М.В. Желтоножская1, Н.В. Кузьменкова2, И.Э. Власова3, Т.Р. Полякова4, В.В. Розанов5, А.П. Черняев6

1–6 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)
 

Постановка проблемы. Искусственные радионуклиды и, прежде всего, наиболее радиотоксичные актиниды стали постоянными компонентами биосферы в связи с испытаниями ядерного оружия и авариями на ядерных объектах. Радионуклиды из горячих частиц могут накапливаться в качестве компонентов биогеоценозов и включаться в пищевые цепи. Они представляют опасность для здоровья при попадании в организм. Интенсивность их разрушения зависит от внешних условий, структуры и состава частиц, обстановки в районе выпадения. Поэтому информация об их характеристиках имеет важное значение при оценке воздействия на окружающую среду районов, загрязненных частицами.

Цель. Исследовать поведение аварийных топливных выпадений на территориях с различным уровнем загрязненности в ближней десятикилометровой зоне ЧАЭС; предложить новую систематику горячих частиц.

Результаты. Проведены исследования поведения аварийных топливных выпадений на территориях с различным уровнем загрязненности в ближней десятикилометровой зоне ЧАЭС. Получены новые данные о горячих частицах чернобыльского происхождения, в которых доминирует активность 241Am. Предложена новая систематика горячих частиц по соотношению выхода KxU излучения и g-линии 105 кэВ 155Eu. Полученные данные об уменьшении размеров горячих частиц, миграция 90Sr, 137Cs и 241Am в почвах в виде компактных структур демонстрируют, что для горячих частиц в ближней зоне ЧАЭС в настоящее время доминируют процессы выщелачивания. Доказано, что периоды полуочищения верхнего 5 см слоя почв как для 90Sr, так и для трансурановых нуклидов примерно одинаковы и находятся в диапазоне 30-50 лет.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют использовать этот опыт для других возможных аварийных ситуаций с выбросом частиц облученного ядерного топлива, а также при его захоронении.

Желтоножская М.В., Кузьменкова Н.В., Власова И.Э., Полякова Т.Р., Розанов В.В., Черняев А.П. Исследование поведения аварийных топливных выпадений в окружающей среде // Наукоемкие технологии. 2023. Т. 24. № 1. С. 13−23. DOI: https:// doi.org/10.18127/j19998465-202301-02

