REFERAT POLUAREA RADIOACTIVA
Transcript of REFERAT POLUAREA RADIOACTIVA
UNIVERSITATEA „CONSTANTIN BRÂNCOVEANU” PITEŞTI
FACULTATEA DE MANAGEMENT MARKETING ÎN AFACERI ECONOMICE
- RM. VÂLCEA -
POLUAREA RADIOACTIVĂ
MASTERAND: Ene Simona-Elena An I, Grupa 111
- 2010 -
CONCEPTUL DE POLUARE
Cuvântul poluare vine din latină, „polluo-ere” şi înseamnă a murdări, a
pângări, a profana, a degrada. Acesta desemnează o acţiune prin care omul îşi
degradează propriul mediu de viaţă. O astfel de acţiune nu este caracteristică
numai omului contemporan şi nici măcar omului în genere. Ea este o lege
naturală, conform căreia orice fiinţe vii produc deşeuri care, neeliminate din
mediul lor de viaţă, le fac imposibilă nu numai continuarea activităţii, ci şi a
vieţii însăşi.
Mediul este afectat prin acţinuea umană pe două căi principale: prin
poluare şi prin activităţi distructive pentru echilibrul ecologic, precum
eliminarea anumitor specii, despăduririle şi supraexploatarea resurselor
naturale.
Conform definiţiei elaborate de Consiliul OCDE în 1974, poluarea este
„introducerea de către om, direct sau indirect, de substanţe ori de energie în
mediu care antrenează consecinţe prejudiciabile de natură a pune în pericol
sănătatea umană, a vătăma resursele biologice şi ecosistemele, a aduce
atingeri agrementelor ori a împiedica alte utilizări legitime ale mediului”1.
Această definiţie limitează poluarea la modificările mediului produse de către
activităţile umane. Prin „substanţe ori energie” se înţeleg nu numai materiale
solide, lichide sau gazoase, dar şi, zgomotul, vibraţiile, căldura şi radiaţiile.
În legislaţia românescă actuală, poluantul reprezintă „orice substanţă
solidă, lichidă, gazoasă sau sub formă de vapori ori enrgie (radiaţie
electromagnetică, ionizantă, termică, fonică sau vibraţii) care,introdusă în
mediu, modifică echilibrul constituenţilor acestuia sau al organismelor vii şi
aduce daune bunurilor materiale”.
1 I. Scurtu, Cristiana Sima - Ecologie şi protecţia mediului, Ed. Independenţa Economică, Piteşti, 2009, pg. 83
2
POLUAREA RADIOACTIVĂ
Un tip de poluare a mediului ambiant a apărut odată cu prepararea şi
utilizarea pe scară largă a substanţelor radioactive. Se ştie că acestea emit
radiaţii ionizante, care pot să devină extrem de periculoase pentru toate vietăţile
dacă nu se iau anumite măsuri de protecţie.
Poluarea radioactivă poate fi definită ca o creştere a radiaţiilor, ca urmare a
utilizării de către om a substanţelor radioactive. Radiaţiile emise de substanţele
radioactive sunt de trei tipuri:
– radiaţii gamma – mai mult de jumătate dintre nuclizii radioactivi naturali
posedă activitate beta. Radiaţia beta este formată din electroni sau pozitroni care
se deplasează cu viteze foarte mari fiind numită şi radiaţii respectiv .
Radiaţia Gamma
– radiaţii beta – aceste radiaţii nu sunt influenţate de câmpul electric sau
magnetic. Ele sunt de natură electromagnetică şi pot suferi fenomene de reflexie
refracţie, difracţie şi interferenţă2.
Radiaţia Beta
2 Mihai Berca – Ecologie generală şi protecţia mediului, Ed. Ceres, Bucureşti, 2000, pg. 85
3
– radiaţii alfa – cercetările experimentale au arătat că radiaţiile alfa sunt
constituite din particule încărcate pozitiv care s-au dovedit a fi nuclee de He în
mişcare rapidă, având o viteză enorma,de aproximativ 20 .
Radiaţia Alfa
La trecerea prin substanţă, suferă 3 tipuri de interacţiuni : ciocnire, frânare
în câmp electric şi captura de către nucleu. Probabilitatea cea mai mare o are
ciocnirea. În urma ciocnirii unei particule alfa cu un atom se poate produce o
excitare a acestuia, urmare a ridicării unui electron pe un nivel superior de
energie. Câmpul electric al particulei alfa în mişcare acţionează asupra
electronilor orbitali; la revenirea electronilor pe nivelele fundamentale atomii
vor emite radiaţii Röentgen electromagnetice (caracteristica, x). Tot prin
interacţiunea cu păturile electronice ale atomului, radiaţiile α pot produce
smulgerea unor e- din atomii respectivi. În acest fel, atomul rămâne încărcat
pozitiv; fenomenul poartă numele de ionizare. De multe ori, electronii smulşi se
pot ataşa unor atomi neutri, care devin ioni negativi (în ansamblu, la un act de
ionizare se produc o pereche de ioni). Dacă e- smulşi pot genera la rândul lor
ionizări, ei constituie radiaţie delta. Frânarea în câmp electric a radiaţiei α
înseamnă interacţii succesive, în urma cărora particulele pierd energie până
când, sub o anumita limită, nu mai pot produce ionizări. În acest stadiu,
particulele α captează 2 electroni din mediu şi se transformă în atomi de He
(Heliu)3.
Dezintegrarea alfa este un tip de dezintegrare radioactivă în care un nucleu
atomic emite o particulă alfa (doi protoni şi doi neutroni legaţi între ei într-o
3 Mihai Berca – Ecologie generală şi protecţia mediului, Ed. Ceres, Bucureşti, 2000, pg. 90
4
particulă identică cu un nucleu de heliu) şi se transformă (se dezintegrează) într-
un atom cu un număr de masă cu 4 mai mic şi cu un număr atomic cu 2 mai mic.
