Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общая радиационная обстановка на Урале 10
1.1. Природный радиационный фон 11
1.1.1. Эколого - радиогеохимические зоны Урала, гамма-поле Урала и поле радона 12
1.2. Техногенно-измененный радиационный фон 18
1.3. Промышленные взрывы 23
1.4. Ядерные аварии 26
Глава 2. Особенности проведения технологических ядерных взрывов 29
2.1. Экспериментальное использование камуфлетных ядерных взрывов на нефтяных месторождениях. 29
2.2. Основные факторы, влияющие на характер радиоактивного загрязнения после взрыва 31
2.4. Проведение технологических ядерных взрывов на Гежском месторождении нефти 41
Глава 3. Исследование некоторых геолого-тектонических факторов переноса радиоактивного загрязнения 45
3.1. Перенос радиоактивного загрязнения водными потоками 45
3.2. Особенности изменения геологической ситуации после проведения взрывов на Осинском месторождении нефти 47
3.3. Необходимость учета геолого-тектонических факторов при исследовании распространения радиоактивного загрязнения 49
Глава 4. Разработка аппаратуры для исследований 51
4.1. Гамма-спектрометр низкого фона (низкофоновая гамма-камера) 51
4.1.1. Особенности конструкции спектрометра... 51
4.1.2. Характеристики спектрометра, определенные в процессе подготовки исследований 53
4.1.3. Оценка погрешности измерений активности в низкофоновой камере 57
4.2. Аппаратура и методика измерений радиоактивности почвенных газов 59
4.2.1. Особенности аппаратурно-методического комплекса для измерения радиоактивности газов 59
4.2.2. Оценка погрешностей временного разделения Кг и Rn 64
Глава 5. Гамма-спектрометрические исследования почвы и растительности 70
5.1. Методика гамма-спектрометрических измерений 70
5.2. Оценка погрешностей гамма-спектрометрических измерений 73
5.3. Технология отбора и подготовки проб к анализу 75
5.4. Результаты гамма-спектрометрических исследований проб почвы 76
5.5. Гамма-спектрометрические измерения стволов деревьев. 80
5.6. Результаты измерений радиоактивности нефти 82
6. Исследование радиоактивности почвенного воздуха ... 83
Заключение... 87
Приложение 90
- Эколого - радиогеохимические зоны Урала, гамма-поле Урала и поле радона
- Основные факторы, влияющие на характер радиоактивного загрязнения после взрыва
- Необходимость учета геолого-тектонических факторов при исследовании распространения радиоактивного загрязнения
- Характеристики спектрометра, определенные в процессе подготовки исследований
Введение к работе
Радиоактивность почвы, воды и воздуха - классическая область исследований геофизики. Благодаря её широкому использованию сделано много важных открытий и получена обширная информация. На основе изучения радиоактивности в геофизике нашли удовлетворительное решение вопросы теплового баланса земных недр, возраста Земли и горных пород. Появление технических возможностей для выбрасывания в атмосферу огромных количеств радиоактивных веществ и обнаружение в геофизических сферах искусственных радиоактивных элементов, образующихся при практическом использовании процессов деления и под действием космического излучения, позволили расширить сферу применения геофизических методов при изучении процессов радиоактивного загрязнения среды, установить новые, еще неизвестные закономерности и связи между различными проявлениями радиоактивного загрязнения и геофизическими методами исследований.
В природе встречается много разновидностей радиоактивных ядер. В литосфере рассеяны долгоживущие радиоактивные элементы (так называемые естественные радиоактивные элементы (ЕРЭ) - уран U , торий Th , калий К40, рубидий РЬ87 и др.), дающие при распаде целый спектр радиоактивных изотопов, которые вместе с материнскими изотопами попадают из литосферы в атмосферу и гидросферу Земли и участвуют почти во всех геохимических и геофизических процессах. В атмосфере непрерывно под действием космических лучей образуется другая группа естественных радиоактивных элементов (тритий Т, углерод С14, бериллий Be7, и Be10 и др.), также вовлекаемых в кругооборот вещества в оболочках Земли. Наконец, в последние десятилетия произошло заражение природных сред - атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы - искусственными радиоактивными ядрами (стронций Sr90, цезий Cs137, углерод С14 и др.), возникающими при испытаниях ядерного оружия и в результате ядерных аварий.
