Последствия применения боеприпасов с обеднённым ураном

Фото: "Белатом".

Соединённые Штаты вслед за Великобританией объявили о готовности поставлять Украине снаряды с обеднённым ураном. Россия выразила категорический протест, а в МАГАТЭ утверждают, что серьёзной радиологической опасности такие боеприпасы не представляют. Чтобы разобраться, кто прав в этом споре, начнём с определений. 

Определения и данные 

Обеднённый уран представляет собой уран, содержание в котором делящегося (топливного) изотопа уран-235 ниже, чем в природном (0,7%). Это общепринятое определение, основанное на том факте, что содержание изотопа уран-235 в природном уране одинаково во всех урановых месторождениях на Земле, за исключением африканского месторождения Окло. Если содержание урана-235 в уране меньше 0,7%, то такой уран имеет антропогенное происхождение и считается обедненным.

Специального производства обеднённого урана не существует. Он получается в виде отхода от производства обогащенного урана (процесса обогащения природного урана), который используется либо как топливо ядерных реакторов, либо как делящийся материал ядерного оружия.

За все время существования атомной отрасли в мире было накоплено огромное количество обеднённого урана. Так, в 2001 году по оценкам МАГАТЭ в мире имелось 1,2 миллиона тонн обеднённого урана, а за прошедшие с тех пор два десятилетия его стало ещё больше.

Содержание урана-235 в обеднённом уране зависит от года, в котором производилось обогащение урана, а также от страны и даже от компании или государственного ведомства, отвечавшего за обогащение. В разделительном производстве постоянно решается задача на оптимум. Чем ниже содержание урана-235 в обеднённом уране (то есть, чем лучше разделяются изотопы уран-235 и уран-238), тем меньше природного урана требуется для производства заданного количества обогащённого урана, но одновременно тем больше становятся расходы энергии на разделение изотопов урана. Если на заре атомной отрасли долю урана-235 в обедненном уране принимали равной 0,3-0,4%, то в наши дни её часто опускают до 0,2%.

Заводы по обогащению урана нередко работают не только с «чистым» природным ураном, но и с так называемым ураном-регенератом, выделенным из отработавшего ядерного топлива. Это приводит к загрязнению технологического оборудования различными радиоактивными изотопами, в том числе изотопами плутония. Как результат, обеднённый уран, получаемый в виде отхода при обогащении природного урана, также становится загрязненным, и в его состав попадает плутоний. 

Военное применение 

Военные всерьёз заинтересовались обеднённым ураном в начале или середине 1970-х годов. Американский исследователь Б.Росткер считает, что в США о практическом применении обеднённого урана в боеприпасах задумались после появления технологии производства сплава урана с титаном U3/4Ti, что позволило устранить ранее считавшиеся блокирующими проблемы при изготовлении нужных военным урановых изделий – в первую очередь пенетраторов бронебойных снарядов.

Интерес американских военных к урану был обусловлен его высокой плотностью (до 19 г/см3) и доступностью и относительной дешевизной по сравнению с его конкурентом вольфрамом.

Доступность и дешевизна связаны с тем, что обеднённый уран хранился как отход на предприятиях атомной отрасли. А высокую плотность требовал закон “Root Density Law“, в соответствии с которым стержень длиной L из материала с плотностью ro1 проникнет при ударе в слой материала с плотностью ro2 не глубже чем на длину L*sqrt(ro1/ro2). Так, в случае удара стержня из обеднённого урана по стальной защите стержень сможет проникнуть вглубь ее на полторы своей длины.

Первое боевое применение войсками НАТО снарядов с обеднённым ураном произошло в ходе войны с Ираком в 1991 году. Известно также, что они активно применялись во время войны НАТО с бывшей Югославией в 1999 году. 