Din punct de vedere ecologic, sunt toxici în special derivaţii radioactivi ai
elementelor simple ce intră în constituenţii fundamentali ai materiei vii: C14, P32,
Ca45, S35, I131. Aceştia pot fi încorporaţi în organism şi reprezintă sursa de
iradiere internă periculoasă, datorită proprietăţilor lor chimice analoge cu acelea
ale compuşilor naturali din organismele vii. Aşa se prezintă Sr30 analog cu Ca şi
Ce137 analog cu K, care sunt cei mai periculoşi radioizotopi eliberaţi în mediu ca
urmare a îndepărtării deşeurilor radioactive şi a recăderilor datorate exploziilor
nucleare.
Din punctul de vedere al modului de acţiune al radiaţiilor, poluarea poate fi
de două categorii:
1 – Poluare radioactivă directă – atunci când omul inhalează aerul poluat.
Acest tip este provocat fie datorită accidentelor de la reactorii nucleari sau
uzinele atomo-electrice, fie printr-un război atomic. Se cunosc, până în prezent,
aproximativ 170 de accidente nucleare serioase, dintre care cel de la Cernobâl
este mai cunoscut şi mai apropiat de noi. Un real pericol îl constituie centrala
atomo-electrică de la Kozlodui, Bulgaria.
2 – Poluare radioactivă indirectă – începe prin căderile radioactive din
atmosferă şi depunerea lor pe sol, pe culturile agricole etc. Aceste depuneri se
concentrează în lungul lanţurilor trofice, după următorul traseu: aer sol,
culturi, ierburi şi apeanimaleom.
Algele concentrează de 1000 de ori mai multe substanţe radioactive decât
se află în apă, fitoplanctonul de 5000 de ori, iar animalele acvatice le
concentrează şi mai mult. Plantele terestre le concentrează mai ales în frunze şi
tulpini, de aici pericolul pentru ierbivore, care le concentrează şi mai mult,
laptele fiind cel care vehiculează masiv aceste radiaţii. Moluştele bivalve de apă
dulce concentrează de 100 de ori mai mult iod radioactiv faţă de concentraţia din
5
apă. Peştii dulcicoli, care se află în verigile superioare ale lanţurilor trofice, sunt
de 20.000-30.000 de ori mai radioactivi decât apa în care trăiesc4.
Fenomenul de concentrare se observă şi în lanţurile trofice la capătul
cărora se află păsările ihtiofage. Astfel, s-a constatat că P32 (în râul Columbia,
SUA) a trecut de la concentraţia de 1, din apă, la concentraţia de 35 la
nevertebratele acvatice (crustacee, insecte) şi la concentraţii de 7500 în corpul
raţelor. Omul, ultima verigă a lanţului trofic, preia aceste elemente poluate ce
pătrund în tubul digestiv după absorbţia alimentelor animale şi vegetale poluate
radioactiv. Acest proces este posibil datorită fenomenului de substituire între
elementele radioactive şi cele de care organismul are nevoie. Aşa, de exemplu,
când peştele, legumele, laptele conţin chiar urme de Sr90, vasele fixează o parte
din acesta, confundându-l cu Ca. Aşa se face că în oasele copiilor ce se hrănesc
cu peşte s-a găsit Sr90 în cantităţi mai mari decât la părinţi. Acest pericol este cu
atât mai mare, cu cât substanţele radioactive sunt remanente, organismul uman
neputând distruge aceste elemente.
Iradierile experimentale au arătat că numeroase specii vegetale şi animale
prezintă o mare variabilitate a rezistenţei lor faţă de doza letală, organismele
cele mai rezistente fiind bacteriile, iar cele mai puţin rezistente, mamiferele
superioare, inclusiv omul. Radiosensibilitatea variază cu vârsta indivizilor,
organismele tinere şi embrionii fiind mult mai sensibile. De asemenea,
expunerea cronică la radiaţii reduce longevitatea indivizilor, precum şi
diminuarea coeficientului de creştere naturală.
Surse de poluare radioactivă
Sursele de radioactivitate se pot grupa în două categorii:
a) surse naturale
b) surse artificiale
Radioactivitatea naturală este determinată de substanţele radioactive de
4 Simina-Virginia Dreve - Poluarea apelor din Delta Dunării şi a unor medii eterogene cu uraniu, Ed. Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj-Napoca, 2009, pg. 28
6
origine terestră (precum U-238, U-235, Th-232, Ac-228, K-40 etc.), la care se
adaugă radionuclizii cosmogeni (H-3, Be-7, C-14 etc.) rezultaţi în urma
interacţiei radiaţiilor cosmice cu straturile superioare ale atmosferei. Un aspect
important al radioactivităţii naturale este legat de gazele radioactive – radon
(Rn-222) şi toron (Rn-220), care provin din uraniul existent în scoarţa terestră,
ce difuzează prin sol şi ajung în atmosferă. Toate radiaţiile ionizante, de origine
terestră sau cosmică, constituie fondul natural de radiaţii care acţionează asupra
organismelor vii.
Radioactivitatea artificială este datorată prezenţei în mediul înconjurător a
unor radionuclizi care îşi datorează existenţa activităţii omului. Radiaţia
artificială este folosită în multe ramuri de activitate. De exemplu, în industrie
este folosită pentru controlul proceselor şi a calităţii produselor, iar în scop de
studiu, este folosită în institute de cercetare şi învăţământ superior. Tot aici
trebuie inclusă şi activitatea medicilor sau a personalului sanitar care lucrează cu
radiaţii.
Doza fondului natural de radiaţii este cuprinsă între 10-100 µrem/h. La
fondul natural de radiaţii se adaugă iradierea artificială datorată procedurilor
medicale, utilizării TV, ceasurilor electronice, materialelor de construcţie, etc.
cu un aport de cca 1,04 mSv/an.