Рассеянные в природных средах радиоактивные элементы, имеющие свои специфические источники и особые свойства, являются "меченой " примесью для этих сред. Научный анализ распределения и миграции такой "меченой" примеси является мощным методом изучения истории и динамики процессов в литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере. Ядерные излучения выступают здесь как необычайно удобный способ регистрации весьма малых концентраций "меченой" примеси. Вытекающие из анализа распределения и миграции радиоактивных ядер закономерности являются также и основой для изучения прямого действия их излучений на окружающую среду.
В настоящее время имеется достаточно много данных, полученных на основе экспериментальных и полевых исследований о поведении и миграции радионуклидов в почвах, куда они попали из атмосферы (например, в результате выброса из труб или после испытаний ядерного оружия, приводящих к распространению радиоактивных веществ по всей планете); через поверхностные воды (вследствие слива во внутренние воды или вымывания из мест неглубокого захоронения отходов) или грунтовых вод (например, в результате просачивания из хранилищ отходов) и практически не исследованы пути миграции радионуклидов, образованных в результате подземных ядерных взрывов на значительной глубине без выброса грунта на поверхность.
Основной целью настоящей диссертационной работы является изучение влияния геологической среды на процессы переноса и распространения радиоактивного загрязнения, возникшего в результате проведения технологических подземных ядерных взрывов.
Влияние геологических факторов на процессы распространения продуктов ядерных взрывов было исследовано на примере Гежского месторождения нефти, где в 80-е годы с целью увеличения нефтеотдачи было произведено пять подземных ядерных взрывов.
Особенность этого месторождения с целью исследований заключается в следующем. Со времени проведения взрывов прошло около 15 лет. К этому времени короткоживущие радионуклиды должны уже распасться [Гречушкина М.П.], а долгоживущие могли выйти на поверхность (что было обнаружено предварительными исследованиями). Пластовые залежи нефти приурочены к сводовым частям антиклинальных структур и разделены на блоки разрывными нарушениями: малоамплитудные разломы, сбросы и микрограбены (в деталях представлено на рис. 3.3). Под воздействием подземных ядерных взрывов наблюдается повышенная проницаемость разрывных нарушений [Уткин В.И., 1997(2), 1999; Юрков А.К., 1998(3), 2000], что создает благоприятные условия для миграции радионуклидов.
Для реализации поставленной цели появилась необходимость в соответствующей аппаратуре и методике. Распространение радионуклидов изучалось путем гамма-спектрометрических измерений проб почвы, растительности и нефти. Для регистрации малых удельных активностей природных сред была модернизирована специальная радиометрическая аппаратура с защитой от внешнего излучения: гамма-камера низкого фона.
По предварительным исследованиям стало известно, что помимо естественного радиоактивного газа Rn в почвенном воздухе присутствует продукт ядерного деления Кг85. Для исследования радиоактивности почвенного воздуха была разработана методика раздельного определения объемной активности смеси радиоактивных газов с различным периодом полураспада. Задачи исследования:
Модернизация гамма-спектрометрической аппаратуры для измерения малых (ниже фоновых) активностей различных проб и препаратов.
Разработка методики раздельного определения объемной активности газообразной смеси Rn и Кг , находящихся одновременно в объеме пробы.
Изучение влияния геолого-тектонических факторов на перенос и распространение радиоактивного загрязнения на Гежском месторождении.
Изучение состава радиоактивных газов в почвенном воздухе Гежского месторождения.
5. Изучение остаточной активности в почве, растительности и нефти в районе Гежского месторождения.
Научная новизна:
1. Модернизирована гамма-спектрометрическая аппаратура, обеспечивающая высокую степень защиты от внешнего излучения, что позволяет проводить измерения малых уровней радиоактивности как природных, так и техногенных сред на фоновом уровне 0,1 мкР/час.
Разработана методика раздельного определения объемной активности Rn и ЬСг , находящихся одновременно в объеме пробы, с погрешностью не более 15-20%.
Показано, что на распределение радиоактивного загрязнения почвы, почвенного воздуха и растительности в районе подземных ядерных взрывов Гежского месторождения существенное влияние оказывают геолого-тектонические особенности строения района, в частности, микротектоника и морфология поверхности.
Основные защищаемые положения.