Обеднённый уран в организме человека 

Способы попадания в организм человека, а также радиологические и химические действия обеднённого урана были подробно описаны в статье украинского ученого В.В.Токаревского ”Поводження із збідненим ураном”, опубликованной в журнале ”Ядерна та радіаційна безпека” в 2015 году. Далее в разделе используются цитаты из этой публикации.

Характер распределения обеднённого урана в организме зависит от валентности урана. Шестивалентный уран всасывается через кожу, проникает через клеточные мембраны и накапливается, в основном, в почках и скелете, совсем незначительно – в печени. Четырехвалентный уран, напротив, депонируется преимущественно в печени и селезенке (до 50%), в меньшей степени (до 20%) – в костях и почках.

При однократном пероральном (через воду и пищу) поступлении наиболее критическим органом в течение первых нескольких часов являются почки. Максимальное содержание урана в организме наблюдается через 3 часа. Затем в течение 4 суток идет накопление урана в скелете. Через 16 суток начинается медленное выведение урана из организма с полупериодом выведения 150-200 суток. В отдаленные сроки критическим органом становятся кости, которые содержат при этом более 90% всего депонированного в организме урана. 

При ингаляционном (через вдыхаемый воздух) поступлении соединений UO2+U3O8 полупериод выведения из лёгких составляет 118-150 суток, из почек (данные по почкам собаки) – 16 суток, из скелета – 450 суток.

Радиологическое действие любого радионуклида определяется энергией, которая может быть передана продуктами распада облучаемому объекту. При поверхностном контакте обеднённый уран является источником радиационной опасности как следствие дозы бета- и гамма-излучения, а дозы альфа-частиц полностью экранируются наружным слоем кожи человека. Ситуация изменяется, когда уран попадает внутрь организма человека. Радиологическое воздействие обеднённого урана в этом случае зависит как от путей его поступления в организм человека, так и от растворимости его химических соединений, потому что растворимые соединения быстро всасываются в кровь и разносятся по органам и тканям.

Помимо радиологического, обеднённый уран оказывает и химическое воздействие на организм человека. Считается, что токсичность химического элемента возрастает с увеличением атомной массы. Уран-238 как самый тяжёлый природный изотоп обладает высокой токсичностью. В клинике уранового отравления наряду с обширной патологией различных органов и систем ведущим является нарушение функции почек. В растворимой форме химическая токсичность урана становится определяющей для проявления дисфункции почек в тех случаях, когда поступление урана за год превышает установленные пределы. При ингаляционном воздействии различных соединений урана наблюдаются выраженные симптомы лёгочной патологии.

Отдельно необходимо рассматривать воздействие на организм человека аэрозолей из обеднённого урана, которые могут образовываться в ходе боевых действий при окислении, горении и высокотемпературном распылении металлического урана, причем источником высокой температуры могут выступать взрыв или пожар.

Вдыхание аэрозолей с обеднённым ураном может представлять серьезную угрозу для здоровья. Наиболее опасны наночастицы с размерами менее десятых долей микрометра. Они проникают в наиболее важную часть легких – альвеолы, которые выполняют основную дыхательную функцию, снабжая организм кислородом. Более 50% наночастиц, попавших в альвеолы, остаются там навсегда, выстилая поверхность и препятствуя нормальной работе легких. Растворимые наночастицы оказывают двойное действие: с одной стороны, они блокируют альвеолы, с другой – служат долговременным источником поступления в кровь растворимой токсичной части. 

Мнение МАГАТЭ 

Качественную и количественную оценку последствий воздействия обеднённого урана, применяемого в боеприпасах, предприняло международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ). Выводы, которые агентство в конечном итоге сделало, опубликованы на сайте МАГАТЭ по адресу https://www.iaea.org/topics/spent-fuel-management/depleted-uranium.

МАГАТЭ не считает обеднённый уран, попадающий в окружающую среду после применения боеприпасов с этим материалом, источником серьезной радиационной опасности, так как мощность эквивалентной дозы от уранового пенетратора составляет менее 2 мЗв/ч. При такой мощности дозы маловероятно, что длительный контакт с урановым пенетратором приведёт к ожогам кожи или иным радиационным эффектам.

