Низька радіоактивність і відсутність гамма-випромінювання ще не привід вважати речовина безпечним
Для того щоб бронебійний снаряд зі збідненого урану міг розігнатися в стовбурі 120-міліметрового знаряддя до потрібної швидкості, на нього надівається спеціальне «сабо» (sabot) - піддон, відвалюється в польоті. Фото з архіву FAS
Як відомо, радіоактивність була відкрита в 1896 році Анрі Беккерелем (Antoine Henri Becquerel. 1852-1908), а першим джерелом радіоактивного випромінювання став уран або, якщо бути точним, уранова сіль. У даному разі Беккерелю пощастило: його дід, Антуан Сезар Беккерель (Antoine César Becquerel. 1788-1878), був широко відомий своїми дослідженнями мінералів і зібрав велику колекцію зразків. Той шматок урану, який приніс Анрі Беккереля славу, був запозичений їм з колекції діда.
Уже в перші десятиліття двадцятого століття, після вражаючих відкриттів Марії (Marie Sk # 322; odowska-Curie. 1867-1934) і П'єра Кюрі (Pierre Curie. 1859-1906) і Ернеста Резерфорда (Ernest Rutherford. 1871-1937), явище радіоактивності стало сприйматися як один із символів формування нової, квантово-релятивістської картини світу. Для фізиків радіоактивні елементи уран і радій за короткий час стали найважливішими хімічними елементами. А вже в 1921 році поет Андрій Білий (Борис Миколайович Бугайов. 1880-1934) написав пророчі рядки:
Світ рвався в дослідах Кюрі
Атомної, що лопнула бомбою
На електронні струмені
Невтіленою гекатомбами.
Для наукового співтовариства ці рядки були лише неприборканої фантазією поета, проте всього через сімнадцять років, в 1938 році, Отто Ган (Otto Hahn. 1879-1968) і Фріц Штрассман (Fritz Strassmann. 1902-1980) відкрили розподіл ядер урану. А ще через два роки стартував знаменитий манхеттенський проект. що завершився в 1945 році вибухом атомних бомб - над Хіросімою і Нагасакі. В одній з цих двох бомб в якості поділяється, використовувався ізотоп урану 235 U (у другу бомбу використовувався ізотоп плутонію).
Накопичення ізотопу 235 U в кількостях, достатніх для створення атомної бомби. зажадало від творців атомної зброї гігантських зусиль. Дійсно, в одному кілограмі природного урану міститься 992,7 г ізотопу 238 U і всього лише 7,2 г високорадіоактивного ізотопу 235 U. Витяг з уранової руди цього ізотопу здійснюється в досить складному технологічному циклі, при цьому залишається уран (що складається в основному з 238 U) відомий як «збіднений уран»; спочатку його відносили до неминучих відходів атомної промисловості.
Збіднений уран зберігається у вигляді солі - відвального гексафториду урану - в контейнерах, встановлених на бетонних підставах. В даний час і в США, і в Росії його накопичилося приблизно однакову кількість - по 700 000 т. Фото: U.S. Department of Energy
Збіднений уран менш радіоактивний, ніж власне уранова руда, і період напіврозпаду ізотопу 238 U становить 4,5 млрд років. Однак в якості «відходу» він пробув недовго: військові швидко звернули увагу на його виняткові фізичні властивості - високу щільність (19,1 г / см³) і значну твердість (близько 300 за шкалою Віккерса). Крім того, у збідненого урану висока температура плавлення (1132 ° С). Все це робить його цінною сировиною при виготовленні броні і бронебійних снарядів. Досить суттєвою виявляється ще одна його характеристика - велике чисельне значення перетину захоплення нейтронів. Завдяки цьому збіднений уран досить ефективний як захист від радіації.
Процедура збагачення урану - тобто вилучення з уранової руди ізотопу 235 U - давно вийшла на промисловий рівень, і країни з розвиненою атомною енергетикою розташовують в даний час тисячами тонн збідненого урану. Через це збіднений уран відносно дешевий, а великий же витрата боєприпасів в умовах військових дій робить дешевизну важливим фактором. Не дивно, що останнім часом використання збідненого урану у військових конфліктах сильно збільшилася. Згідно з оцінками Програми ООН з навколишнього середовища (UN Environment Programme, UNEP). тільки в ході війни в Іраку на території країни у вигляді осколків залишилося 1700 т цієї речовини. Ще близько тридцяти тисяч снарядів зі збідненим ураном було випущено в ході військових дій в Югославії. Це означає, що після артилерійського обстрілу в югославській грунті залишилося в цілому від десяти до п'ятнадцяти тонн збідненого урану.
Зазвичай вважається, що ніякої небезпеки для живих організмів радіація збідненого урану не представляє. По-перше, він є джерелом тільки альфа-випромінювання, а пробіг альфа-частинок в щільних середовищах не перевищує десятка мікрон. По-друге, його радіоактивність зникаюче мала, про що свідчить величезна чисельна значення періоду напіврозпаду атомів ізотопу 238 U.