Doza maximă admisă variază cu obişnuinţa şi vârsta:
1,3 rem/an, sub 45 ani;
2,5 rem/an, peste 45 ani;
0,3 rem/săptămână, pentru individ care lucrează într-un laborator de
radiaţii.
Boala radiaţiei apare la mai mult de 15 rem/an.
S-a stabilit o scală a nivelelor de iradiere:
0,001 rad – iradiere anuală datorată activităţilor nucleare;
0,005 rad – iradiere anuală datorată ecranului de televiziune;
0,05 rad – examen radiologic;
0,1 rad – iradiere naturală media anuală;
7
0,5 rad – pragul oficial de securtate pentru public;
200-400 rad – mortalitatea în 5% din cazuri;
400-600 rad – mortalitatea în 50% din cazuri până în a 30-a zi;
peste 600 rad – moarte sigură în 90% din cazuri, în maxim 2 săptămâni.
Mărimea prin care se evaluează nivelul iradierii substanţelor vii şi efectele
asupra acestora este doza.
Doza absorbită reprezintă energia cedată de radiaţia ionizantă unităţii de
masă a substanţei prin care trece, unitatea de măsură fiind gray (Gy).
Doza echivalentă constituie un indicator al riscului de expunere pentru un
anumit ţesut la diferite radiaţii şi se defineşte ca fiind doza absorbită într-un
ţesut supus la o radiaţie oarecare care produce acelaşi efect biologic ca o doză
absorbită corespunzătoare unei radiaţii standard. Unitatea de măsură este sievert
(Sv).
Monitorizarea dozei gama şi a parametrilor meteorologici se realizează cu
o staţie automată care face parte din Reţeaua Naţională de Supraveghere a
Radioactivităţii Mediului iar coordonarea ştiinţifică, tehnică şi metodologică a
RNSRM este asigurată de Laboratorul Naţional de Referinţă pentru
Radioactivitate (LNR) din cadrul Agenţiei Naţionale pentru Protecţia Mediului.
Sistemul de monitorizare a dozei gama în timp real a fost achiziţionat în
anul 2006 în cadrul proiectului PHARE “Procurarea de echipamente necesare în
scopul creării unui sistem adecvat de monitorizare şi raportare a radioactivităţii
mediului”.
Sistemul de monitorizare a dozei gama se compune din:
- 2 sonde de detecţie ce măsoară debitul echivalent de doză gama (μSv/h)
- 1 staţie meteorologică automată care măsoară: presiunea atmosferică,
temperatura, direcţia şi viteza vântului, umiditatea, radiaţia solară şi cantitatea
de precipitaţii.
Staţia de monitorizare a dozei gama este amplasată în faţa sediului Agenţiei
pentru Protecţia Mediului Brăila şi realizează supravegherea radioactivităţii
factorului de mediu aer (figura 1).
8
Fig. 1 Staţia de monitorizare a dozei gama
Datele achiziţionate de staţie sunt transmise în timp real, printr-un sistem
de comunicaţie prin cablu, la serverul Agenţiei pentru Protecţia Mediului Brăila
şi simultan, prin GPRS, către Laboratorul Naţional de Referinţă pentru
Radioactivitate.
Datele stocate în arhiva laboratorului naţional sunt validate şi retransmise
la serverul APM.
Obiectivul principal al staţiei este detectarea oricăror creşteri cu
semnificaţie radiologică a nivelelor de radioactivitate din mediu precum şi
acţiunea de avertizare – alarmare a factorilor de decizie.
În clinici şi spitale radiaţiile sunt folosite:
la radiografii, unde se folosesc în special radiaţiile X (Rőentgen)
în scop terapeutic se utilizează iradierea pentru distrugerea
ţesuturilor tumorale maligne unde frecvent folosite sunt radiaţiile X
de mare energie sau radiaţiile gama date de sursele Co-60.
9
SERVER APM BRĂILA
ANPM - LNR
în scopuri de investigaţie se utilizează administrarea de radionuclizi
cu timpi scurţi de înjumătăţire, după care se realizează
tomografierea, în special a plămânilor, oaselor şi creierului.
Efectele radioactivităţii asupra omului
S-a constatat că populaţia este supusă unei radiaţii naturale de 100-150 mremi
(mremul fiind unitatea de radiaţii care produce aceleaşi efecte biologice ca şi un
roentgen de radiaţii X). Omul poate suporta o radiaţie de până la 1000 mreni,
însă Comisia Internaţională de Protecţie contra Radiaţiilor a stabilit norma
maximă admisibilă de 5000 mremi/ind./an. Efectele fiziologice ale radiaţiei se
manifestă prin diverse tulburări: ameţeli, dereglări intestinale ce pot merge până
la decese. Efectele directe se manifestă prin arsuri diverse. De asemenea,
radiaţiile se comportă ca agenţi cancerigeni sau mutageni. Mai întâi rezultă o
alterare a cromozomilor, apoi o modificare a codului genetic.
Radiaţiile ionizante şi biosfera
Prin contaminarea radioactivă a mediului are loc pătrunderea substanţelor
radioactive în organismele vegetale, animale şi umane, producându-se un
fenomen de iradiere internă, datorită prezenţei unor izotopi radioactivi (I131, Sr90,
Cs137). Radiaţiile afectează materialul biologic în mod variat, însă efectul cel mai
critic este cel la nivelul informaţiei genetice, adică la nivelul ADN-ului. În mod
natural, o parte din leziunile ADN-ului sunt reparate cu ajutorul unui
echipament enzimatic complex din celulă vie. Este vorba despre aşa-numitul
“proces reparator al ADN-ului”. O altă parte a leziunilor provoacă modificări în
structura şi numărul cromozomilor din celulă, precum şi a genelor, astfel că
celula vie suferă mutaţii sau, în cazul unor doze mari de iradiere, efectul
acestora poate fi letal.