1. Bondarkov M.D., Zheltonozhsky V.A., Zheltonozhskaya M.V., Kulich N.V., Maksimenko A.M., Farfán E.B., Jannik G.T., Marra J.C. Vertical migration of radionuclides in the vicinity of the Chernobyl Confinement Shelter. Health Physics. 2011. V. 101(4). P. 362–367. https://doi.org/10.1097/HP.0b013e3182166472
2. Bondarkov M., Ivanov Yu., Bondarkov D., Gaschak S., Maksimenko A., Chesser R.K., Rodgers B., Zheltonozhskaya M. Half-lives of self-purification for various isotopes in soils of the Chernobyl Exclusion Zone. Radioprotection. 2009. V. 44(5). P. 909–911. https://doi.org/10.1051/radiopro/20095162
3. Brown J.E., Bondar Y., Kashparov V., Nalbandyan A., Navumav A., Skipperud L., Sokolik G., Strand P., Zhukova O. Radioactive contamination in the Belarusian sector of the Chernobyl exclusion zone. Radioprotection. 2011. V. 46(6 SUPPL.). P. S771–S777. https://doi.org/10.1051/radiopro/20116948s
4. Charles M.W., Harrison J.D. Hot particle dosimetry and radiobiology–past and present. Journal of Radiological Protection. 2007. V. 27(3A). P. A97–A109. https://doi.org/10.1088/0952-4746/27/3A/S11
5. Dighton J., Tugay T., Zhdanova N. Fungi and ionizing radiation from radionuclides. FEMS Microbiology Letters. 2008. V. 281(2). P. 109–120. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x
6. Francis A.J., Dodge C.J. Microbial mobilization of plutonium and other actinides from contaminated soil. Journal of Environmental Radioactivity. 2015. V. 150. P. 277–285. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.08.019
7. The Chernobyl Accident: Updating of INSAG-1. A Report by the International Nuclear Safety Group. INSAG 7. International Atomic Energy Agency. 1993.
8. Radioactive particles in the environment: sources, particle characterization and analytical techniques. IAEA-TECDOC-1663. International Atomic Energy Agency. 2011.
9. Imanaka T., Hayashi G., Endo S. Comparison of the accident process, radioactivity release and ground contamination between Chernobyl and Fukushima-1. Journal of Radiation Research. 2015. V. 56(suppl 1). P. i56–i61. https://doi.org/10.1093/jrr/rrv074
10. Izrael Yu.A., Vakulovsky S.M., Vetrov V.A., Petrov V.N., Rovinsky F.Ya., Stukin E.D. Chernobyl: Radioactive Contamination of the Environment. Gidrometeoizdat publisher.
11. Kashparov V.A., Ivanov Y.A., Zvarisch S.I., Protsak V.P., Khomutinin Y.V., Kurepin A.D., Pazukhin E.M. Formation of Hot Particles During the Chernobyl Nuclear Power Plant Accident. Nuclear Technology. 1996. 114(2). P. 246–253. https://doi.org/10.13182/NT96-A35253
12. Kashparov V.A., Lundin S.M., Zvarych S.I., Yoshchenko V.I., Levchuk S.E., Khomutinin Y.V., Maloshtan I.M., Protsak V.P. Territory contamination with the radionuclides representing the fuel component of Chernobyl fallout. Science of The Total Environment. 2003. V. 317(1–3). P. 105–119. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(03)00336-X
13. Kashparov V., Yoschenko V., Levchuk S., Bugai D., van Meir N., Simonucci C., Martin-Garin A. Radionuclide migration in the experimental polygon of the Red Forest waste site in the Chernobyl zone – Part 1: Characterization of the waste trench, fuel particle transformation processes in soils, biogenic fluxes and effects on biota. Applied Geochemistry. 2012. V. 27(7). P. 1348–1358. https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2011.11.004
14. Luk’yanova E.A., Zakharova E.V., Konstantinova L.I., Nazina T.N. Sorption of radionuclides by microorganisms from a deep repository of liquid low-level waste. Radiochemistry. 2008. V. 50(1). P. 85–90. https://doi.org/10.1134/S1066362208010141
15. Neu M.P., Icopini G.A., Boukhalfa H. Plutonium speciation affected by environmental bacteria. Radiochimica Acta. 2005. V. 93(11). P. 705–714. https://doi.org/10.1524/ract.2005.93.11.705
16. Pazukhin E.M. The Ratio of Plutonium Isotopes Depending on the Burnup of the Fuel from the Fourth Block of the Chernobyl Nuclear Power Plant. Radiochemistry. 2003. V. 45(2). P. 209–210. https://doi.org/10.1023/A:1023801813649
17. Pöml P., Burakov B. Study of a “hot” particle with a matrix of U-bearing metallic Zr: Clue to supercriticality during the Chernobyl nuclear accident. Journal of Nuclear Materials. 2017. V. 488. P. 314–318. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.01.041
18. Salbu B., Kashparov V., Lind O.C., Garcia-Tenorio R., Johansen M.P., Child D.P., Roos P., Sancho C. Challenges associated with the behaviour of radioactive particles in the environment. Journal of Environmental Radioactivity. 2018. V. 186. P. 101–115. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.09.001
19. Steinhauser G. Anthropogenic radioactive particles in the environment. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2018. V. 318(3). P. 1629–1639. https://doi.org/10.1007/s10967-018-6268-4
20. Thakur P., Khaing H., Salminen-Paatero S. Plutonium in the atmosphere: A global perspective. Journal of Environmental Radioactivity. 2017. V. 175–176. P. 39–51. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.04.008
21. Zhdanova N.N., Tugay T., Dighton J., Zheltonozhsky V., Mcdermott P. Ionizing radiation attracts soil fungi. Mycological Research. 2004. V. 108(9). P. 1089–1096. https://doi.org/10.1017/S0953756204000966
22. Zheltonozhskaya M.V. Spectrometry of 90Sr in fuel-containing materials. Nuclear and Radiation Safety. 2014. V. 3(63). P. 48–51.
23. Zheltonozhskaya M.V., Zheltonozhsky V.A., Vlasova I.E., Kuzmenkova N.V., Kalmykov S.N. The plutonium isotopes and strontium-90 determination in hot particles by characteristic X-rays. Journal of Environmental Radioactivity. 2020. V. 225. P. 106448. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106448
24. Zheltonozhskaya M.V., Zheltonozhsky V.A., Myznikov D.E., Nikitin A.N., Strilchuk N.V., Khomenkov V.P. Developing a Way of Processing Complex X-Ray and Gamma Spectra in the Range of Low Energies. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2021. V. 85(10). P. 1122–1127. https://doi.org/10.3103/S1062873821100270
25. Zheltonozhskii V.A., Zheltonozhskaya M.V., Kulich N.V., Bondar’kov M.D., Maksimenko A.M., Pazukhin E.M. Radionuclide composition of fragments of lava-like fuel-containing materials from the CNPP fourth unit. Radiochemistry. 2011. V. 53(5). P. 550–554. https://doi.org/10.1134/S1066362211050183
26. Zheltonozhsky V.A., Zheltonozhskaya M.V., Bondarkov M.D., Farfán E.B. Spectroscopy of Radiostrontium in Fuel Materials Retrieved from the Chernobyl Nuclear Power Plant. Health Physics. 2021. V. 120(4). P. 378–386. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001349
27. Желтоножская М.В., Желтоножский В.А., Липская А.И., Никитин А.Н., Розанов В.В., Черняев А.П., Васильев А.Б. Оценка дозовых нагрузок мышевидных грызунов загрязненных территорий ближней зоны Чернобыльской АЭС // Наукоемкие технологии. 2021. Т. 22. № 2. С. 24−33. DOI: https://doi.org/10.18127/j19998465-202102-03
28. Желтоножская М.В., Желтоножский В.А., Никитин А.Н., Розанов В.В., Черняев А.П. Исследование влияния ионизирующего излучения на почвенные микромицеты // Наукоемкие технологии. 2022. Т. 23. № 4. С. 63−69. DOI: https:// doi.org/10.18127/j19998465-202204-08.