С позиций самоорганизации в развитииоткрытых неравновесных систем выделяется плавный (эволюционный) этап, напротяжении которого не происходит серьезных качественных изменений. Но впроцессе его протекания возникают и накапливаются противоречия, в конечномсчете приводящие систему в крайне неустойчивое состояние. Долго пребывать втаком состоянии система не может. Так, появление человека в биосфере сталоначалом новой эры. На ранних стадиях развития цивилизации воздействие человекана биосферу было практически незаметным. Этот период и был началомэволюционного развития биосферы в условиях новой эры. Но постепенно человексвоей деятельностью начал видоизменять флору и фауну планеты, изменять облик ееповерхности, иначе говоря, начал перестраивать биосферу.
Интенсивность воздействия на биосферусельскохозяйственной, а затем и промышленной деятельности людей особенно быстронарастала в последние две сотни лет и достигла такого уровня, когда биосферабольше не могла сохраняться в своем прежнем состоянии. Назрел кризис системы, очем и предупреждали человечество в 30-е годы В.И. Вернадский и другие ученые.Предполагается, что из кризисного состояния самоорганизующаяся система выходитскачком, меняя свою структуру и облик так, чтобы на новом уровне организациидостичь устойчивого состояния. Обычно существует несколько возможных дляперехода системы устойчивых точек бифуркации, и в условиях крайнейнеустойчивости развиваются флуктуации. Одна из таких флуктуации можетподтолкнуть систему на конкретный путь перехода в новое состояние. Это будетслучайный акт, оцениваемый из вероятностных представлений. Но после того какпереход произошел, назад возврата нет, система начинает новый эволюционныйэтап, определяемый стартовыми условиями совершившегося перехода.
Итак, биосфера и человечество как еесоставная часть вступили в кризисный период своего развития. Кризисусугубляется многими неблагоприятными факторами. Так, впервые в своей историичеловечество стало обладателем мощнейших источников энергии и токсичности — теперь за считанные минуты может быть уничтожено все живое на Земле. Лишь посчастливой случайности осознание безумия использования подобных источников втрадиционных способах решения межгосударственных конфликтов — в войнах — появилось раньше, чем дело дошло до самоуничтожения.
Но за угрозой ядерного, радиационногоили токсического уничтожения биосферы вырисовывается другая, не менее страшнаяугроза, называемая экологической катастрофой. В ее основе — стихийнаядеятельность людей, сопровождающаяся загрязнением среды обитания, нарушениемтеплового баланса Земли и развитием так называемого парникового эффекта. Вближайшей перспективе назревает истощение жизненно важных для человеческойцивилизации сырьевых источников планеты. К этому добавляются демографическийвзрыв — очень быстрый рост численности людей с тяжелыми для биосферыпоследствиями, а также другие неприятности, о которых так много пишут.
Выход из надвигающегосяэкологического кризиса многие видят в радикальном изменении сознания людей, ихнравственности, в отказе от взгляда на природу как объект бездушнойэксплуатации ее человеком. Активность стихийной деятельности человека во многомзависит от этических норм его поведения. По мнению митрополита Волоколамского иЮрьевского Питирима,
Этические нормы поведения человекаопределяют как бытие, так и взаимодействие с окружающей средой. Земля отвечаетне просто неурожайностью почвы или изменением климата на нарушениенравственного ведения хозяйства, но и способна, накапливая отрицательноевоздействие, выражать тектоническими изменениями свою реакцию на поступкичеловека,
В.И. Вернадский, как и ряд другихкрупных ученых, был оптимистом, верившим, что любые неприятности человечествопреодолеет с честью и продолжит свое исторически предопределенное движениевперед. Но среди возможных устойчивых состояний, в которые биосфера как системасможет перейти в процессе самоорганизации, есть и такие, которые исключаютжизнь на Земле или исключают существование на ней человеческой цивилизации. Атак как механизм перехода управляется случайными факторами, то вероятностьтаких неблагоприятных для человека вариантов достаточно высока. Например, послучайным причинам или преднамеренно может произойти самоуничтожениечеловечества в ядерном конфликте. Или к тем же результатам приведетнеспособность справиться с экологической катастрофой. Благоприятным выходом изсостояния скачка станет образование ноосферы. Является ли в действительностипереходный процесс в точке бифуркации независящим от воли человека, чистослучайным явлением?
