41
UNIVERSITATEA „CONSTANTIN BRÂNCOVEANU” PITEŞTI FACULTATEA DE MANAGEMENT MARKETING ÎN AFACERI ECONOMICE - RM. VÂLCEA - POLUAREA RADIOACTIVĂ

REFERAT POLUAREA RADIOACTIVA

  • Upload
    claue20

  • View
    828

  • Download
    12

Embed Size (px)

Citation preview

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