Leziunile la nivelul ADN-ului, provocate de radiaţiile ionizante, au ca efect
transformarea protooncogenelor în oncogene, fapt ce determină apariţia de
cancere. Inducţia de cancere este primul efect somatic tardiv al radiaţiilor. De
asemenea, la femeile însărcinate, radiaţiile ionizante determină, mai ales în
10
primele luni de sarcină, modificări genetice la nivelul embrionilor şi al fătului,
care pot duce la apariţia unor malformaţii la copiii nou-născuţi.
Important este faptul că nu există doze-limită sub care radiaţiile sunt total
inofensive. Există numai doze de risc redus.
Particularităţile efectelor biologice
Indiferent de urmările provocate de impactul radiaţiilor ionizante cu
organismul viu, acţiunea biologică prezintă unele particularităţi şi anume :
organismul omenesc nu este dotat cu un organ de simt care să sesizeze
prezenţa radiaţiilor ionizante, iar efectul biologic nu este vizibil în
momentul iradierii;
efectele biologice sunt cumulative şi nu au un caracter particular care
să ne permită deosebirea de efectele apărute altfel decât prin iradiere;
modificările şi simptomele evoluează lent după iradiere. Unele sunt
imediate sau precoce şi apar după un răgaz care variază de la câteva
ore, la câteva săptămâni. Altele sunt întârziate şi survin după mai
mulţi ani (leucemia), după mai multe zeci de ani (cancerul fatal) sau
pot provoca efecte genetice.
În realitate, efectele biologice produse de acţiunea radiaţiilor ionizante
asupra fiinţelor, în special a omului, sunt rezultatul unei lungi serii de fenomene
care se declanşează la trecerea radiaţiilor prin organismele vii. Evenimentele
iniţiale, sunt ionizări şi excitări ale atomilor şi moleculelor din mediul de
interacţiune de-a lungul traiectoriilor particulelor ionizante. Ulterior aceste
perturbări fizice antrenează reacţii fizico-chimice, urmate de reacţii chimice,
generând în final efecte biologice.
Fazele tipice ale evoluţiei îmbolnăvirii în urma iradierii
În dinamica evoluţiei reacţiilor care au loc în urma iradierii, se pot distinge
trei perioade importante: perioada primară, perioada latentă şi perioada
secundară. Reacţiile în perioada primară de acţiune a radiaţiilor ionizante se
datorează a trei tipuri principale de mecanisme: mecanismul acţiunii directe,
indirecte şi la distanţă.
11
Efectul biologic prin acţiune directă constă în transmiterea directă a
energiei particulelor încărcate sau a electronilor secundari, către atomii şi
moleculele substanţelor celulare. Produsul principal al acestei acţiuni sunt ioni şi
atomi excitaţi de-a lungul parcursului particulei în celulă. Datorita ionizării şi
excitării substanţelor prin mecanism primar se produc modificări chimice ale
acestora (mecanismul acţiunii indirecte). Deoarece organismele vii au în
compoziţia lor un mare procent de apă, la om ajungând până la 85% din
greutatea corpului, multă vreme s-a considerat că acţiunea nocivă a radiaţiilor
ionizante este cauzată de produsele de descompunere a ei şi în special de apa
oxigenată, care acţionează ca agent oxidant (ipoteza acţiunii prin apa oxigenată).
O ipoteză mai verosimilă consideră că rolul principal în acţiunea biologică
primară îl au radicalii H, HO, şi H O2 care apar la radioliza apei (ipoteza acţiunii
prin radicali liberi). Conform acestei ipoteze, radioliza apei constituie o sursă
pentru acţiunea indirectă a radiaţiei, deoarece radicalii liberi formaţi pot afecta
atât cromozomii cât şi proteinele citoplasmatice5.
Datorită intervenţiei sistemului nervos, a glandelor endocrine şi a
transportului prin umori sau difuziune a unor substanţe rezultate în ţesuturile
iradiate, efectele biologice se pot produce nu numai în organele iradiate, ci şi în
cele neiradiate (mecanismul acţiunii la distanţă sau al acţiunii secundare).
Perioada latentă care apare în organism, după perioada primară, se
caracterizează prin faptul că fenomenele sunt atât de neînsemnate încât nu pot fi
descoperite, neînregistrându-se nici un fel de tulburări. Perioada latentă variază
invers proporţional cu doza de radiaţii. De aceea, în cazul unor iradieri cu doze
mortale, perioada latentă durează de la câteva ore la 30-40 de zile, iar în doze
fracţionate mici, ea durează mai mult de un an.
Perioada secundară este dominată de formarea, în celule şi ţesuturi, de
substanţe toxice care conduc la intoxicarea organismului, determinând o serie de
efecte biologice importante (ipoteza formării unor substanţe toxice). Reacţiile
5 Simina-Virginia Dreve - Poluarea apelor din Delta Dunării şi a unor medii eterogene cu uraniu, Ed. Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj-Napoca, 2009, pg. 86
12
din aceasta perioadă sunt de natura necunoscută şi, în decursul timpului, ele au
fost atribuite acţiunii apei oxigenate, peroxizilor organici şi histaminei,
problema fiind însă în discuţie. Cert este faptul că, sub acţiunea radiaţiilor
ionizante, apar molecule active, în primul rând în celulele din ţesuturi şi în
paralel în sânge şi în limfă.
RADIAŢIILE X
Radiaţiile X sunt de natură electromagnetică, deosebindu-se de lumină prin
lungimea de undă mai mică.
Radiaţiile electromagnetice sunt produse prin oscilaţia sau acceleraţia unei
sarcini electrice. Undele electromagnetice au atât componente electrice cât şi
magnetice. Gama radiaţiilor electromagnetice este foarte largă: unde cu
frecvenţă foarte înaltă şi lungime mică sau frecvenţă foarte joasă şi lungime
mare. Lumina vizibilă constituie numai o parte din spectrul undelor
electromagnetice. În ordine descrescătoare de frecvenţă, spectrul undelor
electromagnetice se compune din: radiaţii gama, radiaţii X, radiaţii ultraviolete,
lumina vizibilă, radiaţii infraroşii, microunde şi unde radio.