Оказывается, присутствие в системеразума меняет ситуацию. Предотвратить переходный процесс в биосфере человек нев силах, но есть возможность свести к минимуму или совсем убрать тенеблагоприятные флуктуации, которые и подталкивают неустойчивую систему кнежелательным для человека вариантам перехода. Например, запрещение и полноеуничтожение ядерного и химического оружия (точнее, любого оружия массовогоуничтожения) устраняет флуктуацию, способную вызвать уничтожение биосферы вконфликте. Еще лучше, если будут достигнуты договоренности о значительномсокращении, а затем и полном уничтожении обычных видов вооружений. Тогдавысвободятся огромные материальные, интеллектуальные и финансовые ресурсы,которые можно направить на предотвращение экологической катастрофы.
Значительно труднее решитьэкологическую проблему. Человечество не может (и не должно) отказаться от тойцивилизации, которая создана на сегодняшний день и которая не только порождаетблагополучие и комфортные условия существования современным людям, но такжесоздает неблагоприятные флуктуации, способные подтолкнуть биосферу на переход,исключающий возможность существования в ней человека. Такие флуктуации пока ещедо конца не выявлены, что усложняет определение способов их подавления. Однакосовершенно ясно, что экологические проблемы возможно решать только совместнымиусилиями всех стран, всех народов, всех людей. Нет сомнений, что понадобятсятакие ограничительные меры, как снижение потребления энергии, организация болееэкономного ведения промышленного производства, сокращение добычи и расходованияважнейших полезных ископаемых. Необходимо изменить отношение к животному ирастительному миру планеты, осознать демографические проблемы и сделать многоедругое. Успешное решение всей совокупности возникших экологических и иныхпереходных проблем невозможно без научного предвидения результатов любойприродопреобразующей и социальной деятельности людей, а также без созданияналаженной системы управления и контроля при проведении в жизнь разрабатываемыхмероприятий.
В свете сказанного государственная инациональная разобщенность людей создает существенно неблагоприятную флуктуациюдля переходного процесса. Ее подавление представляется очень сложной задачей, исобытия наших дней подтверждают это. Происходящий на наших глазах распадмногонациональных государств, кровопролитные межнациональные конфликты в ещесовсем недавно мирных уголках планеты, необъяснимые вспышки ненависти,агрессивности, жестокости — все это дает повод говорить о господстве тенденции,противоположной той, какую требует переход биосферы в ноосферу. Те силы,которые используют национальные предрассудки в своих корыстных интересах,сознательно разжигают рознь между людьми, совершают в современной кризиснойситуации тяжкое преступление в отношении не только своего народа, но и всегочеловечества.
Можно сказать, что в ситуациипереходного скачка человечество держит экзамен на разумность. Кто-то изсовременных философов сказал, что человек — это эволюция, осознающая сама себя.Осознание предполагает выявление закономерностей эволюционного процесса и наоснове полученного знания обеспечение последующего движения процесса развития системыв нужном для природы направлении, т. е. к достижению следующих по сложностиуровней самоорганизации материи. С подобной задачей способен справиться невсякий разум. И если в одной из локальных точек Вселенной возник разум, неспособный в своем развитии достичь необходимого уровня для решения задачиосознания эволюции, он автоматически будет удален со сцены либо в результатесамоуничтожения, либо из-за неспособности справиться с им же создаваемымиэкологическими проблемами. В огромной Вселенной, по-видимому, найдутся другиелокальные центры возникновения жизни и разума, где критический рубеж окажетсяпреодоленным. Хотелось бы вместе с В.И. Вернадским и другимиучеными-оптимистами верить, что непростой эволюционный путь биосферы пройден еюне напрасно и венчающий этот путь человек разумный подтвердит справедливостьвторой части своего имени.
Равновесиеклимата
Новейшие изыскания палеоклиматологовговорят, что компьютерные модели рисуют нам неполную, размытую картину того,что ожидает человечество, когда парниковый эффект скажется в полной мере.
Не один год работала экспедиция наГренландском ледяном щите. Теперь она завершена. Пробурено 3 км льда — последние слои льда отложились на каменную скалу 250 000 лет назад. Сейчасучастники экспедиции анализируют данные, полученные из ледяных кернов. Многосведений дают мельчайшие воздушные пузырьки, включенные в лед. Соотношения двухизотопов кислорода в воздухе такого пузырька могут сказать, при какойтемпературе воздух был заключен в лед.
Исследуя пузырьки воздуха,находящиеся в слоях льда, имеющего возраст 125 000 лет (период ЕЕМ — время,которое считалось теплым в истории Земли), климатологи сделали сенсационноеоткрытие. Обнаружилась странная закономерность: средняя температура в течениедесяти лет внезапно упала на 14°. Так продолжалось 70 лет, затем так жевнезапно температура вернулась в прежнее состояние, и надолго. Но после этогоопять так же резко наступили холода. Во время периода ЕЕМ температура несколькораз прыгала таким образом то вниз, то вверх.