1. Разработано аппаратурное и методическое обеспечение, позволяющее проводить анализ радиационного загрязнения слабоактивных природных сред, в том числе разработана конструкция низкофоновой камеры и методика
ЛЛЛ Of
Эколого - радиогеохимические зоны Урала, гамма-поле Урала и поле радона
Естественный радиационный фон Уральского региона достаточно мозаичен. По данным ГТП "Зеленогорскгеология" [Лучин И.Л.] в пределах складчатых структур Урала выделен ряд субмеридиональных эколого -радиогеохимических зон (рис. 1.1), характеризующихся повышенным уровнем естественной радиоактивности верхней части литосферы, наличием радиоактивных подземных вод, широким развитием локальных скоплений радиоактивной минерализации и радиометрических аномалий.
Висимская зона (I) начинается западнее Качканара, продолжается на юг, проходит через Первоуральск, Михаиловск, Нязепетровск и плавно переходит в Верхнеуфалейско-Златоустовскую зону в Челябинской области. Рейтинг радонового потенциала зоны оценивается как высокий. По данным аэро- и наземных радиометрических работ, зона отчетливо выделяется по повышенному гамма-полю и приуроченности к ней многочисленных аномалий. Радиоактивная минерализация выявлена здесь в липаритовых порфирах, гранитах, гранито-гнейсах и корах их выветривания. Отмечаются проявления урана в углисто-кремнистых сланцах.
В пределах зоны оконтурено 35 локальных потенциально радоноопасных участков. Отчетливо фиксируются аномальные участки, связанные с развитием тектоники (Южно-Билимбаевский и Верхне-Сергинский). Аномальные концентрации радона в почвенном воздухе здесь колеблется от 30 до 1480 кБк/м3 при уровне фона 5-Ю кБк/м3. В пределах зоны отмечены многочисленные проявления радоновых вод. Максимальные концентрации радона в воде составляют: Кедровский ареал - 360, Ашкинский - 260, Висимо-Уткинский - 260, Висимский - 550, Тановский - 100, Западно-Висимский - 85, Билимбаевский - 120, Верхне-Сергинский - 850, Ильненский - 185 Бк/л. Потенциальная экологическая опасность этой зоны связана с расположенными на этих выделенных участках населенными пунктами: Билимбай, Первоуральск, Ревда, Верхние Серьги.
Тагильская зона (II) приурочена к Главному (Тагило-Магнитогорскому) прогибу. Повышение радиационного фона и уровня радоновыделения здесь связана в основном с кислыми и щелочными породами девонского возраста и вулканическими образованиями. С этими комплексами связаны известные в Тагильском прогибе урановая и уран-ториевая минерализации, которые ассоциируют с железной рудой. Рейтинг радонового потенциала оценивается как высокий.
В пределах зоны оконтурено 32 локальных радоноопасных участка. Их потенциальная опасность подтверждается измерениями концентраций радона в почвенном воздухе: Турьинский - до 35, Лялинский - до 133, Ясьвинский - до 445 кБк/м2. В районе Кушвы (Валуевское железорудное месторождение) были выявлены концентрации радона в почвенном воздухе до 375, вблизи пос. Лая -до 200, в районе Нижнего Тагила - до 500 кБк/м3.
По данным радиогидрологических исследований, в Тагильской зоне выделено несколько ареалов подземных вод с повышенными концентрациями радона. Наиболее высокое содержание радона обнаружено в Краснотурьинском (300), Турьинском (104), Лялинском (420), Волковском (145), Лайском (185), Нижнетагильском (844) и Салдинском (166 Бк/л) ареалах.
Экологическая значимость Тагильской зоны определяется положением в ее пределах городов Нижнего Тагила, Кушвы, Краснотурьинска, Волчанска, Красноуральска и других населенных пунктов.
Мурзинско-Камышевская зона (III) расположена на восточном склоне Уральских гор. Она проходит через центральную часть Урала и на юге замыкается Челябинск-Суудукской зоной. К гранитам этой зоны и их корам выветривания, выделяющимся в гамма-поле относительно высоким фоном, пространственно тяготеет множество проявлений радиоактивной минерализации. Урановая минерализация выявлена также в современных покровных и озерно-болотных отложениях. Повышенное содержание радионуклидов, особенно тория, известны также в россыпях редкоземельной минерализации, приуроченых к современным речным отложениям. Рейтинг потенциала Мурзинско-Камышевской зоны максимально высок для рассматриваемой территории и сопоставим только с рейтингом Сысертско-Ильменогорской зоны. Здесь по совокупности основных факторов радоновыделения оконтурено 24 локальные потенциально радоноопасные зоны, объединенные в пять потенциально радоноопасных площадей, одна из которых - Карасьевская - находится в Челябинской области.
