Радиоактивные сбросы с заводов в Селлафильда содержат относительно растворимые радионуклиды цезий-137, технеций-99, сурьма-125. Эти радионуклиды прослеживаются на больших расстояниях. Они достигают прибрежных вод Норвегии и южной части Баренцева моря. Измерениями было установлено, что после крупного сброса в апреле 1977 г. заводами цезия-137 концентрация радиоцезия в Северном море достигла 400 Бк/м3. В сентябре 1976 г. она была в полтора-два раза меньше. Водные течения имеют такой характер, что практически весь цезий, который с отходами заводов в Селлафильда сбрасывается в море, направляется водными течениями из Ирландского моря в Северную Атлантику, а затем в Северное море. Прибрежные течения в Норвежском море переносят радионуклиды (как английские, так и французские с завода Ла-Хагу) в юго-западную часть Баренцева моря.
Заводы в Селлафильде в 1983 г. в море сбросили 1600 ТБк цезия-137. Около 200 Тбк цезия-137 было связано в донных отложениях. В донных отложениях Ирландского моря в настоящее время находиться 1300700 ТБк цезия-137.
Измерялось количество радионуклидов в морских водорослях (фукус, аскофиллиум, пельвеция), в моллюсках (мидия, литторина), а также в солеросе из приливной зоны на удалении 60—100 м от Селлафильда на юго-западе Шотландии. Определялось накопление альфа- и гамма- излучающих радионуклидов. Был применен метод прямой гамма-спектрометрии для определения содержания 134, 137Cs. Концентрации 238, 239Pn, 241Am и 210Ро определялись методом анионного обмена и электроосаждения. При этом самые высокие концентрации всех радионуклидов найдены в солеросе. Они составляли (Бк/кг сухой массы): 134Cs — 19,2, 137Cs — 1315, 238Pu — 45, 239Pu — 207, 241Am — 234, 210Ро — 223. Величины отношения цезия-137 к цезию-134 были следующие: у солероса — 62, у фукуса и литтории — 20–35, у мидий — 8. У берегов Ирландии в 1988 г. концентрация цезия-137 и плутония-239, 240 в съедобной мидии находилось в пределах 0,5—10 Бк/кг сухой массы и 13—1050 мБк/кг соответственно. В организм поступает больше радионуклидов из воды, чем из донных отложений. В большей мере поступившие в организм радионуклиды сосредоточены во внутренних органах. Приведенные данные важны для рассматриваемой здесь проблемы радиационной безопасности Арктики потому, что радиоактивные вещества с водными течениями поступают в арктические акватории. Так, измерения цезия-137 в водах на юго-западе Баренцева моря действительно выявили существенное их увеличение здесь в то время, когда с заводов Селлафильда были сброшены в начале 80-х годов большие количества цезия-137. Надо иметь в этом плане в виду, что в осадках Ирландского моря сохранились в значительных количествах трансурановые нуклиды. В 1989–1990 гг. в донных осадках содержалось до 1800 Бк/кг плутония — 239, 240.
Время перемещения промышленных изотопов сливов Селлафильдских заводов через Северное море в акватории Арктики определялась путем анализа показателя соотношения цезия-134 к цезию-137. При этом учитывался и фон цезия-137, который был создан в воде в результате ядерных испытаний в атмосфере. Он считался равным около 3 Бк/м3. Получены следующие результаты. Время перемещения радионуклидов от заводов в Селлафильде до мыса Нордкап составляет 5–6 лет, а до острова Медвежий и до южной оконечности Шпицбергена — 6–7 лет.
Специалисты сходятся на том, что радионуклиды от сбросов заводов в Селлафильде в Карское море не проникают. В Карском море роль тепловых атлантических водных течений несущественна. Поэтому они практически не заносят сюда промышленные радионуклиды из Англии. В то же время в западной части Баренцева моря радиоактивное загрязнение в определенной мере связано со сбросами радиоактивных отходов с заводов в Селлафильде. В большей мере это загрязнение проявляется в краевых и поперечных желобах, поскольку именно по ним циркулирует атлантическая вода. Надо иметь в виду, что с теплыми течениями по желобам и проливам шельфа радиоактивные загрязнения переносятся не только с запада, но и с севера. Для окончательного и достоверного деления всего поступления искусственных радионуклидов на отдельные источники необходимо располагать данными регулярных радиохимических съемок всей акватории Арктики.
Такие данные позволили бы, в частности, выделить ту часть радионуклидного загрязнения акваторий в Арктике, которая обусловлена функционированием ядерной энергетики. Это, прежде всего, атомные электростанции и ядерные реакторы атомных подводных лодок. Они создают существенное загрязнение радионуклидами окружающей среды, прежде всего воды рек, морей и Северного Ледовитого океана. Техногенные отходы АЭС и ядерных реакторов атомных подводных лодок содержат продукты деления в аэрозольной форме, а также радиоактивные благородные газы, такие как криптон, ксенон, аргон. В этих отходах могут присутствовать и продукты нейтронной активации коррелирующих, конструктивных элементов, теплоносителя и примесей в нем. Это такие радионуклиды: кобальт-58, 60, хром-51, железо-55, 59, медь-64, цинк-65, цезий-134, натрий-22, 24 и другие. В составе продуктов ядерных взрывов эти радионуклиды отсутствуют.