Выводы гренландской экспедиции,проводимой европейцами, вызвали у некоторых ученых сомнения. Американскийисследователь в той же Гренландии на расстоянии 30 км от европейской скважиныпробурил свою до глубины, отвечающей периоду ЕЕМ. Полученный им результат подтвердилфакт необъяснимых прыжков температуры.
Гренландия — это кухня европейскойпогоды. Следовательно, весь континент через десятилетия то погружался всеверо-сибирскую обстановку, то разогревался до тропической жары.
Полученные данные заставили всерьез задуматьсявсех климатологов. Температура в период ЕЕМ превышала (в теплый отрезок)сегодняшнюю среднюю глобальную температуру всего на три градуса. В этом смыслепериод ЕЕМ — своеобразный провозвестник ожидаемой нами температуры из-за«парникового» потепления Земли. Что, если вызванное человеческой деятельностьюпотепление приведет к такому же нестабильному состоянию климата — скачкам отхолодных периодов к очень теплым? Тогда европейцам придется в следующемстолетии то приспосабливаться к жизни в пустыне, то замерзать, как мерзлинеандертальцы во времена великого оледенения.
Такая перспектива, конечно, страшнее,чем все другие сценарии предполагаемого развития климата на Земле (правда, невсе ученые разделяют эту точку зрения). Ко всеобщему потеплению растенияприспособиться еще могут, как и вообще сельское хозяйство, но к резкомуизменению высокой температуры на низкую — несомненно, нет.
Исследователи предполагают, чтодраматические изменения климата могут быть вызваны пертурбациями ватлантических течениях. В Атлантике в районе Исландии- Гренландии вращается,можно сказать, «тепловой вал». Поверхностный поток, несущий в 20 раз большеводы, чем все реки Земли, — известный Гольфстрим, — в этом месте остываетокончательно, поворачивает вниз и течет на юг. Там вода, нагреваясь, всплываетвверх и снова течет на север, неся с собой огромное количество тепла.
По мнению ученых, океан чрезвычайночувствителен к изменениям климата. Например, циркуляция Гольфстрима можетостановиться, если на каком-либо участке его пути, предположим, остывшая водаГольфстрима не сможет, как обычно, нырнуть на севере ко дну из-за того, что ееразбавит пресная вода растаявших ледников, и она потеряет соленость и станетлегче, — а это может случиться при потеплении климата. Тогда «машина»для переноса тепла на север остановится. Европа по климату превратится вАляску, и это будет продолжаться до тех пор, пока северный конец Гольфстрима нестанет опять солонее.
Только в последние 10 000 лет не былопомех в установившемся климате и он оказался стабильным. Но никто не знаетпричин этого!
Поскольку мы не знаем, почему мы втаких исключительных стабильных условиях живем, мы не должны рисковать нарушитьравновесие климата, дать ему толчок своими «парниковыми газами».
Потреблениеэнергии и среда нашего обитания
Последнее столетие непременно войдетв историю как эпоха стремительного роста городов, количества грузовых илегковых автомобилей, интенсивного строительства новых дорог и расширенияавтострад, освоения воздушного, а затем и космического пространств, созданиятворящей чудеса микроэлектронной и компьютерной техники и многого другого, чегоне мог себе представить самый образованный человек не такого уж далекогопрошлого — человек времен Петра Первого. Вместе с тем это была эпоха дешевойэнергии. Многие из нас помнят, как не так давно воздвигали громадные дома, незаботясь о их теплоизоляции, как строили гиганты-заводы без надлежащего учетаэкономии энергии.
Стало привычным пользоваться благамиэнергии: нажимая кнопку, мы получаем свет, звук, телевизионное изображение,тепло, холод и кондиционированный воздух, поворачивая кран, мы имеем холодную игорячую воду, не осознавая того, что на это расходуется не так уж мало энергии:достаточно представить, как трудно поднять всего лишь одно ведро воды хотя бына второй этаж, не говоря о более высоких. Нажимая кнопку, мы имеем и другуюсторону медали; затопленные большие площади полезных земель, затопленные села идаже города, громадные горы отходов, кислотные дожди, загрязнение природнойсреды нефтью и отходами нефтяной и газовой промышленности, аэрозоли ватмосфере, углекислый газ и смог, радиоактивные отходы и т.п.
Описание мрачной картины последствийпроизводства энергии можно было бы продолжить. Но и без того понятно: оберегаяэнергию, мы сохраняем природную среду нашего обитания. Несомненно, бережноеотношение к энергии касается не только семейного бюджета — оно непосредственносвязано с дальнейшим развитием цивилизации. Такое отношение должно прививатьсякаждому еще в раннем возрасте. Им должны руководствоваться не толькопрофессионалы-экологи и энергетики, но буквально все люди вне зависимости отпрофессии и занятий.