В пределах Мурзинско-Камышевской зоны, по данным радиогидрологических исследований, выявлено несколько довольно обширных ареалов радоносодержащих вод: Луковский (до 235), Сусанский (до 660), Липовский (до 1900), Южаковский (до 1740), Костоусовский (до 3300), Малышевский (до 28700), Камышевский (до 1300 Бк/л) и др. Высокая потенциальная радоноопасность Мурзинско-Камышевской зоны, особенно в пределах локальных площадей, подтверждается результатами эманационных съемок. Аномальные концентрации радона в почвенном воздухе на Соколовской локальной площади достигают 670, Луковской - 1100, Малышевской - 440, Головыренской - 330 кБк/м3.
Основными населенными пунктами в этой зоне являются Мезенское, Большебрусянское, Марамзино, Камышево, Головырино, Шилово, Пласт и другие. В северной части Мурзинско-Камышевской зоны расположены такие крупные населенные пункты, как Асбест, Реж, а также примыкающие к ним поселки и деревни.
Существенное влияние естественных радионуклидов на формирование коллективной дозы населения наблюдается в расположенном на территории Мурзинско-Камышевской зоны в Режевском районе. Для ряда населенных пунктов Режевского района высокие уровни радиационного воздействия ЕРН определяются не только чисто геологическим строением региона, но и последствиями производственной деятельности человека. Наиболее характерны в этом отношении поселки Озерный и Костоусово Режевского района, а также Липовское месторождение радоновых вод.
Основные факторы, влияющие на характер радиоактивного загрязнения после взрыва
Sr по своим химическим свойствам сходен с кальцием, является постоянной составной частью растительных и животных организмов [Радиобиологический справочник]. Животные получают Sr с пищей. Он накапливается в костной ткани, причём особенно быстро - при её интенсивном образовании (в детском возрасте, при сращении после переломов и др.). Выведение Sr из организма совершается очень медленно: эффективный период полувыведения для долгоживущего изотопа Sr90 равен 15,3 года.
Биологическое действие на организм выражается развитием острой или хронической лучевой болезни. При меньших дозах возникают злокачественные опухоли костей. Радиоактивные изотопы Sr благодаря своим физико-химическим свойствам обладают большой способностью накапливаться в растениях. Наибольшую опасность представляет Sr90. Более высокое поглощение Sr90 растениями наблюдается из водного раствора. 80-90 % Sr90, поступившего в растения в условиях водных культур, накапливается в соломе и зерне растений, а в корнях - не более 10 %. Содержание радиоизотопов Sr в надземных органах растения может быть в 50-100 раз выше концентрации его в растворе. Из почвы растения поглощают в 10-30 раз меньше Sr, чем из водного раствора. На лёгких по механическому составу песчаных и супесчаных почвах Sr в растениях накапливается больше, чем на тяжёлых суглинистых почвах. Внесение органических удобрений и извести в почву с кислой реакцией снижает поступление Sr в растения. Криптон - химический элемент нулевой группы периодической системы Д.И.Менделеева, порядковый номер 36, атомная масса 83,66. Встречается в природе только в свободном виде. Основной его источник - атмосферный воздух, содержащий 0.0001% криптона по объему (по массе 0.0003%). Обычный криптон состоит из 6 изотопов: Кг78 (0.342 %), Кг86 (17.43 %), Кг82 (11.50 %), Кг83 (11.48 %), Кг84 (57.02 %), Кг80 (2.228 %) [Радиобиологический справочник; Фастовский В.Г.]. Искусственный радиоактивный изотоп Кг85 образуется в результате облучения ядер U235 медленными нейтронами и при спонтанном делении U238. В настоящее время основным источником поступления Кг85 в окружающую среду являются предприятия по производству плутония. Кроме того, Кг может поступать в атмосферу от производимых в мирных целях атомных взрывов и работы атомных реакторов [Рихванов Л.П.]