МИРНЫЙ АТОМ В РУКАХ ДИКАРЯ. Часть 2 (Степень опасности).

Практически во всех моделях наземных РИТЭГов используются источники тепла на основе изотопа стронция Sr-90 (РИТ-90). Конструктивно РИТ-90 состоит из радионуклидной топливной таблетки (РТТ), цилиндрического корпуса, уплотняющего диска, внутренней и наружной крышек. С 1964 года опытно-промышленное производство источников тепла на основе стронция-90 осуществлялось на ФГУП "ПО "Маяк" (г. Озерск, Южный Урал). На начальных этапах для изготовления РТТ использовали керамическую топливную композицию из титаната стронция SrTiO₃, позже – из стронций-боросиликатного стекла. До 1983 года для элементов корпуса применялась нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, а в последующем - стойкие к коррозии и жаропрочные сплавы ХН30ВМТ и ХН65МВ (тип РИТу-90). Только за период с 1980 по 1992 год на ФГУП "ПО "Маяк" было изготовлено 1082 стронциевых источника тепла. Сегодня на этом предприятии занимаются утилизацией отработанных РИТ-90. Различные модели РИТ отличаются зависящим от размеров топливной таблетки номинальным значением теплового потока и, соответственно, мощностью.
На базе РИТ-90 специалистами ФГУП ВНИИТФА (Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации) было разработано и пущено в серийное производство 9 типов РИТЭГов с довольно широким разнообразием характеристик. Их основным производителем в советские времена был расположенный в эстонском г. Нарва завод «Балтиец». В зависимости от типа в РИТЭГе может находиться от одного до шести РИТ-90 различных моделей. Так в наиболее массовом генераторе типа Бета-М используется один РИТ-90-230, один источник тепла и у РИТЭГ типа ИЭУ-2 - РИТ-90-580, а вот у более мощных генераторов типа Горн – два РИТу-90-352 и один РИТу-90-387, у РИТЭГ типа ИЭУ – три РИТ-90-530 и три РИТ-90-180. В 1999-2002 годах специалистами ВНИИТФА был создан РИТ нового поколения на основе плутония-238, на базе которого ЭМЗ «Авангард» начал производство РИТЭГ-238-0,1/15 или «Ангел». Этот относительно небольшой прибор весом 0,5 кг и электрической мощностью 0,15 Вт способен в течении 10 лет обеспечивать космические, морские и наземные объекты постоянным током напряжением 15 В.

Используемый в РИТ изотоп стронция (⁹⁰Sr) является источником β^--частиц (электронов), которые возникают при распаде его ядра и переходе в радиоактивный изотоп иттрия (⁹⁰Y), который также претерпевает β^-распад, результатом которого является стабильный изотоп циркония (⁹⁰Zr). Возникающие при распаде стронция «мягкие» β-частицы с граничной энергией 546 кэВ поглощаются в оболочке РИТ, способствуя ее разогреву и практически не приводят к возникновению ощутимого вторичного гамма-излучения. А вот при распаде иттрия β-частицы с граничной энергией 2274 кэВ при поглощении в оболочке источника тепла толщиной 5-12 мм вызывают вторичное тормозное гамма-излучение, уровень радиации (мощность экспозиционной дозы) которого достигает 400-800 Р/ч на расстоянии 0,5 м и 100-200 Р/ч в 1 м от РИТ-90. Такая физическая величина, как уровень радиации (мощность экспозиционной дозы) характеризует интенсивность излучения и определяет скорость накопления дозы облучения. То есть, чем больше уровень радиации (фон), тем меньше времени нужно для того, чтобы полученная человеком доза облучения достигла предельно допустимой. Мощность экспозиционной дозы показывает приращение за единицу времени экспозиционной дозы (измеряется в рентгенах). Сама экспозиционная доза характеризует основное свойство радиоактивного излучения - ионизационный эффект. Ее количественной мерой является степень ионизации воздуха при температуре 0°С и давлении 760 мм рт.ст. Преимущественное большинство приборов оперативного радиационного контроля осуществляют измерение именно экспозиционной дозы.
Поскольку у разных изотопов при одинаковой массе распад происходит с различной скоростью, а определение количества радиоактивного вещества по его массе затруднительно в силу того, что оно обычно находится в смеси с другими веществами, принято оценивать количество радиоактивного вещества по его активности. Под активностью понимают количество радиоактивных распадов ядер атомов за единицу времени (распад в секунду) и измеряют в кюри. Кюри (Ки) - это такое количество радиоактивного вещества, в котором за секунду происходит 37 млрд. или 3,7∙10¹⁰ распадов ядер атомов. Для одного РИТЭГ в зависимости от типа номинальная активность по материнскому стронцию на дату изготовления составляет от 35 тыс. до 510 тыс. кюри (во время Чернобыльской катастрофы из разрушенного четвертого блока было выброшено 50 млн. Ки, а общая активность выпущенных РИТЭГов с учетом дочернего радионуклида иттрия-90 составляет около 100 млн. Ки). В международной системе единиц (СИ) активность измеряют в беккерелях (Бк), принимая за один беккерель один распад в секунду. Соотношение между единицами – 1 Ки = 3,7∙10¹⁰ Бк.