Проблемы производства энергии и еесбережения не новы: ими занимались всегда и в первую очередь, конечно, ученые.Однако только сравнительно недавно, начиная с 1974 г., на государственномуровне начали осознавать, что эпоха дешевой энергии завершается. Напомним, чтов 1974 г. после введения арабскими странами эмбарго на продажу важнейшегоэнергоносителя — нефти последовало шестикратное увеличение цен на нее. В 1973г. США платили всего 2 долл. за баррель иностранной нефти (1 баррель равен158,99 л). А 1981 г. принес еще один резкий подъем цены: один баррель нефти ужестоил 37 долл. Может показаться, что такое повышение цены имеет политическуюокраску, с чем нельзя не согласиться. Но в данном случае за политикой кроетсяреальная экономика: США, многие страны Западной Европы и Японии потребляютгораздо больше энергии, чем получают из собственных источников, и сокращениепоставки энергоносителей повлекло бы остановку многих промышленных предприятий.
Приведенный пример нельзярассматривать как крупномасштабный энергетический кризис. Это всего лишьрезультат географического и политического раздела производителейэнергоносителей и их потребителей. Но данный пример заставляет не толькозадуматься над проблемами экономного производства энергии и экономном еепотреблении, но и искать новые способы получения энергии, которые приносили быминимальный ущерб окружающей среде. Только при рациональном примененииископаемых энергоносителей (нефти, газа, угля) и разумном сочетании их снетрадиционными источниками (источниками энергии приливов ветра, солнца,геотермального тепла и других) можно надолго сохранить хрупкое равновесие вприроде — среде нашего обитания.
Сложная проблема производства энергиии сохранения окружающей среды волнует всех людей и в первую очередьспециалистов и ученых, которые предлагают разнообразные способы ее решения.Один из способов предложили ученые США. В штате Нью-Йорк организована экспериментальнаяферма, на которой выращивают гибридную иву, специально выведенную для того,чтобы служить топливом для электростанций. «Энергетическая» ива непохожа ни на одну из естественных разновидностей, это плотный куст с гибкимиветками, длина которых за год увеличивается почти на 3,5 м. Большая скоростьроста — основная особенность гибрида. За год такой лес производит в 5- 10 разбольше древесины, чем любой природный лес. Собирать урожай прутьев можно каждыетри года на протяжении 20 лет. Для сжигания ветки рубят на куски длиной 5 см.Хотя такое топливо обходится не дешевле угля (с учетом того, что на ТЭЦприходится заменять угольные топки новыми, специально сконструированными), затодым от ивовых дров гораздо менее токсичен. Он содержит меньше окислов серы иазота. Кроме того, если при сжигании нефти, угля и газа выпускается в атмосферууглекислый газ, который был давно похоронен в горных пластах и исключен изатмосферы, то сжигание дров высвобождает то количество углекислого газа,которое растения поглотили из атмосферы за прошлые три года и снова поглотят кновому урожаю. Поэтому парниковый эффект не увеличивается. В Западной Европетакие леса уже занимают около 20 тыс. гектаров. В США имеется 80 млн. гектаровброшенной земли, так что есть где развернуть энергетическое лесоводство.
Радиоактивноевоздействие на биосферу
В текущем столетии в связи с активнойдеятельностью человека, связанной с производством ядерного оружия и бурнымразвитием атомной энергетики, появился новый вид воздействия на биосферу "радиоактивный. Если раньше радиоактивное воздействие можно было считатьнесущественным: радиоактивные источники были спрятаны природой в относительнонедоступных местах для живого мира, то в последнее десятилетие в связи сдобычей и обогащением ядерных материалов в крупных масштабах радиоактивноевоздействие на биосферу стало представлять серьезную экологическую опасность.
Слова «радиоактивноеизлучение» «радиоактивность» и «облучение» вошли вжизнь послевоенных поколений и до наших дней неразрывно связаны с первым и увы!кошмарным применением внутриядерной энергии — атомными бомбардировками Хиросимыи Нагасаки. Хотя исход Второй мировой войны был предрешен и японскийгенералитет уже обсуждал порядок капитуляции перед союзниками, СоединенныеШтаты совершили варварский акт, продемонстрировав чудовищную мощь ядерногооружия.