. Распад Кг сопровождается испусканием Р-частицы и у-кванта по схеме: Будучи инертным, он не вступает в химические соединения, а накапливается в атмосфере, не вовлекается в биологические процессы, а адсорбируется в тканях тела при вдыхании и растворяется в биологических жидкостях. Он характеризуется низкой растворимостью в крови, высокой растворимостью в липидах и быстрой диффузией в тканях. Органом, наиболее подверженным воздействию Кг85, является кожа, но она и наиболее устойчива к радиоактивному облучению. Однако, параллельное воздействие ультрафиолетового излучения может усилить негативный эффект. Оба воздействия носят как мутагенный, так и канцерогенный характер. Механизм мутагенеза этих двух факторов различен (р-излучающий Кг производит разрыв в цепях ДНК, а УФО образует в них тиминовые димеры), канцерогенное же действие этих факторов, в принципе, не отличаются [Рихванов Л.П.]. При поступлении в организм через желудочно-кишечный тракт криптон всасывается почти полностью (70 - 100 %). Кобальт - химический элемент восьмой группы периодической системы. В природе два стабильных изотопа Со57 и Со59. Содержание в земной коре 4х 10"3 %. Со60- широко используется в медицине для стерилизации медицинских препаратов, лучевой терапии и в научных исследованиях по изучению метаболизма. Период полураспада Со60 5.26 года. Образуется в результате облучения природного Со59 нейтронами по реакции Со59 (п, у) Со60. Со60 распадается с испусканием сложного Р- спектра с максимальными энергиями 0,31788 Мэв (99,88 %) и 1,4911 Мэв (0.12 %). Распад сопровождается у-излучением с энергиями 1,1732 Мэв и (99,88 %) и 1,3325 Мэв. Пробег Р-частиц Со60 в воздухе 0,85 - 6,3 м в зависимости от их энергии, в мягкой биологической ткани- 0,95 - 7,1 мм. Поскольку Со60 является источником сравнительно жестких у и Р лучей, при попадании его в организм развиваются лучевые повреждения. Так при хроническом воздействии Со60 развивается лейкемия. Радиоизотопы кобальта относятся к группе средней радиотоксичности. Допустимая среднегодовая активность при поступлении с воздухом 1 \Бк/м [Радиобиологический справочник].
Плутоний Pu - радиоактивный химический элемент семейства актиноидов, порядковый номер 94, массовое число наиболее долгоживущего изотопа 244. Открыт в 1940 в продуктах облучения урана нейтронами. В природе Pu образуется при р-распаде Np , который, в свою очередь, возникает при ядерной реакции урана-238 с нейтронами (например, нейтронами космического излучения). Известны изотопы Pu с массовыми числами от 232 до 246. Практически важным является один изотоп Pu239 - а-излучатель с Т\ц = 24410 лет и энергией а-частиц 5,1474; 5,1342 и 5,0974 Мэв. Долгоживущими изотопами Pu с Т1/2 более 2 лет являются Pu236, Pu238, Pu240, Pu241, Pu242, Pu244. В ядерной технике и энергетике роль Pu исключительно велика. Это объясняется способностью изотопа Pu делиться под действием нейтронов любых энергий на 2 осколка с освобождением большого количества энергии и некоторого числа вторичных нейтронов, способных поддерживать цепную ядерную реакцию деления [Намиас М.; Российско-Американские слушания...].
Необходимость учета геолого-тектонических факторов при исследовании распространения радиоактивного загрязнения
В районе непосредственного заложения ядерных зарядов (два заряда на глубине приблизительно 1200 м, общая мощность взрывов около 7 килотонн) на поверхности земли ожидалась повышенная активность цезия-137 и стронция-90 как следствие произошедшего газового выброса. Однако, проведенные в 1992 г. измерения мощности гамма-поля показали, что непосредственно в районе взрывов мощность экспозиционной дозы не превышает значений 0,20-0,25 мкЗв/ч. Повторные измерения 2002 г. показали незначительное уменьшение мощности экспозиционной дозы до 18-20 мкЗв/ч.
Радиоактивность отдельных проб подземных вод, отобранных в различных направлениях от места взрыва, в 1992 г. достигала 120 Бк/л. Последнее, очевидно, связано как с процессами переноса радиоактивных продуктов подземными водами, так и процессами сорбции их массивом горных пород. Несмотря на то, что большинство радиоактивных продуктов за прошедшие 30 лет после проведения подземных ядерных взрывов распалось, к настоящему времени отчетливо виден ареал загрязненных цезием-137 подземных вод в южном направлении от места взрыва (рис. 3.3). При этом в некоторых точках активность цезия-137 в подземных водах превышает предельно допустимую норму для питьевой воды. Однако население региона не информировано о реальной опасности употребления этой воды и до сих пор использует её для хозяйственных нужд и при выращивании сельскохозяйственной продукции [Радиоактивные беды Урала].