Повреждение живых организмов при воздействии радиоактивного излучения зависит от величины переданной излучением энергии и определяется поглощенной дозой, измеряемой в системе СИ в грэях (Гр) (количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела). Один грэй соответствует воздействию экспозиционной дозы в 100 рентген. В свою очередь в системе СИ единицей измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения является зиверт (Зв), который определяется как количество энергии, поглощённое единицей массы биологической ткани, воздействие которой на эту ткань соответствует поглощенной дозе в 1 Гр. Поскольку различные виды ионизирующего излучения по разному воздействуют на живые организмы, зиверт и грэй связаны соотношением 1 Зв = 1 Гр∙К, где коэффициент качества К равен единице для рентгеновского, γ- и β-излучения, а для α-излучения К = 20. То есть, если на местности наблюдается естественный радиоактивный фон равный 20 мкР/час, то за один час пребывания в этом месте живой организм получит эквивалентную дозу 0,2 мкЗв, а за год – около 1,8 мЗв.
Мощность эквивалентной дозы тормозного излучения на расстоянии одного метра заключенного в стальной корпус РИТ-90 составляет в среднем 1 – 2 Зв/час и может достигать 5,4 Зв/час. При этом нужно учитывать, что если человеку не будет в кратчайшие сроки оказана специализированная медицинская помощь, смерть наступает в 50 % случаев при однократном равномерном облучении дозой 3-5 Зв в течение 30-60 суток, 5-15 Зв – 10-20 суток, свыше 15 Зв – 1-5 суток. Опасность представляет также загрязнение окружающей территории радиоактивными микрочастицами топливной композиции в случае нарушения герметичности оболочки РИТ-90. Поэтому для безопасной эксплуатации на РИТЭГах устанавливалась многослойная биологическая защита обедненного урана, свинца, нержавеющей стали и алюминия. Также нужно не забывать, что равный 29.12 годам период полураспада ⁹⁰Sr означает, что по истечении этого периода распадется только половина активных ядер содержащегося в РИТ стронция, а 50% от начального числа будут продолжать «фонить», еще через 29.12 лет (или 58.24 после начала эксплуатации) останется четверть от начального числа активных ядер, через следующие 29.12 лет (87.36 от начала эксплуатации) – одна восьмая и т. д. То есть, безопасными для биосферы РИТ-90 станут только по прошествии 900 – 1000 лет.
Недостаточное финансирование работ по контролю безопасности эксплуатации и бесхозяйственность привели к тому, что РИТЭГи стали источником не предполагаемой угрозы терроризма, а реальной угрозы здоровью и жизни людей. Поскольку РИТЭГ является источником тепла (температура на поверхности РИТа достигает 500⁰С), возле него грелись охотники и оленеводы, а в некоторых случаях даже забирали, используя в дальнейшем для обогрева жилища. Хотя официально подобный случай подтвержден только в 2002 году в Грузии, где, найдя в лесу РИТЭГ, высокие дозы облучения получили жители села Лия Цаленджихского района. Были зафиксированы также вызванные повреждением конструкции случаи повышения радиационный фон возле установок (мыс Нутэвги, о-в Нунэанган, мыс Чаплина, о-в Чеккуль, мыс Шалаурова изба, мыс Малая Баранихав и мыс Наварин в Чукотском АО; мыс Макар в Якутии). Но наибольшая опасность исходила и продолжает исходить от охотников за драгоценными металлами, от которых установленные еще при СССР РИТЭГи не имеют никакой вандалозащиты. В 1998 году в Сахалинской обл. разобранный РИТЭГ был обнаружен в пункте сбора металлолома (Корсаковский порт), в 1999 году трагический инцидент случился в Ленинградской области – РИТ-90 без биологической защиты обнаружили в 50 км. от разграбленного маяка на автобусной остановке в городе Кингисеппе. Погибло по меньшей мере трое участников хищения, а количество получивших существенные дозы облучения не определено. В 2001 году в Мурманской обл. в центре экологического туризма - Кандалакшском заповеднике на одном из островов с маяков были похищены три генератора и два вора получили высокие дозы облучения. Самым урожайным выдался 2003 год, который ознаменовался разграблением РИТЭГа на мысе Пихлисаар Кургальского полуострова в Ленинградской обл. (вандалы бросили РИТ в 200 метрах от маяка в Балтийское море); похищением биологической защиты на острове Голец в Белом море; разборкой двух термогенераторов Северного флота в губе Оленьей и на острове Южный Горячинский в Кольском заливе; потерей РИТЭГа на пункте Кувэквын в Чаунском районе Чукотский АО, который официально или похоронен в песке после сильного шторма или похищен неизвестными. В 2004 году охотники за драгметаллами «напади» на РИТЭГ Тихоокеанского флота близ посёлка Валентин в Лазовском районе Приморского края.
Подобные инциденты вызвали серьезную обеспокоенность западных стран, особенно в приграничных районах Норвегии, которая, в конце концов, инициировала оказание России финансовой и технической помощи для утилизации РИТЭГов.