При взрывах атомных бомб более 100тыс. японцев погибли практически мгновенно, пораженные световой и ударнымиволнами. Десятки тысяч выживших в момент взрыва подверглись действию проникающихизлучений и скончались в течение нескольких дней и недель от острой лучевойболезни, вызванной переоблучением и отягощенной травмами и обширными ожогамикожи. На этом не закончился список тех, кто погиб от облучения. Точные сведенияо числе жертв атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки не опубликованы до сихпор. В статьях американских военных специалистов эти данные занижены попричинам, среди которых в первую очередь следует упомянуть политические мотивы.Наиболее полную информацию имеют прогрессивные японские организации,проводившие специальные исследования. По их данным, к концу 1946 г. врезультате взрывов атомных бомб погибло около 160 тыс. жителей Хиросимы и 70тыс. жителей Нагасаки. В течение последующих 30 лет (1947-1976 гг.) от лучевойболезни скончалось еще около 90 тыс. человек. По прогнозам в дальнейшемжертвами отдаленных последствий переоблучения окажутся еще 360 тыс. человек.
Вблизи хиросимского Музея мира набывшем огромном пустыре, а ныне на краю большого парка прямо под точкой взрываамериканской атомной бомбы установлен черный каменный саркофаг с книгой записейимен жертв атомной бомбардировки. Прошло более 50 лет, но ежедневно в нейпоявляются все новые имена скончавшихся из-за последствий облучения. Сначалаумирали жители Хиросимы, находившиеся в ней в августе-сентябре 1945 г., потомих дети, а теперь дети их детей. По данным профессора Джозефа Ротблата,английского специалиста по радиационной биологии, в Хиросиме за пять лет послевзрыва бомбы умерло втрое больше людей, чем при взрыве. Они погибли отсовместного действия ожогов, травм и облучения.
Полностью разрушенную первой атомнойбомбой Хиросиму начали возрождать через несколько лет после взрыва. Спустя 10лет был построен город прежней величины.
Взрыв одного из четырех блоковЧернобыльской АЭС в ночь на 26 апреля 1986 г. не разрушил ни одного жилого домаи даже не остановил сразу работу самой АЭС. Но через 10 лет после этой аварииопустошенные эвакуацией города и деревни прилегающих к Чернобылю районовУкраины и Белоруссии по-прежнему остаются пустыми. Жить на этой территории,превышающей 1000 кв. км и сильно загрязненной радионуклидами, будет нельзя ещеи через 300- 400 лет. Здесь будут работать лишь экологи и генетики, изучаявлияние разных уровней хронической радиации на растения и животных.Экономическая «цена» чернобыльской аварии за 10 лет составила, поподсчетам экспертов, около 200 млрд. долл. Но это лишь расходы и потери первогодесятилетия.
Прямой эффект чернобыльской авариибыл крайне тяжелым. Десятки людей погибли от острой лучевой болезни. Многиежители были переоблучены и их здоровью нанесен существенный ущерб.
В России, на Украине, в Восточной иЗападной Европе, США в последние 10 лет не было начато строительство ни однойновой АЭС. Однако продолжали достраивать реакторы, которые были уже близки кзавершению. Естественно, что их проекты модифицировались. В СССР в 1989-1990гг. из-за усилившейся антиядерной пропаганды остановилось и такоестроительство, хотя это означало замораживание уже задействованных огромных инвестиций.После распада СССР Россия возобновила работы по вводу в действие реакторов,строительство которых было почти завершено к 1986 г. В 1993 г. был введен вдействие четвертый реактор ВВЭР-1000 на Балаклавской АЭС. Возобновились работыпо завершению строительства третьего реактора ВВЭР-1000 на Калининской АЭС ипятого реактора РБМК-100 на Курской АЭС.
Армения, лишенная всех источниковорганического топлива, решила реактивировать Армянскую АЭС, закрытую послеземлетрясения в 1988 г. Серьезное преобразование этой АЭС, состоящей из двухблоков ВВЭР-440, финансировалось армянской диаспорой. Введение одного из этихреакторов в эксплуатацию в декабре 1995 г. отмечалось почти как национальныйпраздник. Ослабли антиядерные настроения и в независимой Украине.
В нашем лексиконе появились термины«острая лучевая болезнь», «отдаленные последствияоблучения», тревожно звучащее слово «радиация». Раньше этитермины применялись преимущественно в узком круге специалистов, занимающихсяразработкой способов использования атомной энергии в первую очередь для мирныхцелей. Вряд ли найдется человек, который не слыхал бы об успешном примененииоблучения в терапии опухолей, при стерилизации продуктов питания и медицинскихпрепаратов, для предпосевной стимуляции семян и в других отраслях человеческойдеятельности вплоть до криминалистики и искусствоведения.
И все-таки у многих, если не убольшинства, при слове «радиация» возникает тревожное состояние,иногда называемое атомным синдромом, означающим болезненное состояние психики.