Исследования на Осинском месторождении показывают, что землетрясения, вызываемые подземными ядерными взрывами, приводят к увеличению проницаемости земной поверхности и локальных разломов. Последствия ядерных взрывов обычно рассматриваются в плане изучения радиоактивного загрязнения окружающей среды непосредственно продуктами взрыва или продуктами наведенной (вторичной) активности в окружающей среде. Как правило, исследуется загрязнение наиболее долгоживущими продуктами взрыва - цезием-137, стронцием-90 и кобальтом-60. Вместе с тем обычно не исследуются последствия влияния мощных подземных взрывов непосредственно на геологическую среду. При подземных ядерных взрывах происходит разуплотнение массива горных пород не только непосредственно в эпицентре взрыва, но и по разломам, находящихся на значительном расстоянии от места взрыва. Поэтому непроницаемые тектонические разломы могут стать проницаемыми, то есть источником проникновения глубинных газов к поверхности. Известно, что такие проницаемые зоны даже в отсутствии газообразных продуктов взрывов становятся мощным источником естественного радиоактивного газа радона.
Исследования по р. Пышме и на Осинском месторождении можно считать началом качественно нового этапа в изучении влияния геолого-тектонических факторов на перенос радиоактивного загрязнения. Под воздействием различных геолого-тектонических факторов радиоактивное загрязнение может переноситься на значительное расстояние от источника, а также накапливаться до концентраций, представляющих опасность для населения.
Проведенный обзор и анализ радиационной нагрузки на Уральский регион показал, что критическая радиационная обстановка вызывается не только сосредоточением на Урале большого количества радиационно-опасных объектов, но и особенностями переноса и переотложения радиационного загрязнения, связанными в первую очередь со сложной тектонической обстановкой Уральского региона. В связи с этим, необходимость изучения геолого-тектонической обстановки в районах распространения радиоактивного загрязнения приобретает в настоящее время особую актуальность, особенно при исследовании и прогнозе распространения и переотложения загрязнения. Кроме того, выводы, сделанные при изучении влияния геолого-тектонической обстановки процессов переноса радиоактивного загрязнения, могут быть справедливы и применимы при изучении процессов переноса и химических загрязнений, что в ряде случаев не менее важно.
Последствия ядерных взрывов обычно рассматриваются в плане изучения радиоактивного загрязнения окружающей среды непосредственно продуктами взрыва или продуктами наведенной (вторичной) активности в окружающей среде. Как правило, исследуется загрязнение наиболее долгоживущими продуктами взрыва: Cs137, Sr90, Со60. Вместе с тем, обычно не исследуются последствия влияния подземных взрывов непосредственно на геологическую среду. При подземных ядерных взрывах происходит разуплотнение массива горных пород не только в эпицентре взрыва, но и по разломам, находящихся на значительном расстоянии от места взрыва [Юрков А.К., 1998, 2000]. Поэтому непроницаемые тектонические разломы могут стать проницаемыми, то есть проводящими каналами продуктов взрыва на поверхность.
На территории Гежского месторождения нефти для изучения влияния геологической среды на распространение продуктов ядерного взрыва использовалась следующая методология исследований. Загрязнение окружающей среды продуктами ядерных взрывов изучалось путем отбора проб и последующего измерения их активности в лабораторных условиях. Определение активности у-излучающих радионуклидов проводилось с помощью гамма-спектрометрических измерений в низкофоновой камере, а определение объемной активности почвенного воздуха посредством модернизированной аппаратуры - альфа-радиометра.
Характеристики спектрометра, определенные в процессе подготовки исследований
В первый период исследований основные измерения проводились вокруг взрывных скважин. Затем, по мере изучения площади и обнаружения существенных повышений активности вне районов зарядных скважин, круг измерений был расширен. Соответственно, вокруг этих пунктов были проведены детальные площадные исследования. По полученным результатам построена карта распределений суммарной активности радона и криптона в почвенном воздухе Гежского месторождения (рис. 6.2).
