Кратко и по существу — физические процессы, характерные величины, сроки опасности и обоснованные меры.
1) Формы йода и их значение
- Радиоактивный йод ${}^{131}$ может быть в виде газов (йод $I_2$, гипо-йодобензоиды, метил-йодид) и в виде частиц (сорбирован на аэрозолях). Химическая форма определяет скорость осаждения и адсорбцию на растениях: газовая форма глубже проникает и эффективнее адсорбируется листовой поверхностью; связанная с частицами — оседает быстрее.
2) Основные физические процессы (формулы и типичные параметры)
- Радиоактивный распад:
$$T_{1/2}=8.02\text{days},\lambda =\frac{\ln 2}{T_{1/2}}\approx 0.0864{\text{day}}^{-1},$$ время «радиоактивной жизни» ${\tau }_{rad}=1/\lambda \approx 11.6\text{days}.$
- Транспорт в атмосфере (адвекция + турбулентная диффузия):
$$\frac{\partial C}{\partial t}+\mathbf{u}\cdot \nabla C=\nabla \cdot (K\nabla C)-(\lambda +{\Lambda }_{dep}+{\Lambda }_{wet})C+S,$$ где $C(\mathbf{x},t)$ — концентрация, $\mathbf{u}$ — вектор ветра, $K$ — турбулентный диффузионный тензор, $S$ — источник.
- Снятие с атмосферы (осаждение):
- поток на поверхность: $F_{dep}=v_{d}C$,
- типичные порядки величин $v_d$ зависят от формы и поверхности:
- газовая/реактивная форма: $v_d\sim 10^{-4}-10^{-2}\text{m/s}$ (низкая над открытой почвой/тра́вой; выше над лесом),
- аэрозоли мелкие ($0.1-1\mu$m): $v_d\sim 10^{-6}-10^{-4}\text{m/s}$,
- крупные частицы ($>1\mu$m): $v_d\sim 10^{-4}-10^{-2}\text{m/s}$.
(Диапазоны ориентировочные; зависят от погоды, поверхности и размера частиц.)
- Мокрое выпадение (scavenging by rain): скорость удаления сильно зависит от интенсивности осадков — при сильном дожде большая часть аэрозолей и растворённого йода удаляется в течение часов, при небольшой влажности — дни.
- Интерцепция и адсорбция на растениях:
- накопление на листовой поверхности аппроксимируется как:
$$A_{leaf}=v_d{\int }_0^{T}C(t)dt\cdot \eta ,$$ где $\eta$ — фактор интерцепции (зависит от LAI — листовой площади; для густой растительности $\eta$ может быть $\sim 0.5-1$, для редкой — $\ll 1$).
- последующий перенос в пищевую цепочку (молоко, овощи) происходит за часы–дни и зависит от биологического и физиологического состояния растений/животных.
3) Временные и пространственные масштабы опасности — оценки
- Атмосферная транспозиция (адвекция) даёт расстояние переноса порядка
$$L\approx u{\tau }_{eff},{\tau }_{eff}=\frac{1}{\lambda +{\Lambda }_{dep}+{\Lambda }_{wet}}.$$ Примеры:
- при ветре $u=5\text{m/s}$ и ${\tau }_{eff}=2\text{days}$: $L\approx 5\cdot (2\cdot 86400)\approx 864\text{km}$.
- при тех же условиях и ${\tau }_{eff}=10\text{days}$: $L\approx 4320\text{km}$.
Вывод: без осадков/слабой депозицией перенос возможен на сотни–тысячи км; при дожде — выпадение локально в пределах десятков–сотен км.
- Сроки значительной опасности:
- атмосферное выпадение и первичная контаминация — часы–дни после выброса;
- основной путь облучения населения (ингаляция при проходе облака, затем потребление загрязнённого молока/зелёных овощей) наиболее важен в первые дни–недели;
- из‑за $T_{1/2}=8$ дней активность уменьшается в несколько раз за 2–4 недели: после $n$ полу-жизней остаётся доля $2^{-n}$ (напр., 3 полу-жизни $\approx 24$ дня → $2^{-3}=12.5\%$).