Undele electromagnetice nu au nevoie de mediu pentru a se transmite. Astfel,
lumina şi undele radio pot circula în spaţial interplanetar şi interstelar, la soare
şi stele, până la Pământ. Indiferent de frecvenţa şi lungimea de undă, undele
electromagnetice au o viteză de 299.792 km/s în vid. Lungimea şi frecvenţa
undelor electromagnetice sunt importante în determinarea efectului termic, al
vizibilităţii, al penetrării şi a altor caracteristici.
Radiaţiile X sunt radiaţii electromagnetice penetrante, cu lungime de undă
mai scurtă decât a luminii şi rezultă prin bombardarea unei ţinte de tungsten cu
electroni cu viteză mare. Au fost descoperite întâmplător în anul 1895 de
fizicianul german Wilhem Conrad Roentgen, în timp ce făcea experimente de
descărcări electrice în tuburi vidate, respectiv el a observat că din locul unde
razele catodice cădeau pe sticla tubului răzbeau în exterior raze cu însuşiri
deosebite; aceste raze străbăteau corpurile, impresionau plăcuţele fotografice,
13
etc. El le-a numit raze X deoarece natura lor era necunoscută. Ulterior au fost
numite raze (radiaţii) Roentgen, în cinstea fizicianului care le-a descoperit.
Poluări datorate unor centrale electronucleare (CEN)
În prezent, după interzicerea pe plan mondial a testelor cu armă nucleară,
principalele surse de poluare radioactivă a mediului ambiant se datoresc
reactoarelor nucleare de putere utilizate în centralele electronucleare, la
producerea energiei electrice. Deficienţa acestor tehnologii constă în faptul că,
în mod inevitabil, ele sunt însoţite de acumularea unor uriaşe cantităţi de
produse de fisiune în totalitate radioactive, precum şi de importante cantităţi de 239Pu. Se apreciază că un reactor nuclear cu o putere de 1000 MW, prin
funcţionare timp de un an, produce o cantitate de deşeuri radioactive cu o
activitate de 13,52∙109 Ci, dintre care 98% sunt produse de viaţa lungă, iar
printre ei se află 90Sr şi 137Cs, precum şi 0,003% produse de fisiune în stare
gazoasă (85Kr, 133Xe) sau volatile (131I). Acestora li se mai adaugă şi produse de
activare acumulate sub acţiunea neutronilor cu elemente conţinute în fluidul de
răcire, în materialele de structură ale reactorului, ale circuitului primar sau ale
combustibilului nuclear.
Principalele surse de poluare pot apărea cu ocazia deschiderilor periodice a
reactoarelor pentru schimbarea parţială a combustibilului nuclear uzat, precum şi
cu prilejul golirii circuitelor de răcire a reactoarelor şi a curăţirii cu fluide.
Uneori emisiile de efluenţi gazoşi (85Kr, 133Xe, 131I) pot apărea din crăpăturile din
circuitul primar şi din curăţirea acestuia. În sfârşit, o altă sursă de poluare o
constituie îndepărtarea deşeurilor solide provenind de la filtre, răşini
schimbătoare de ioni, de la nămolul de decantare ori a reziduurilor deşeurilor de
slabă activitate, care deşi sunt gestionate şi controlate cu stricteţe, de regulă sunt
dispersate în împrejurimi, direct sau după tratament, sub formă de lichide, gaze
sau aerosoli. În mod curent, resturile lichide, după depozitare în vederea scăderii
radioactivităţii, se elimină în cursul apelor curgătoare sau în mare, astfel încât să
nu se ridice în mod semnificativ radioactivitatea mediului. Se apreciază că
14
resturile lichide eliminate anual de un reactor de tip echivalentul fizic al
roentgenului (REP) de 900 MW sunt sub 185 GBq (5 Ci) pentru alte elemente
decât tritiu şi de 37 TBq (1000 Ci) pentru tritium. În general, resturile gazoase şi
lichide nu reprezintă în medie decât câteva centimi şi zecimi de procente peste
nivelul autorizat. Pentru ansamblul populaţiei ele sunt foarte slabe, respectiv de
ordinul a fracţiunilor de milion, deci minime.
Căderi consecutive de pulberi din accidentarea unor reactoare nucleare. O
altă sursă riscantă de poluare radioactivă a mediului o constituie accidentarea
unor reactoare nucleare din cadrul centralelor electronucleare. Un exemplu
recent îl constituie explozia unuia din reactoarele nucleare ale centralei
electronucleare de la Cernobâl (26 aprilie 1986). Accidentele de la Windscale
din Marea Britanie (1957) şi de la Harrisburg din S.U.A. (1979) nu s-au soldat
cu decese şi nu au provocat nici o iradiere semnificativă.
Prezenţa nefastă a poluării radioactive şi a iradierii datorate acesteia a început
să se manifeste odată cu descoperirea radioactivităţii, în special a celei artificiale
şi cu dezvoltarea şi amplificarea industriei nucleare.
Este vorba în primul rând de extracţia şi prepararea uraniului, de obţinerea
plutoniului de fabricare şi instalare a reactoarelor nucleare, a centralelor
electronucleare, de experimentarea şi elaborarea celor mai distrugătoare arme,
arma nucleară şi termonucleară, de reprocesarea combustibililor nucleari uzaţi şi
de gestionarea şi depozitarea deşeurilor radioactive.
Prepararea combustibilului nuclear pe bază de uraniu comportă mai multe
etape importante:
extracţia minereurilor de uraniu, concentrarea şi rafinarea lor;
transformarea acestora în săruri de uranil şi obţinerea uraniului metalic;
eventuala îmbogăţire în 235U prin transformarea în hexaflorură gazoasă
(UF6);
fabricarea barelor combustibile sub formă de uraniu metalic sau de oxid
de uraniu.
