В августе 1955 г. в Лондоне состоялась первая встреча советских ученых с учеными Запада, на которой было принято решение о созыве международной встречи ученых, направленной против испытания ядерного оружия, против подготовки ядерной войны. Такая встреча состоялась в Канаде, в рыбацком поселке Пагуош (Новая Шотландия). Так началось сейчас уже всемирно известное движение ученых — Пагуошские встречи, направленные на поиски приемлемых решений для смягчения напряженности международной обстановки и предупреждения ядерных конфликтов.
Отражая настроения широкой общественности, Генеральная Ассамблея Организации Объединенных Наций в 1955 г. постановила включить в повестку дня своей десятой сессии пункт, озаглавленный «Действие атомной радиации». 3 декабря 1955 г. была принята резолюция об учреждении Научного комитета ООН по действию атомной радиации (НКДАР) в составе ученых из 15 стран. Генеральная Ассамблея поручила комитету собрать все данные о радиологической обстановке в мире, определить уровни излучений и радионуклидов в окружающей среде, изучить действие ионизирующих излучений на человека и оценить опасность для человечества от всех имеющихся и возникающих вновь источников радиации.
Советский Союз в НКДАР представлял с 1956 г. крупный физиолог и радиобиолог А. В. Лебединский, а с 1960 г. до наших дней — автор этой книги. Научные доклады комитета, представляемые через каждые 2–4 года Генеральной Ассамблее ООН, — ценнейшие научные сводки и отражение взглядов крупнейших ученых мира, специалистов по этим вопросам.
Что же реально происходит при взрывах атомных и водородных бомб в атмосфере, на поверхности Земли или под водой? Во время взрыва в результате достижения критической массы ядерного горючего (уран-235, плутоний-239) идет распад атомных ядер (реакция деления) с образованием многочисленных радионуклидов с различным временем полураспада. Ниже представлен перечень этих радионуклидов, если не упоминать те из них, у которых время полураспада меньше пяти суток (табл. 8).
В момент взрыва образуется мощный поток высокоэнергетичных нейтронов (как и при взрыве нейтронной бомбы). Под их воздействием возникают радиоактивные вещества из материалов оболочки бомбы, а если взрыв осуществлен на поверхности Земли, то и из элементов почвы и земных пород, из элементов атмосферы и воды (так называемая наведенная радиоактивность).
Из них наиболее опасны с точки зрения облучения биосферы длительно живущие изотопы кобальт-60 (в. п. 5 лет), тритий (в. п. 12,4 лет), марганец-54 (в. п. 310 дней).
Все радионуклиды при высокой температуре взрыва (2–3 млн. градусов) находятся в газообразном состоянии и выбрасываются с грибообразным облаком в верхние слои атмосферы — стратосферу. Здесь при быстром охлаждении происходит конденсация радионуклидов в аэрозоли различного диаметра. Благодаря воздушным течениям (в основном с востока на запад) массы воздуха, содержащие радиоактивные аэрозоли, довольно быстро распространяются в широтном направлении с востока на запад и в течение месяца относительно равномерно распределяются вокруг всего земного шара. Одновременно, но более медленно идет диффузия аэрозолей в сторону полюсов. Благодаря продолжающейся конденсации аэрозольных частиц под влиянием земного притяжения они будут постепенно снижаться и в средних широтах поступать в тропосферу — нижнюю часть атмосферы. В тропосфере радиоактивные аэрозоли вовлекаются в конденсирующиеся водяные пары и вместе с осадками (дождем, снегом) выпадают на поверхность Земли (радиоактивные осадки). При сухом климате осаждение аэрозолей происходит несколько медленнее. Исследования, проведенные с использованием аэростатных зондов и авиации, позволили определить скорости миграции радионуклидов. Время их пребывания в стратосфере составляет от 6 месяцев до года, а в тропосфере — от 3 до 6 месяцев. Таким образом, вся поступившая в атмосферу радиоактивность в течение одного-двух лет после взрыва оседает на поверхности Земли и океанов. При этом основная масса (до 80 %) выпадает в том полушарии, в котором был осуществлен взрыв.