Авария на ЧАЭС — не только разрушениеблока, но и взрыв (без преувеличения) всеобщего интереса к проблеме действияизлучения на живые организмы, в первую очередь на человека, а также к томупроцессу, который называется облучением. В печати, по радио, на телевидениизамелькали ранее применявшиеся только в специальной литературе термины — «дозиметрия» и «радиобиология», специальные единицы — рентгены, рады, бэры, а иногда даже такие экзотические, как грэй, зиверт.Большой выброс радиоактивных веществ из аварийного блока и в связи с этимвозникшая необходимость введения радиометрического контроля в районах,прилегающих к 30-километровой эвакуированной зоне, вовлекла в круг практическойдозиметрии много лиц, ранее не соприкасавшихся с проблемами радиоактивности измерений.Незнание количественных критериев радиационной опасности, а также неумелоеприменение средств защиты привели к ряду ошибочных действий. По этой же причинесерьезными ошибками пестрят многочисленные послеаварийные сообщения.
Один из важных уроков из аварии вЧернобыле состоит в том, что изучение основ дозиметрии ионизирующих излучений ирадиационной биологии — неотъемлемый элемент современной цивилизации икультуры. Нам известны многие виды излучений, которые могут взаимодействовать соблучаемой средой, не обязательно вызывая ионизирующее действие. Одно из нихвсем хорошо знакомо — вспомним последствия длительного пребывания летом наярком солнце. Ожог (иногда второй степени!) — следствие переоблучения кожи врезультате воздействия инфракрасного излучения на клетки эпидермиса (верхнегослоя кожи), тогда как загар — воздействие более глубоко проникающегоультрафиолетового излучения на пигмент в составе подкожной клетчатки.
Отмеченное в последние годыослабление слуха у подростков — следствие акустического переоблученияразличного рода аудиотехникой. Причина выявленной в годы Второй мировой войныанемии у операторов мощных радиолокаторов — воздействие чрезвычайно больших дозсверхвысокочастотного электромагнитного излучения. Одна из существующих в современнойбиофизике гипотез связывает акселерацию людей в послевоенные годы спереоблучением населения Земли вездесущими радиоволнами.
Энергообеспечениеи захоронение ядерных отходов
Жизнь современного общества немыслимабез мощных источников энергии. Их немного — гидро-, тепловые и атомныеэлектростанции. Использование энергии ветра, солнца, приливов и т.п. пока неполучило широкого распространения. Тепловые станции выбрасывают в воздухгромадное количество пыли и газов. В них содержатся и радионуклиды, и сера,которая потом возвращается на землю в виде кислотных дождей. Гидроресурсы дажев нашей огромной стране ограничены, и к тому же строительство гидростанций вбольшинстве случаев приводит к нежелательному изменению ландшафта и климата, Вближайшее время одним из основных источников энергии останутся атомныеэлектростанции. Они отличаются многими достоинствами, в том числе иэкологическими, а применение надежной защиты может сделать их достаточнобезопасными. Но остается еще один важный вопрос: что делать с радиоактивнымиотходами? Все радиоактивные отходы АЭС, скопившиеся за все время их работы,хранятся на территории станций. В целом действующая на АЭС схема обращения сотходами пока обеспечивает полную безопасность, не оказывает влияния наокружающую среду и соответствует требованиям МАГАТЭ. Однако хранилища ужепереполняются, требуются их расширение и реконструкция. Кроме того, приходитпора демонтировать станции, отслужившие свой срок. Расчетное время эксплуатацииотечественных реакторов — 30 лет. С 2000 г. реакторы будут останавливатьсяпрактически ежегодно. И пока не будет найден простой и дешевый способзахоронения радиоактивных отходов, говорить о серьезных перспективах атомнойэнергетики преждевременно.
Радиоактивное загрязнение Землиначалось и возрастало с каждым принципиальным шагом, и каждый раз на несколькопорядков: после декабря 1942 г., когда итальянский физик Энрико Ферми(1901-1954) запустил первый ядерный реактор, после июня-августа 1945 г. — первого испытания и двух применений ядерного оружия, после августа 1954 г. — первого испытания водородной бомбы, после 1954 г. — пуска первой атомнойэлектростанции в Обнинске; в сентябре того же года произошла катастрофа вКыштыме — вблизи этого уральского города взорвалось хранилище жидких радиоактивныхотходов. Все население с площади более тысячи квадратных километров былоэвакуировано, а зона объявлена заповедником и до сих пор выведена изземлепользования. Только чернобыльская катастрофа имеет тот же порядок повеличине загрязнения, что кыштымская, но она превосходит по числу пострадавших.