15
Una din cele mai serioase probleme de iradiere profesională din cursul
ciclurilor de fabricare, legate de industria electronucleară, constituie extracţia
minereurilor de uraniu, când independent de iradierea externă, minerii sunt
supuşi la inhalarea de pulberi minerale radioactive şi a aerului viciat cu radon
222, gaz produs de filiaţie al 238U.
Retratarea combustibilului nuclear uzat generează cea mai mare cantitate din
deşeurile radioactive provenite din instalaţiile nucleare. Până în prezent, pe
planeta noastră s-au acumulat deja peste 6000 t produse de fisiune şi 155000 m3
de lichide puternic radioactive, urmând ca până în anul 2000 acestea să crească
de circa trei ori. După uzare, combustibilul nuclear impurificat cu produse de
fisiune şi elemente transuraniene extrem de radioactive se conservă timp de
minimum un an în piscine cu apă, până la dezintegrarea substanţială a acestora,
după care mai rămâne circa 2-5% din radioactivitatea iniţială. De aici se
transportă, în condiţii stricte, în instalaţii de prelucrare pe cale chimică unde,
după dizolvare, se recuperează materialele reutilizabile: 96% 238U, 0,85-0,1% 235U şi 1% 239Pu, prin extracţie cu solvenţi organici sau prin cromatografie cu
schimbători de ioni. Totodată se mai recuperează şi unele radioelemente
utilizabile în medicina nucleară, în diferite unităţi industriale şi în laboratoarele
de cercetare.
Pastilele şi barele de combustibil nuclear pe bază de uraniu se dizolvă în acid
azotic, după care sărurile de uranil şi de plutonil se extrag cu solvenţi organici.
Circa 97% din uraniu se recuperează sub formă de azotat de uranil, care poate fi
utilizat sub formă de soluţii în reactoarele nucleare omogene.
În cursul acestor operaţii se eliberează şi o cantitate considerabilă de gaze
reziduale cu conţinut de 85Kr, 129I şi vapori de apă tritiată, care pot contamina
atmosfera înconjurătoare.
16
Impactul funcţionării CNE Cernavodă asupra populaţiei şi mediului
Prima centrală nuclearoelectrică din România
s-a construit lângă oraşul Cernavodă, oraş situat la
180 Km est de Bucureşti, la confluenţa între
Dunăre şi Canalul Dunăre – Marea Neagră.
Lucrările de construcţie au început în anul 1979, proiectul cuprinzând iniţial 5
unităţi, cu o putere de 706,5 MW fiecare.
Tehnologia de producere a energiei nucleare la Centrala Nuclearoelectrică
Cernavodă are la bază conceptul de reactor nuclear de tip CANDU (Canadian
Deuterium Uranium), care funcţionează cu uraniu natural şi utilizează apa grea
(D2O) ca moderator şi agent de răcire6.
Printr-o evaluare la scară globală, rezultă că energetica nucleară constituie o
parte a soluţiei pentru reducerea poluării mediului înconjurător.
Impactul radiologic datorat exploatării CNE PROD Cernavodă este măsurat în
termeni de doză pentru populaţie. Evaluarea dozei pentru populaţie (neexpusă
profesional) se face pe baza rezultatelor programului de monitorizare a efluenţilor
lichizi şi gazoşi. În cadrul programului de monitorizare radiologică a mediului,
rezultatele analizelor confirmă impactul neglijabil pe care îl are asupra populaţiei şi
mediului înconjurător funcţionarea Centralei Nuclearoelectrice Cernavodă.
Comisia Naţională pentru Controlul Activităţilor Nucleare aprobă limite pentru
cantităţile din anumiţi radionuclizi care pot fi evacuaţi în mediu, în decursul unui
an, de către o centrală nuclearoelectrică, fabrică de combustibil nuclear, mină de
uraniu, reactor de cercetare sau alt obiectiv în care se produc sau se utilizează surse
de radiaţii. Aceste limite sunt cunoscute ca Limite Derivate de Emisie (LDE). Ele
sunt calculate pe baza dozei de radiaţii la care poate să fie expus un membru al
„grupului critic”, ca rezultat al transferului radionuclizilor emişi în mediu. Grupul
Critic este un grup ipotetic format de persoanele din public care pot primi cele mai
6 ? www.anpm.ro
17
mari doze datorate funcţionării unui obiectiv nuclear. În acest caz s-a considerat
un grup, care ar locui chiar la limita zonei de excludere, ar consuma apă din
Dunăre, lapte provenind de la ferme amplasate în aceeaşi zonă, produse alimentare
din gospodăriile proprii sau ferme locale, peşte din Dunăre.
La nivelul anului 2008, programul de supraveghere a mediului în zona de
influenţă a CNE-PROD Cernavodă a avut ca scop principal identificarea unor
eventuale eliberări radioactive în mediu peste limitele de reglementare, precum
şi estimarea expunerii suplimentare a populaţiei ca urmare a funcţionării
obiectivului nuclear7. Punctele de prelevare din zona de influenţă a CNE Prod
Cernavodă, cuprinse în acest program de supraveghere au fost alese la diferite
distanţe de centrală, pe toate direcţiile de vânt, în limita a 20 km. S-au ales
puncte de prelevare din mai multe sectoare ale Dunării şi Canalului Dunăre –
Marea Neagră, în amonte şi aval de centrală, precum şi din Canalul Ecluză şi
Canalul Seimeni, în scopul monitorizării emisiilor lichide. S-au ales ca puncte
de control, oraşele Constanţa, Călăraşi şi Slobozia. Alegerea acestor locaţii a
avut la bază următoarele considerente:
se află la distanţe relativ mari (la aproximativ 60 km fiecare, faţă de
centrală), comparativ cu celelalte locaţii de prelevare, care se află în zona
de influenţă a CNE Prod Cernavodă;
sunt aşezări urbane mari;
sunt situate pe două cursuri importante de apă: Călăraşi pe Braţul Borcea
(în amonte de centrală), Slobozia pe râul Ialomiţa (care se varsă în
Dunăre), ceea ce permite prelevarea şi compararea aceloraşi tipuri de
probe;
nu se află pe direcţii predominante de vânt, motiv pentru care nu sunt
puternic influenţate de emisiile provenite de la centrală.