Ранее высказанное предположение о максимальных активностях в районе технологических скважин не подтвердилось. На карте загрязнений почвенного воздуха видно, что радиогенные газы проявились на поверхности в виде отдельных аномальных участков, расположенных, как правило, в некотором удалении от технологических скважин.
Вокруг скважины 405 и прилегающим к ней участкам активности почвенного воздуха не отличаются от фоновых значений (200 Бк/м ). Это свидетельствует о том, что в результате ядерного взрыва в 405 скважине, вероятно, произошло уплотнение верхней части массива. Соответственно, можно предположить о существовании каких-то каналов для выноса радиогенных газов, иначе бы все участки с повышенной активностью были бы расположены в непосредственной близости от боевых скважин. Наиболее вероятным объяснением этим фактам может служить разломная тектоника, тем более что скв.405 расположена в зоне разлома. Можно предполагать, что аналогично событиям на Осинском месторождении [Радиоактивные беды...] произошло увеличение проницаемости разломов после взрывов, и в этих зонах наблюдаются повышенные активности радиогенных газов. Вероятно, что именно разломы и тектонические нарушения (как более проницаемые участки массива) являются теми каналами, по которым происходит вынос радиоактивного загрязнения от источника на поверхность.
На карте распределения активности четко выделяется крупная аномальная зона восточнее скв.404 и западнее скв.405, которая располагается на пересечении двух разломов. Такая геологическая обстановка должна характеризоваться повышенной активностью радона [Уткин В.И., Титаева Н.А.] даже без воздействия ядерных взрывов. Однако уровень активности почвенного воздуха (более 40 кБк/м) свидетельствует о существенно повышенной проницаемости в данном районе, что в принципе не могло быть в отсутствии мощного ударного воздействия. За счет увеличения проницаемости после взрывов и возникновения новых каналов переноса газообразных продуктов взрыва возникает аномальная радиоактивность почвенного воздуха, определяемая как криптоном-85, так и радоном.
Между взрывными скважинами 401 и 402 имеется целый ряд более мелких по масштабам аномалий радиоактивности почвенного воздуха, которые несомненно связаны с разломной тектоникой (в данном районе наблюдается наивысшая плотность тектонических швов), а также взаимным влиянием воздействия взрывов в этих скважинах.
Восточнее этой зоны наблюдаются два аномальных участка, расположенных на достаточно большом удалении от "зарядной" скважины 401. Однако оба этих участка находятся в зонах повышенной плотности разломных структур, пересекающих этот район, как в меридиональном, так и в широтном направлениях.
Восточнее "зарядной" скважины 403 на большом расстоянии от нее находится достаточно мощная аномальная зона с уровнем объемной активности почвенного воздуха свыше 30 кБк/м . Данная зона однозначно связана с бортом микрограбена, то есть с разломной проницаемой зоной. Это также подтверждает тектоническую причину высокой активности почвенного воздуха этой зоны.
Проведенными исследованиями было установлено, что на 98-99 % радиоактивность почвенного воздуха обусловлена за счет криптона-85, то есть, обусловлена последствием проведения подземных ядерных взрывов. Суммарная активность почвенного воздуха в отдельных точках может достигать до 40 кБк/м3.
Таким образом, детальные исследования показали, что на изучаемой площади в результате воздействия ударных волн ядерных взрывов произошло не только увеличение проницаемости зон разломов, но образовалось несколько дополнительных проницаемых зон, через которые (помимо разломов) интенсивно выделяется радон и крипто н-85. Проницаемые зоны только в одном случае связаны непосредственно с расположением "зарядной" скважины (скважина № 402), во всех же других они приурочены к разломной тектонике месторождения. Это свидетельствует о непредсказуемости существенных разрушений в массиве, которые произошли как непосредственно после проведения взрывов, так и при последующих морфологических изменениях среды. Почти 20-летний период, прошедший со времени проведения подземных ядерных взрывов на Гежском месторождении, несомненно сгладил радиационную обстановку на земной поверхности, связанной с выносом основных долгоживущих продуктов взрыва: цезия-137, стронция-90, кобальта-60. Поэтому измерения активности техногенных радионуклидов в почве и растительности не могут дать информацию о первоначальном распределении их непосредственно после взрыва. Однако проведенные исследования показали принципиальную возможность детального изучения процессов переноса и перераспределения радиоактивного загрязнения.