Сегодня ядерная энергия — результатактивной человеческой деятельности. В 1991 г. в мире работало 412энергетических блоков, больших ядерных реакторов с общей мощностью 329 ГВт. Этамощность использовалась примерно на 70%, и за 1992 г. ядерная энергетикапроизвела 2,004*1012 кВт*ч, или 21%, всей электроэнергии,производящейся в мире. Для этого потребовалось 52 тыс. т. природного урана,обогащенного нечетным изотопом. Цепная реакция в современных ядерных реакторахпорождена преимущественно изотопом урана-235. Но уран выгорает в реакторахтолько на несколько процентов. Использованное ядерное топливо после некоторогосрока хранения перерабатывают: из него извлекают несгораемый уран иобразовавшийся в реакторе плутоний, которые снова годны для получения энергии.То, что остается при этой переработке, и называется высокоактивными ядернымиотходами. В их составе есть актиноиды, изотопы трансурановых элементов (все онирадиоактивны) и продукты деления урана (радиоактивна часть из них) — всего 38изотопов с периодами полураспада от 10 млн. до 5 лет.
В настоящее время отходы содержат вспециальных хранилищах, где размещаются стальные контейнеры, в которых отходысплавлены вместе со стекло-минеральной матрицей. Захоронение отходов пока непроизводится, но проекты захоронения активно разрабатываются.
В последнее время продолжаетобсуждаться старая идея физиков-реакторщиков — переработать долгоживущиерадиоактивные изотопы в ядра с меньшим временем жизни с помощью ядерныхреакций, протекающих в самих реакторах, если эксплуатировать последние в особомрежиме. Казалось бы, чего проще, и никакого дополнительного оборудования ненужно. К сожалению, различие скоростей наработки новых и переработки ужеобразовавшихся долгоживущих изотопов невелико, и, как показывают расчеты,положительный баланс наступит лишь примерно через 500 лет. До этого временичеловечество «утонет» в горах радиоактивных отходов. Другими словами, сами себяреакторы излечить от радиоактивности не могут.
Радиоактивные шлаки можно изолироватьв специальных толстостенных могильниках. Беда только в том, что такиезахоронения должны быть рассчитаны по крайней мере на сотню тысяч летбезопасного хранения. А как предугадать, что может случиться за такой огромныйпериод?
Как бы там ни было, хранилищаотработанного ядерного топлива должны располагаться в таких местах, гдезаведомо исключаются землетрясения, смещения или разломы грунтовых пластов итому подобное. Кроме того, поскольку радиоактивный распад сопровождаетсяразогревом распадающегося вещества, спрятанные в могильнике шлаки нужно еще иохлаждать. При неправильном режиме хранения может произойти перегрев и дажевзрыв горячих шлаков.
В некоторых странах хранилища особоопасных в экологическом отношении шлаков долгоживущих изотопов располагаютсяпод землей на глубине в несколько сотен метров, в окружении скальных пород.Контейнеры со шлаками снабжают толстыми антикоррозийными оболочками,многометровыми слоями глины, препятствующей просачиванию грунтовых вод. Одно изтаких хранилищ строится в Швеции на полукилометровой глубине. Это сложноеинженерное сооружение с разнообразной контрольной аппаратурой. Его будутобслуживать 75 специалистов.
Строители говорят, что уверенность внадежности таких сверхглубоких радиоактивных могильников вселяет в них то, чтов Канаде на глубине 430 м обнаружено рудное тело объемом свыше миллионакубометров с огромным, 55%-ным содержанием урана (обычно руды содержат процентыили даже доли процента этого элемента). Это уникальное рудное образование, возникшеев результате осадочных процессов примерно 1,3 млн. лет назад, окружено слоемглины толщиной в разных местах от 5 до 30 м, который действительно накрепкоизолировал уран и продукты его распада. На поверхности над рудным телом и в егоокрестностях нет никаких следов ни повышения радиоактивности, ни увеличениятемпературы. Однако как будет в других местах и при других условиях?
Кое-где радиоактивные шлакиостекловывают, превращая в прочные монолитные блоки. Хранилища снабжаютсяспециальными системами контроля и отвода тепла. В качестве оправдания можноопять сослаться на естественный феномен. В Экваториальной Африке, в Габоне,около 2 млн. лет назад случилось так, что вода и урановая руда собрались всозданной самой природой каменной чаше внутри скальных пород и в такойпропорции, что получился естественный, «без всякого участия человека», атомныйреактор, и там в течение некоторого времени, пока не выгорел скопившийся уран,шла цепная реакция деления. Образовывался плутоний и те же радиоактивные осколки,как и в наших искусственно созданных атомных котлах. Изотопный анализ воды,почвы и окружающих горных пород показал, что радиоактивность осталасьзамурованной и за 2 млн. прошедших с тех пор лет ее диффузия быланезначительной. Это позволяет надеяться, что остеклованные источникирадиоактивности в ближайшую сотню тысяч лет тоже останутся наглухоизолированными.
