclear test site. Radiat. Meas. 2007. №42. pp. 10491052.

Контактная информация:

Жумадилов Касым Шаймарданович - Заведующий Международной кафедры ядерной физики, новых материалов и технологий, Евразийского Национального Университета имени Л.Н. Гумилева.

Почтовый адрес: г. Астана, 010008, ул. Мунайтпасова 13, офис 300 E-mail: kassymzh@yahoo.com Телефон: 8-701-901-89-69.