Углерод-14 - как радиационно-опасный фактор

Радиоуглерод (Т1/2 = 5730 лет) образуется на земле в результате следующих ядерных реакций: 14N (n; Р) 14С; 17О (n; α)14С; 13С (n; γ)14С.

Эти реакции протекают как в верхних слоях атмосферы под воздействием космического излучения (при образовании природного 14С), так и при образовании техногенного радиоуглерода в результате атомных взрывов и работы атомных реакторов, как промышленных, так и транспортных, и исследовательских. Основным поставщиком 14С является первая реакция в виду большого содержания азота (78%) в составе воздуха. Причем, в водографитовых реакторах (именно такой тип реактора на СХК) образующийся на азоте 14С практически целиком выносится в атмосферу. Кроме того, в реакторах этого типа часть образующегося 14С попадает во внешнюю среду с жидкими сбросами в виде растворимых карбонатов и углекислоты. Существуют понятия локального и глобального загрязнения радиоуглеродом. Источником локального загрязнения можно рассматривать не только атомный взрыв, но и каждую АЭС, предприятия ЯТЦ, изотопные производства по получению препаратов, меченных 14С, научно-исследовательские учреждения. Среднее поступление реакторного 14С в организм местных жителей, проживающих в районе действия такого источника, может составить в зонах 0 - 10 км -0,32,10 - 20 км - 0,08 мкКи/год. Глобальное радиоуглеродное загрязнение окружающей среды связано с развитием атомной энергетики в целом и ядерными испытаниями. При термоядерных взрывах 90 % радиационного фона в атмосфере обусловлено С-14. Как показывают расчеты, ежегодное поступление 14С в организм человека с продуктами питания превысит естественный путь поступления 14С к 2010 году в 5 раз, а годовая доза на все тело по сравнению с 1975 годом возрастет с 0,04 до 7 мРад, т.е. увеличится почти в 200 раз и, по подсчетам Ярмоненко С.П., будет сказываться 11000 лет, затронув 300 поколений людей. На рисунке 6.6 показана динамика накопления С-14 в волосах и крови людей от испытания ядерного оружия в атмосфере. Опасные последствия такой динамики связаны с тем, что радиоуглерод, участвуя в обменных процессах наряду с атомами стабильного углерода, проникает во все органы и ткани организма, включаясь непосредственно в молекулы органических соединений. Повреждающее действие 14С, вошедшего в состав молекул белков и особенно ДНК и РНК живого организма, определяется, во-первых, радиационным воздействием β-частиц и ядер отдачи азота, возникающих в результате распада 14С по схеме 14С → 14N; во-вторых, изменением химического состава молекулы за счет превращения атома 14С в атом 14N (трансмутационный эффект). Такие повреждения ДНК приводят зачастую к генным мутациям второго и третьего порядков, которые практически являются необратимыми. Поэтому увеличение содержания изотопа 14С в биосфере может привести к накоплению вредных мутаций, что чревато серьезной угрозой для человечества. Проблема мониторинга 14С является одной из основных в районах АЭС и ЯТЦ. Одним из первых отметил биологическую опасность С-14 великий гражданин России Сахаров А.Д. (1958), который обратил внимание на непороговые биологические эффекты радиации. Он рассчитал, что при испытании мегатонной бомбы только от С-14 будет 2200 жертв наследственных болезней, а также обратил внимание на возможное увеличение раковых заболеваний и лейкемии. Сахаров А.Д. оценил, что общие потери от радиоуглерода имевших место испытаний (~ 50 Мт) составляет около 330000 человек (Сахаров, 1958), а если учесть влияние радиоцезия и радиостронция, то общие потери составят 10 тысяч человек на 1 Мтонну. Именно тогда, гуманист-исследователь Сахаров А.Д. категорически выступил против испытания ядерного оружия в атмосфере, и его усилиями было изменено решение о взрыве на Новой Земле 108 Мт бомбы (взрывали только 58 Мт).