- практическая «опасность» для пищевых продуктов и пастбищ — дни–несколько недель; длительные ограничения (контроль почвы, корнеплодов) могут требоваться месяцы в зависимости от уровня оседания.
- Наиболее уязвимые группы: новорождённые и дети (высокая доза в щитовидную железу), потребляющие локальное молоко; также работники при ликвидации аварии (ингаляция).
4) Как физически минимизировать дозы (обоснованные меры)
- Своевременные меры защиты населения:
- укрытие и закрытие притока воздуха (снижение ингаляционной дозы): уменьшает концентрацию в помещении на коэффициент порядка $10-100$ в зависимости от герметичности;
- эвакуация из зон прогнозируемого высокого выпадения (по моделям распространения и депозитной картографии) — когда прогнозируемые дозы превышают руководящие уровни.
- Превентивная химическая защита щитовидной железы:
- приём стабильного йода (KI) по указанию органов здравоохранения. Для блокировки щитовидной железы препарат надо принять как можно раньше (оптимально до или в первые часы после облучения; эффективность падает после $24$ часов при однократном приёме).
- типичные разовые дозы (примерно по рекомендациям ВОЗ/Международным руководствам):
- взрослые: $\sim 130\text{mg KI}$,
- подростки: $\sim 65\text{mg KI}$,
- дети: $\sim 32\text{mg KI}$,
- младенцы: $\sim 16\text{mg KI}$.
(Приём только по назначению компетентных органов; противопоказания и медицинские показания учитывать.)
- Продовольственные и сельскохозяйственные меры:
- запрет на сбыт и потребление свежего молока и зелёных кормов из загрязнённых пастбищ до лабораторного контроля;
- перевод коров с пастбищ на хранившийся корм (сено/корма из незагрязнённых источников) — немедленное снижение передачи в молоко;
- мойка и удаление верхнего слоя почвы/листьев, срезка и удаление сильно загрязнённых частей растений (для плодовидных культур) — уменьшает поступление в пищу;
- очистка питьевой воды и контроль водозаборов (за счёт выпадения на водные поверхности и стоков).
- Локальная очистка и управление территориями:
- мойка строительных поверхностей, дорог, автомобилей; удаление сметённого листового опада; в сельской местности — снятие верхнего слоя почвы (только при высоких уровнях депонирования).
- Мониторинг и моделирование:
- развернуть измерения атмосферных концентраций, осадков, содержания ${}^{131}$I в молоке, воде и продуктах;
- оперативно запускать модели Gaussian puff/plume или Eulerian для прогноза зон выпадения и уровней депонирования;
- оперативное информирование населения и целевые ограничения на пищевые продукты.
- Организационные меры:
- приоритетная защита детей (ограничение посещения детсадов/школ, контроль молока);
- выдача и инструктаж по приёму KI только при необходимости;
- выделение чистых запасов молока и пищи, организация поставок незагрязнённых продуктов.
5) Итог — что ожидать и на что делать ставку
- Физически: первичное осаждение и наибольшая опасность — в первые часы–дни; значимая медико-радиационная угроза (через продукты) — дни–несколько недель; полное «затухание» активности происходит в течение нескольких недель–месяцев (пара полных десятков дней).
- Приоритеты действий: оперативное прогнозирование и локализация облака (адвекция), предупреждение о выпадении (сверху — мокрое и сухое выпадение), защита дыхания и щитовидной железы населения (KI по показаниям), немедленное исключение загрязнённого молока и перевод животных на чистый корм.
Если нужно, могу привести простую модель оценки депонированной активности на пастбище и пример расчёта ожидаемой активности в молоке по принятой формуле передачи (требуются входные данные: концентрация в воздухе, время прохождения облака, $v_d$, LAI, коэффициент переноса в молоко).