Если взрыв происходит близко от поверхности Земли, то в радиоактивное облако включается большое количество земных пород с наведенной радиоактивностью и происходит более быстрая конденсация радионуклидов в тяжелые частицы уже в средних слоях атмосферы. Это приводит к более быстрому выпадению части радионуклидов вблизи (десятки и сотни километров) от места взрыва. Такие местные радиоактивные осадки, выпадающие в виде белого тонко распыленного порошка, неоднократно наблюдались в окрестностях ядерных взрывов, в основном по направлению ветра, несущего радиоактивное облако. От силы ветра зависели интенсивность и дальность их выпадения. В 1954 г. весь мир облетела весть о трагической истории японских рыбаков, находившихся в Тихом океане на расстоянии 130 км от о-ва Бикини, когда там была взорвана американцами атомноводородная бомба. Взрыв был осуществлен па небольшой высоте над коралловым рифом острова. Весь коралловый атолл был вовлечен в образование радиоактивного облака. Через 3 ч после взрыва в районе, где находился корабль с японскими рыбаками, началось выпадение очень мелкого белого порошка, проникавшего во все щели, под одежду, в легкие, в глаза, уши. Выпадение этих белых хлопьев длилось 4–5 ч. Иногда плотность осадков была столь велика, что не позволяла видеть окружающие предметы. Осадки покрыли всю палубу корабля, кожу рыбаков, пищу и загрязнили поверхность океана. Долгое время рыба этого района была радиоактивной.
Пока японские рыбаки добирались до берегов Японии, начались признаки сильнейшей лучевой болезни. Как определили впоследствии японские ученые, выпадавший осадок имел радиоактивность, равную 1 Ки/г (радиоактивность чистого радия). Такая высокая активность была вызвана быстрым оседанием и, следовательно, содержанием многих короткоживущих радионуклидов.
Болезнь у всех рыбаков протекала очень тяжело и оставила глубокие последствия. Один из них умер от тяжелых поражений внутренних органов радиоактивными осадками. Как стало известно значительно позднее (американское командование долго скрывало эти факты от общественности), на Маршалловых островах, отстоящих от места взрыва более чем на 300 км, 239 местных жителей и 28 американцев были настигнуты теми же радиоактивными осадками. Большая удаленность и быстро принятые меры по обезвреживанию и удалению осадков снизили острое радиоактивное поражение, но оно не прошло бесследно для здоровья потерпевших.
Эти примеры говорят о той огромной опасности, которую несут на сотни километров от эпицентра ядерного взрыва так называемые местные осадки. Однако основная масса радионуклидов, как было указано выше, распространяется по всему земному шару, выпадая на его поверхность в течение примерно одного-двух лет. За это время многие короткоживущие радионуклиды распадаются. Но такие, как стронций-90, цезий-137, церий-144, рубидий-87, многие годы сохраняют радиоактивность, изменяя естественный радиоактивный фон нашей планеты.
Действительно, каждый новый экспериментальный взрыв увеличивал радиозагрязненность окружающей среды. Определение Sr90 в почве различных стран показало, как из года в год росло загрязнение нашей планеты, что наглядно показано на рис. 1. В атмосфере из года в год увеличивалось содержание радиоактивного углерода.
Рис. 1. Отложения Sr90 на Земле
Заштрихованная часть — северное полушарие, незаштрихованная — южное полушарие
Радиоактивные осадки, выпадая на поверхность Земли, морей и океанов, включались в обмен веществ живых организмов, накапливались в них и через пищевые цепи попадали в организм человека.
На схеме представлены наиболее типичные пути распространения в биосфере таких долгоживущих радионуклидов, как Cs137, Sr90 и др. Каждый из них имеет свои особенности. По химическим свойствам Sr90 является аналогом кальция. Кальций необходим для развития растений и животных. Растения через корневую систему жадно поглощают из почвы соли кальция, одновременно в них поступает и радиоактивный стронций. Животные, питаясь растительной пищей, получают кальций, идущий на построение костного скелета; в большом количестве он поступает в молоко (необходимый элемент для питания молодняка и детей). Вслед за кальцием, как его мрачная тень, в молоко и костную ткань устремляется и радиоактивный стронций. Исследования показали, что в ряде стран в отдельные годы в молоке содержалось повышенное количество Sr90. Из молока радиоактивный стронций поступает в детский организм, где вслед за кальцием откладывается в быстро растущем скелете. Поэтому дети подвергались большему риску по сравнению со взрослыми: в скелете 1–2-летних детей концентрация стронция-90 оказалась в 4–5 раз выше, чем у взрослых (определения в костях случайно погибших людей, проведенные в Англии в 1964 г.).