Был оценен предельный годовой выброс долгоживущих радионуклидов атомными электростанциями. Он равен 180 мКu на 1000 мВт электроэнергии. Если при работе АЭС происходит систематический и равномерный выброс цезия-137 и кобальта-60 в течение одного года, то в результате оседания радионуклидов происходит загрязнение почвы в 15-километровой зоне АЭС до уровня 0,3 мКu/м2. Если же происходит суточный разовый залповый выброс (он может достигать 75 мКu на 1000 мВт электроэнергии), то радиоактивность почв может достигать 0,6 мКu/м2.
Особенно остро стоит вопрос о ядерных энергетических установках (ЯЭУ), количество которых на территории Мурманской и Архангельской областей превышает 270. Острота вопроса состоит, прежде всего, в том, что не решена проблема утилизации радиоактивных отходов. На Северном флоте скопилось около 20 подводных лодок, у которых ядерные реакторы непригодны к эксплуатации. Около сотни подводных лодок по международным соглашениям должны быть утилизированы. При нормальной работе атомных реакторов (теоретически) в воздух должны бы выделяться только радиоактивные благородные газы. Но на практике это не так. С течением времени накапливаются различные дефекты в конструкционных материалах. Со старением оборудования возникают протечки теплоносителя в вентиляционной системе. Поэтому появляются радиоактивные аэрозоли. Они-то и являются основным источником облучения. Такие аэрозоли образуются наиболее эффективно при распухании и прогорании тэлов. Аэрозоли эффективно образуются и при «технологической сдувке», когда производят ремонт первого контура реактора. Эта операция выполняется после слива теплоносителя. Кроме того, радионуклиды могут присутствовать и в водных сбросах атомных энергоустановках.
Атомные подводные лодки и корабли с ядерными энергетическими установками также являются источниками загрязнения окружающей среды радионуклидами. Когда запускают двигатель атомной подводной лодки, происходит сброс некоторого количества радиоактивных веществ с водой. Дело в том, что при нагревании вода расширяется и некоторая ее часть оказывается лишней. Она-то и сбрасывается в море вместе с радиоактивными веществами. В ионообменниках для деминерализации обменника используют смолу. Она также выделяет радиоактивные изотопы. Это очень мощный источник радиоактивных веществ, которые попадают в морскую воду. Оценено, что с атомных военных кораблей ежегодно в океан поступает активность примерно равная 1 млн Кu. Это дает только смола. С жидкими отходами поступает еще 5000 Ku радиоактивных веществ. К этому добавляется еще 3900 Ku, которые попадают в морскую воду из-за утечки радиоактивных веществ.
Атомные гражданские суда меньше загрязняют окружающую среду радиоактивными веществами. Это подтверждают такие цифры. Например, германское грузовое судно «Отто Ган» имело официальное разрешение на сброс в морскую воду 2 Ku радиоактивных изотопов в месяц. Но за два года эксплуатации оно сбросило в воду всего около 6 Ku.
Как уже было сказано, теоретически при делении ядерного горючего выделяются только радиоактивные благородные газы. Газообразные изотопы криптона и ксенона выделяются на начальной фазе при делении ядерного горючего. Но благородными эти газы остаются недолго. По истечении определенного времени происходит радиоактивный распад этих газов. В результате образуются изотопы цезия, рубидия и стронция. Что касается изотопов криптона и ксенона, то они являясь инертными не вступают ни в какие химические реакции. Но это и плохо, поскольку это дает им возможность проходить через любые аэрозольные фильтры. Мало того, они проникают через слой земли толщиною в несколько сотен метров. Они проникают через микрощели горных пород и соляные пласты. Так они выносятся в атмосферу, где они рассеиваются и распадаясь превращаются в аэрозоли.
Весь процесс на атомных подводных лодках протекает так. Когда лодка плавает, производят сдувку газовой подушки реактора, которая содержит изотопы инертных газов. Инертные газы закачивают в баллоны высокого давления. Туда вмещается 80 м3 газа при нормальных условиях. Сдувку баллонов производят или через аэрозольные фильтры, или на определенной глубине под водой. Но, как уже было сказано, инертные газы не задерживаются ни аэрозольными фильтрами, ни слоем воды. Поэтому они попадают в атмосферу, где они превращаются в радиоактивные изотопы цезия и стронция. Образованные при этом изотопы цезия и стронция имеют период полураспада свыше 20–30 лет. Изотопы постепенно осаждаются на поверхности почвы и воды в виде твердых аэрозолей.
Для того, чтобы не было выбросов изотопов стронция и цезия, необходимо всячески улавливать инертные газы. Имеется несколько способов такого улавливания. Эффективным и недорогим таким способом является способ углеродной адсорбции. Применяют три модификации способа. В одном варианте фильтр устанавливают на базе. Тогда все подводные корабли обязаны производить операцию сдувки только на базе. Во втором варианте на кораблях имеется свой фильтр, который работает по рециркуляционной схеме. При этом время прохождения изотопов через фильтр должно быть боль