Однак в даний час небезпека того чи іншого технологічного фактора прийнято визначати в першу чергу в статистичних дослідженнях. Численні ж дослідження такого роду не дозволяють зробити однозначний висновок про радіоактивної безпеки збідненого урану, і фахівці продовжують обговорювати механізми його можливого радіаційного впливу на людський організм. Не кажучи вже про те, що висока хімічна токсичність в природних умовах може виявитися в мільйони разів більше небезпечної, ніж його радіоактивність.
Не чекаючи початку таких досліджень, Кріс Басбі (Chris Busby), співробітник Інституту харчування рослин і наук про грунті (Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde) в Брауншвейгу і університету Ольстера (University of Ulster), запропонував, спільно з директором свого інституту Евальд Шнугом (Ewald Schnug), досить оригінальну модель можливого впливу збідненого урану на людський організм. На думку Басбі і Шнуга, що потрапляють в організм людини атоми урану стають своєрідними антенами-випромінювачами. Вони поглинають фотони фонового гамма-випромінювання і потім переизлучают отриману енергію у вигляді швидких електронів, тобто інтенсивного бета-випромінювання.
Механізм переизлучения Басбі і Шнуг пов'язують з фотоелектричним ефектом. Саме за рахунок фотоефекту атоми захоплюють гамма-кванти з енергією до 100 кеВ; в атомі фотон передає свою енергію електрону, електрон ж потрапляє в навколишнє середовище. Здатність атомів захоплювати гамма-кванти зростає як четверта ступінь номера хімічного елемента в періодичній таблиці Менделєєва. Номер урану - 92, а це означає, що ця речовина дуже ефективно поглинає фотони з подальшим випромінюванням фотоелектронів. Наприклад, воно в 450 разів ефективніше атомів кальцію.
За словами Басбі і Шнуга, можливий внесок фотоефекту в радіаційний вплив збідненого урану до сих пір ніхто не намагався оцінити. А такий вплив може виявитися досить небезпечним, адже атоми урану активно зв'язуються з фосфатними групами нуклеотидів в молекулі ДНК, і ця обставина стає особливо важливим, оскільки в організмі людини уран знаходиться в розчиненому стані (в їжі або у воді), що підвищує мобільність частинок уранової пилу і збільшує їх здатність добиратися до тих самих місць, де можливі максимальні пошкодження генетичного матеріалу.
Ганс-Георг Менцель (Hans-Georg Menzel), голова комітету з радіаційним дозам Міжнародної комісії радіологічного захисту (International Commission on Radiological Protection's committee on radiation doses), вважає, що до теорії Басбі і Шнуга слід поставитися уважно. У той же самий час він вважає, що в цілому ця теорія не цілком адекватно описує те, що відбувається в організмі людини. Ці сумніви не завадили Менцелю обговорити ідеї Басбі і Шнуга в Санкт-Петербурзі. на недавньому засіданні очолюваного ним комітету. За його словами, деякі члени комітету «мають намір зібрати релевантні дані і провести власні розрахунки для з'ясування реального рівня небезпеки від ефекту, описаного Басбі і Шнугом».
Дослідники Національної лабораторії Сандиа Анх Лай і Фран Німіка розробляють план очищення околиць лабораторії від залишків збідненого урану. За часів «холодної війни» в каньйоні Тіхерас Арройо проводилися атомні випробування, але забруднення збідненим ураном вважалося безпечним. В останні роки ця точка зору змінилася. Фото: Randy
Але Робін Форест (Robin Forest) з британського Управління атомної енергетики (Atomic Energy Authority) в Калем відреагував на їх прохання більш змістовно: «Виникає відчуття, що на рівні крихітних часточок урану фотоефект цілком може пояснити деякі радіологічні проблеми, - сказав він і додав: - Я сподіваюся, що організації, відповідальні за радіологічний захист, досліджують це питання більш ретельно ».
На додаткові дослідження розраховує і фахівець в області радіаційної біофізики Марк Гілл (Mark Hill) з Оксфордського університету (University of Oxford). «Насправді нам необхідні більш детальні обчислення і оцінки доз випромінювання в реальних ситуаціях - як при наявності урану, так і при його відсутності», - говорить Марк Гілл. Він, однак, не вважає фактор фотоефекту таким же важливим, яким його вважають Басбі і Шнуг.
Сумніви Хілла в першу чергу пов'язані з необхідністю враховувати не тільки фотоефект, а й ефект Комптона. Ще в 1923 році американський фізик Артур Комптон (Arthur Holly Compton. 1892-1962) встановив, що при розсіюванні на електронах фотони змінюють свою частоту і напрям руху. Особливо важливо, вважає Марк Гілл, що, на відміну від ситуації з фотоефектом, розсіяні фотони фонового випромінювання не будуть поглинатися атомами речовини. З урахуванням же ефекту Комптона уран захоплює фотони всього лише в 4,5 рази ефективніше кальцію і інтенсивність випромінювання вторинних електронів буде не такою високою. Якщо виявиться, що Хілл прав, то модель Басбі-Шнуга втратить всю свою привабливість. Однак питання про спільне ефекті низької радіоактивності та інших видів випромінювання залишиться відкритим.
Велика спокуса списати і все побоювання громадських організацій, і результати проведених досліджень всього лише на прояви горезвісної «радіофобії». Але в будь-якому випадку дуже важливо, щоб ці дискусії і подібні дискусії нагадували політикам і військовим про відповідальність за використовувані ними технології.