Иногда шлаки замуровывают в глыбыособо прочного бетона, которые сбрасываются в океанские глубины, хотя этодалеко не лучший подарок нашим потомкам...
В последнее время всерьез обсуждаетсявозможность забрасывать контейнеры с долгоживущими изотопами с помощью ракет наневидимую обратную сторону Луны. Вот только как обеспечить стопроцентнуюгарантию, что все запуски будут успешными, ни одна из ракет-носителей невзорвется в земной атмосфере и не засыплет ее смертоносным пеплом? Риск оченьвелик. Да и вообще мы не знаем, для чего понадобится обратная сторона Лунынашим потомкам.
А радиоактивных шлаков на АЭСобразуется немало. Например, в Швеции, энергетика которой на 50% атомная, к2010 г. накопится примерно 200 тыс. куб. м требующих захоронения радиоактивныхотходов. Из них 15% содержат долгоживущие изотопы, не выгоревшие в атомныхреакторах остатки концентрированного ядерного горючего, и требуют особотщательного хранения. Это объем концертного зала и только лишь для одноймаленькой Швеции!
Наиболее рациональное местозахоронения — недра Земли. Для гарантии радиационной безопасности земнойповерхности через миллионы лет глубина захоронения должна быть минимумполкилометра. Для большей уверенности лучше расположить отходы еще глубже, но.увы, стоимость горных работ растет быстрее, чем квадрат глубины.
Относительно недавно была высказанаидея захоронения высокоактивных ядерных отходов в глубоких скважинах,заполненных легкоплавкой, инертной, водонепроницаемой средой. Наиболее удачнымзаполнением скважин может оказаться природная сера. Герметичные капсулы свысокоактивными отходами погружаются до дна скважины, расплавляя серусобственным тепловыделением. Предложенная идея пока не реализована.
Перемены вбазисных отраслях промышленности
Некоторое время назад министруцеллюлозно-бумажной промышленности СССР поручили поставить особо прочный корддля колес тяжелых реактивных самолетов.
Он выдвинул условие:
— Корд сделаем, если целлюлозу будетотмывать самая чистая вода на нашей планете — байкальская.
Когда обратились за консультацией кнауке, один из академиков подтвердил безопасность для природы Байкала этогопроизводства.
Проектировщики будущего завода заверяли:все сделаем, чтобы озеро не пострадало.
За Байкал вступились научные иобщественные силы, потому что, несмотря на заверения проектировщиков, озерострадало от построенного на его берегу завода. Угроза Байкалу, в которомсосредоточена пятая часть мировых запасов пресной воды, всколыхнула всехзащитников природы на планете.
Полумеры, срочно принятые на заводепод давлением общественных сил, не могут полностью обезопасить озеро.Строительством завода мы переступили границу, за которой природа начинает умирать.
Где предел развитию производства,предел, поставленный самой природой? В 1971 г. вышла книга американскогопрофессора Денниса Медоуза «Пределы роста», написанная им по заказу «Римскогоклуба» — собрания выдающихся ученых для обсуждения злободневных проблем мира.
Медоуз призывает изменитьхозяйственную стратегию человечества, учесть, что размеры Земли и ее ресурсыограничены; ее возможности перерабатывать отходы и приносить урожаи тоже небеспредельны, К сожалению, многие газеты и журналы сопровождали рецензии накнигу Медоуза ироническими заголовками: «Будущее скоро минует нас», «Второепришествие в 2040 году!». Ученого обвиняли в нарушении социального мира,поскольку усматривали в его прогнозе призыв к ограничению производства, аследовательно, и массовую безработицу (хотя нигде в своей книге он не говорит о«нулевом росте»). Но у Медоуза были и более дальновидные, вдумчивые читатели.Именно они после выхода книги организовались в партии «зеленых» и группы охраныприроды. Тогда же возник «Гринпис».
Прошло более двадцати лет послевыхода книги, и Медоуз получил возможность проверить, какой путь прошло за этовремя человечество. В ту же компьютерную модель, что послужила для первойкниги, были заложены данные — за 1990 г., и компьютер нарисовал современныйпортрет человечества и планеты. В нем, к сожалению, сохранились многие старыечерты: миллионы нищенствующих в развивающихся странах, гигантские выбросыпромышленности и бытовые отходы стали еще больше. Но появились и новые штрихи,вселяющие оптимизм.
Списоклитературы
Для подготовки данной работы былииспользованы материалы с сайта p6.ru/referats/