На сайте МАГАТЭ не упоминается тот факт, что за 1 час контакта с пенетратором человек может получить дозу, которую он в среднем набирает от естественных радиоактивных источников за 1 год. Однако МАГАТЭ признает, что длительный контакт с урановым пенетратором может быть опасным, и предлагает информировать общественность стран, на территории которых применялись боеприпасы с обеднённым ураном, о нежелательности контактирования с найденными не попавшими в цель пенетраторами.

МАГАТЭ утверждает, что большая часть аэрозолей из обедненного урана образующихся при ударе пенетраторов по бронированной цели, оседает в течение нескольких минут после удара и в непосредственной близости от места поражения цели, хотя более мелкие частицы могут разноситься ветром на расстояние в несколько сотен метров.

Как только аэрозоли оседают на землю, частицы обеднённого урана соединяются с другими материалами и увеличиваются в размерах, становясь менее опасными для вдыхания. Потенциальный риск от вдыхания будет связан с материалом, который повторно взвешивается с земли под действием ветра или в результате деятельности человека, такой как вспашка. Однако со временем этот риск будет уменьшаться.

Растения будут поглощать обеднённый уран из почвы и воды, после чего этот уран будет попадать в организм домашнего скота. Но, уверено МАГАТЭ, биоаккумуляция урана в растениях и животных не очень высока. Иными словами, уран неэффективно транспортируется по пищевой цепи.

Пожалуй, наибольший риск МАГАТЭ видит от попадания обеднённого урана в грунтовые и питьевые воды. Такое возможно в результате коррозии не попавших в цель пенетраторов, в ходе которой металлический уран будет постепенно превращаться в оксид урана. На горизонте нескольких лет это явление может привести к повышению уровня растворения обедненного урана в грунтовых водах и питьевой воде.

Анализируя выводы, сделанные МАГАТЭ, необходимо учитывать, что полномочия агентства при изучении тех или иных проблем существенно ограничены интересами стороны или сторон, обратившихся к помощи МАГАТЭ. Основной упор при изучении последствий для человека от применения боеприпасов с обеднённым ураном МАГАТЭ в силу поставленной перед ним задачи сделало на радиационные последствия, которые действительно невелики. Практически за пределами изучения остались вопросы токсичности урана, а синергетические эффекты от одновременного воздействия радиации и токсичности урана вообще выпали из рассмотрения. 

Заключение 

Следуя логике В.В.Токаревского, можно утверждать, что радиационным воздействием обеднённого урана в крупноразмерной форме можно пренебречь, хотя Токаревский указывает на особый случай, связанный с попаданием в тело человека осколков пенетратора (неизвлекаемость мелких осколков может со временем вызвать у пострадавшего лучевую болезнь). 

В то же время ингаляционное поступление обеднённого урана в форме микро- и наночастиц представляет серьезную опасность, причем не только токсическую, но и радиологическую. В первую очередь в группе повышенного риска будут люди, находившиеся в замкнутом пространстве во время попадания туда снаряда с обеднённым ураном, но опасности может подвергаться в будущем и население территорий, на которых проходили боевые действия с использованием таких боеприпасов.

Коррозия пенетраторов не попавших в цель снарядов со временем может приводить к росту концентраций обедненного урана в грунтовых и питьевых водах, что потребует организации непрерывного и надежного контроля за состоянием водных ресурсов.

В целом же следует признать, что понимание в полной мере всех негативных последствий для человека и окружающей среды от бесконтрольного и масштабного применения боеприпасов с обедненным ураном на сегодняшний день отсутствует.

По этой причине до начала войны на Украине многие государства, включая входящие в Евросоюз, выступали за запрет применения боеприпасов с обеднённым ураном. К сожалению сегодня сиюминутные тактические соображения превалируют над здравым смыслом и заботой о будущих поколениях.