S-au analizat următoarele tipuri de probe: aerosoli atmosferici, depuneri
atmosferice, precipitaţii, apă de suprafaţă, apă freatică, apă potabilă, sol
7 www.mmediu.ro
18
necultivat, sol arat, vegetaţie spontană, vegetaţie comestibilă şi probe biologice
(peşti, lapte).
Obiective:
monitorizarea emisiilor în mediu de la CNE Prod Cernavodă, în scopul
comparării cu limitele derivate de concentraţie pentru fiecare radionuclid
analizat;
determinarea radioactivităţii zonelor de provenienţă a probelor, prin
analize globale şi spectrometrice;
calculul dozelor efective şi echivalente către populaţie, pe baza
concentraţiilor radionuclidice măsurate în probe.
În probele analizate nu a fost detectată prezenţa unor radionuclizi artificiali
gama emiţători a căror sursă să fie CNE-PROD Cernavodă.
Accidentele nucleare
Principalele accidente nucleare de până acum
Sursele majore de contaminare radioactivă a mediului, implicit a
omului, care s-au dovedit destul de grave sunt date de:
defectarea uneia sau mai multor componente ale reactorului nuclear, al
instalaţiei unde se produc sau se separă diverşi radionuclizi;
revenirea pe sol şi deci scăparea de sub control a unor sateliţi purtători
de mici reactori nucleari;
testele nucleare;
pierderi de surse puternice de radiaţii.
Accidentul nuclear, conform definiţiei date de Normele Republicane de
Securitate Nucleară din Romania, este evenimentul care afectează instalaţia
nucleară şi provoacă iradierea şi/sau contaminarea populaţiei şi a mediului
înconjurător peste limitele admise. Centralele nucleare electrice, cu reactori a
căror putere depăşeşte 300-400 MWe constituie sursele potenţiale cele mai
19
periculoase de contaminare a mediului şi expunere la radiaţii a populaţiei, în
caz de accident nuclear. În funcţie de impactul posibil asupra mediului în caz
de accident, reactorii energetici se împart în reactori cu anvelopă şi fară
anvelopă.
Anvelopa este o construcţie din beton armat, având pereţii cu grosimea de
1-2 m, care constituie ultima barieră împotriva răspândirii radionuclizilor în
caz de accident; importanta anvelopei este subliniată de două accidente grave
care au avut loc în ultimii 20 de ani. Primul, la un reactor anvelopat american,
s-a soldat cu topirea zonei active, dar cu influenţa minimă asupra mediului şi
asupra omului (Three Mile Island – SUA, martie 1979), iar al doilea la un
reactor neanvelopat sovietic (Cernobâl – 1986), dar cu influenţa catrastofală
asupra mediului şi populatiei umane. Impactul celui de-al doilea a fost mărit
şi de tipul moderatorului folosit (grafit, material care arde în caz de accident).
Principalele accidente şi activităţi nucleare, cu impact asupra mediului,
care au avut loc de când s-a inaugurat “era nucleară”, sunt:
iulie 1945, la Alamogorodo în New Mexico – SUA, prima explozie
nucleară;
6 şi 9 august 1945, Hiroshima şi Nagasaki – Japonia, atacuri cu arme
nucleare (prima cu uraniu – 235, a doua cu plutoniu – 239), echivalent
cu 35 kt TNT;
1948 – 1951, la Celiabinsk-65 – URSS, la istalaţiile de producere a
plutoniului au fost deversaţi cca 10 17 Bq în pârâul Teka;
decembrie 1952, la Chalk River – Canada, accident la un reactor soldat
cu deversarea în apa de răcire a 3,7 •10 14 Bq;
octombrie 1957, la Wwindscale – Marea Britanie, accident la un
reactor având ca moderator grafitul, soldat cu incendiu şi emisii
atmosferice de radionuclizi;
20
decembrie 1957, la Kistim – URSS, la instalaţiile de producere a
plutoniului are loc o explozie a unui tanc cu deşeuri, urmată de
împrăştierea în mediu a 7•1017 Bq;
1954 – 1963, în poligoanele de testare a armelor nucleare din URSS,
SUA şi din oceanul Pacific, program intens de explozii nucleare
atmosferice;
1960 – 1990, în oceanele Atlantic, Pacific şi în mările Barent şi Kara,
sunt aruncate deşeuri radioactive, cca 1,3• 10 17 Bq;
1965 – 1985, la Sellafield – Marea Britanie, la uzinele de reprocesare
sunt deversate anual în Marea Irlandei, cca 3,7 • 10 15 Bq de cesiu-137;
ianuarie 1976, la Palomares – Spania, un avion B-52 cu încărcătură
nucleară suferă o ciocnire, rezultând împrăştierea în mediu a
plutoniului de la două bombe cu hidrogen;
martie 1979, Three Mile Island – SUA, accident la un reactor nuclear
anvelopat;
aprilie 1986, Cernobâl – Ucraina, accident la reactorul nr. 4,
neanvelopat, moderat cu grafit şi soldat cu explozie şi incendiu, care a
dus la împrăştirea a peste 3,7• 10 17 Bq de radionuclizi ai cesiului,
stronţiului, iodului şi ai altor elemente;
septembrie, Goiania în Brazilia – pierderea unei surse de cesiu-137
pentru radioterapiel se contaminează masiv mai mute persoane, dintre
care 3 au decedat în câteva săptămâni.
În ţara noastră au fost evidenţiate depuneri radioactive datorate testelor
nucleare atmosferice, inclusiv ale testelor efectuate în China in ultimii 15 ani,
dar mai ales factorilor de mediu, a alimentelor şi a omului după accidentul de
la Cernobâl.
