Распространение радиоактивных веществ в невозмущенной атмосфере

 

При помощи модели GLODEP 2 было исследовано множество сценариев (Кпох, 1983; Edwards et al,. 1984).  Условные уровни атмосферы в табл. 7.5 соответствуют принятым в модели GLODEP 2. В данном исследовании не рассматривается сценарий Ambio (5700 Мт, 14 700 боеголовок). В последнем сценарии преимущество отдается большему числу боеголовок малой мощности, поэтому оценки доз будут еще выше, чем в сценариях А или В.
Суммарная доза облучения зависит от средней мощности боеголовок. Поэтому можно ожидать, что оценки доз в сценарии В будут выше, чем в А, так как средняя мощность боеголовок в В ниже. Если выбросы радиоактивных веществ происходят зимой в Северном полушарии, то, как показывают расчеты по модели GLODEP 2, средняя по полушарию доза облучения в сценарии А составляет 16 рад, а в сценарии В — 19 рад. Для Южного полушария средние дозы более чем в 20 раз меньше. Максимальное заражение приходится на полосу 30—50° с. ш., где для сценариев А и В получается соответственно 33 и 42 рад. Все приведенные значения отвечают внешней дозе y-облучения, полученной за 50 лет. Предполагается, что коэффициент защищенности равен единице. Выветривание и орография не учитывались.
В сценарии А 55% дозы приходится на долю загрязнений, выброшенных в тропосферу. В сценарии В эта доля составляет 75%, что подчеркивает зависимость дозы облучения от принятого в сценарии распределения боеголовок по мощности. С уменьшением мощности боеголовок доля радиоактивных веществ, попадающих в тропосферу, возрастает, что приводит к существенному увеличению дозы, полученной подстилающей поверхностью, из-за того, что удаление радиоактивных веществ из атмосферы происходит значительно быстрее. Если радиоактивные изотопы инжектируются в тропосферу, то на поверхности доза облучения (на 1 Мт мощности взрыва) может быть в 10 раз больше, чем при выбросе такого же количества радиоактивных веществ в нижние слои стратосферы, и в 3—5 раз больше, чем при выбросах в верхние слои стратосферы (Shapiro, 1984). Радиологические последствия выбросов радиоактивных веществ (в виде газообразных продуктов или сверхмалых частиц) на высоту более 50 км пренебрежимо малы по-сравнению с описанными выше.
 Оценка глобальной «популяционной дозы». Эта величина вычисляется следующим образом: рассматриваются широтные пояса, ограниченные параллелями, проведенными через каждые 20°; количество людей в каждом таком поясе умножается на соответствующую дозу облучения и результаты суммируются. При заданном сценарии получающаяся величина может служить мерой возможных биологических последствий. В расчетах по модели GLODEP2 получено, что в сценариях А и В популяционная доза равна соответственно 7-1010 и 8-1010 человеко-рад. Эти значения фактически относятся к Северному полушарию, где живет 90% населения Земли и уровень радиоактивного заражения будет наибольшим.
На рис. 7.5 приводится зависимость накапливаемой в течение 50 лет дозы облучения от времени и широты в сценарии А. Величина дозы обусловлена главным образом тропосферными осадками и облучением в течение первого года после конфликта; в дальнейшем накопление дозы идет с меньшей скоростью.
Сравнение расчетов по модели GLODEP 2 для TTAPS сценария В и результатов Турко и др. (Turco et al, 1983а), полученных по совершенно другой методике, показывает, что средняя по Северному полушарию доза для модели GLODEP 2 составляет 19 рад, а в поясе между 30 и 50° с. ш. — 42 рад, тогда как расчеты Турко и др. дают соответственно 20 рад и от 40 до 60 рад. Другие вычислительные эксперименты с моделью GLODEP 2 на основе сценария А (5300 Мт) позволяют сформулировать следующие выводы:
Сравнение последствий выбросов в зимнее и летнее время года. В GLODEP 2 включена модель экспоненциального очищения тропосферы с зависящим от времени года параметром т — характерным временем уменьшения концентрации загрязнителя. Для зимы (в Северном полушарии) т = 8,2 сут, летом т = 18,2 сут. В поясе между 30 и 50° с. ш., согласно сценарию А, при выбросах в летнее время года доза облучения составляет 27 рад, в зимнее — 33 рад. Значения глобальной популя-ционной дозы равны соответственно 6 - 1010 человеко-рад (летом) и 7-1010 человеко-рад (зимой). Средняя доза на каждого человека равна 12 рад (летом) и 15 рад (зимой). В летнее время интенсивность и частота возникновения крупномасштабных осадкообразующих систем снижается, что приводит к уменьшению скорости вымывания загрязнений из тропосферы и нижней стратосферы по сравнению с зимой, тогда как очищение верхней стратосферы происходит более интенсивно. Различие между представленными результатами невелико; как можно видеть, доза облучения малочувствительна к изменению т, поэтому другие факторы, обусловливающие неопределенности, играют более важную роль.
Сценарии с меньшей мощностью боеголовок. В этих расчетах была сделана попытка оценить долговременные последствия наблюдаемой тенденции к снижению мощности боеголовок. На протяжении последних двух десятилетий средняя мощность боеголовок снижалась по мере увеличения точности наведения. Однако в последнее время этот процесс, по-видимому, приостановился: сравнения основного сценария (5300 Мт) и двух его модификаций. В сценарии Аа число боеголовок увеличено от 6235 до 13 250 при сохранении полной мощности взрывов (5300 Мт). В сценарии АЬ число боеголовок оставлено прежним, но предполагается, что их мощность ниже. Это приводит к уменьшению суммарной мощности взрывов на 25%, т. е. с 5300 до 4000 Мт. Приведены значения дозы y-облучения за 50 лет. Видно, что уменьшение мощности боеголовок при постоянном общем мегатоннаже (сценарий Аа) приводит к удвоению дозы. В сценарии АЬ доза остается почти такой же, как и в А, несмотря на снижение общей мощности на 25%.