21
Accidentul de la Cernobâl
Accidentul de la Cernobâl poartă în sine o crimă dublă: primă, de sorginte
tehnică, ca rezultat al nerespectării tehnicii securităţii regimului de exploatare a
centralei termonucleare, şi a doua, de caracter statal – politic. Conducerea de
vârf a fostei URSS a încercat să camufleze dimensiunile, proporţiile şi pericolul
acestei tragedii, din care cauză nu s-au luat măsurile de protecţie
corespunzătoare. Nu au fost cruţate nu numai ţările vecine, ci nici propriul
popor. Pentru confirmare e de ajuns amintirea ieşirii unei brigăzi de elevi din
Cernobâl, în ziua accidentului, la lucrările de câmp, de organizare şi desfăşurare
la 1 mai la Kiev a tradiţionalei parade şi demonstraţii în timp ce vântul aducea
dinspre Cernobâl mase enorme de substanţe radioactive.
Reactorii de la Cernobâl sunt cu uraniu slab imbogăţit (deci mari
producători de plutoniu – material cu importanţă strategică militară), având ca
moderator o prismă de grafit şi ca agent de răcire apa. Aceşti reactori sunt în
întregime de construcţie rusească şi au trecut prin toate fazele de proiectare şi
construcţie tipice pentru un reactor de putere, aşa încât personalul de exploatare
22
cunoştea foarte bine tipul de reactor şi considera că nu este posibil niciun
accident. Această convingere a dus la neglijarea grosolană, de către personalul
de exploatare, a tuturor regulilor stabilite pentru funcţionarea reactorului. Una
din cele mai importante reguli era interzicerea funcţionării reactorului la o
putere sub 90% din puterea nominală.
Neţinând cont de normele de exploatare şi dorind să facă un experiment
pentru verificarea funcţionării turbinelor generatoare de curent electric în regim
inertial, personalul de exploatare a coborât puterea reactorului la 10% din
puterea instalată (experimentul se desfăşura în noaptea dintre 25 spre 26 aprilie).
Revenirea la normal nu s-a mai putut realiza, puterea reactorului a crescut brusc
la sute de mii de MW în numai 2 secunde.
Aceasta a dus la creşterea mare a temperaturii zonei active şi la
imposibilitatea opririi reactorului (deşi operatorul a dat drumul barelor pentru
oprirea în caz de avarie – locaşele de coborâre se deformaseră datorită
temperaturii ridicate). Au urmat, la interval de câteva secunde, două explozii
succesive, care au aruncat placa de beton de 1000 de tone aflată deasupra
reactorului, cu rol de protecţie, precum şi cantităţi mari de combustibil nuclear
încărcat cu radionuclizi de fisiune şi moderator arzând, în curtea centralei.
Moderatorul de grafit a luat foc şi a ars cca două săptămâni, cu toate eforturile
masive făcute de pompieri pentru stingere. Primele victime au apărut din rândul
pompierilor care au stins aceste focare de incendii. În cursul exploziei iniţiale,
precum şi a îndelungului incendiu, produşi de fisiune, produşi de activare,
precum şi părti ale combustibilului nuclear au ajuns în atmosferă şi s-au depus
nu numai în jurul centralei, ci în toată emisfera nordică.
Cele mai afectate au fost regiunile din Ucraina, Belarus şi Rusia, poziţia
imediat următoare, în privinţa contaminării, o ocupă ţările nordice (Norvegia,
Suedia, Finlanda) deoarece direcţia de deplasare a maselor de aer deasupra
Europei a fost în primele zile ale accidentului, spre nor şi nord-vest. În zilele de
29, 30 aprilie şi 1 mai, direcţia de deplasare a maselor de aer s-a schimbat spre
23
sud ceea ce a dus la contaminarea atmosferei din ţara noastră. Datorită
precipitaţiilor şi fenomenelor naturale de depunere uscată, radionuclizii au ajuns
pe sol, intrând în celelalte componente ale mediului (apa, sol biosferă).
În imediata apropiere a centralei de la Cernobâl, accidental a provocat 203
iradieri cu doze > 1 Gy, 53 iradieri între 2 şi 4 Gy, 23 iradieri între 4 şi 8 Gy şi
22 de iradieri doze peste 8 Gy. Iradierile puternice au provocat arsuri grave: 20
de accidentaţi având arsuri de peste 30% din suprafaţa corporală. În total s-au
înregistrat 31 decese. Reactorul avariat a fost închis într-un sarcofag de beton
pentru a se evita contaminarea aerului şi a pânzei de apă freatică. În prezent au
apărut fisuri în pereţii sarcofagului; se execută continuu măsurări de doze de
iradiere în interior şi de contaminare radioactivă în exterior.
24
Bibliografie
1. Mihai Berca – Ecologie generală şi protecţia mediului, Ed. Ceres,
Bucureşti, 2000
2. Ciplea L.I., Ciplea Al., – Poluarea mediului ambiant, Editura Tehnică,
Bucureşti, 1978
3. Fitti M., – Acţiunea radiaţiilor ionizante asupra apei şi soluţiilor apoase,
Editura Academiei, Bucureşti, 1967.
4. Furnica Gh., – Procese radioecologice în contaminarea radioactivă a apei,
solului şi vieţuitoarelor, Igiena, nr. 2, 97-113 (1972).
5. I. Scurtu, Cristiana Sima – Ecologie şi protecţia mediului, Ed.
Independenţa Economică, Piteşti, 2009
6. Marcu, GH., – Elemente radioactive. Poluarea mediului şi riscurile
iradierii, Editura Tehnică, Bucureşti, 1996.
7. Racoveanu N., – Iradierea naturală şi artificială a populaţiei în Radiologie,
Editura Academiei, Bucureşti, 1968.
*www.anpm.ro
**www.mmediu.ro
25