Все ли потеряно? Загрязнение древесины радионуклидами

12.10.2018

Постоянное уменьшение в европейской части страны запасов традиционно используемой в качестве сырья древесины хвойных и твердолиственных пород обуславливает необходимость поиска новой сырьевой базы. Для изготовления пиломатериалов в том числе могут быть использованы леса, подвергшиеся радиоактивному загрязнению.

МАСШТАБ ПРОБЛЕМЫ
В 15 областях площадь земель лесного фонда, загрязненных цезием-137 при аварии на Чернобыльской АЭС, составляет 982,6 тыс. га. Такие леса занимают значительную часть лесного фонда в европейской части России.

В зонах с плотностью загрязнения почвы цезием-137 свыше 5 Ки/м2 находится почти 40 % площади загрязненных лесов. В Брянской области загрязнено 171 тыс. га лесного фонда, а в Белгородской – 15,4 тыс. га. Значительную часть из них (более 45 %) занимают средневозрастные леса, что обуславливает их высокую пожароопасность. Вследствие этого возникает большая угроза вторичного радиоактивного загрязнения прилегающих территорий. Загрязненные леса нуждаются в проведении противопожарных и лесозащитных мероприятий: санитарных рубках, создании противопожарных разрывов, разрубках и расчистках квартальных просек, устройстве дорог противопожарного назначения и т. д.

Уровень радиоактивного загрязнения регламентируется в нормативной документации двумя основными «долгоживущими» продуктами деления – стронцием-90 и цезием-137. Основными факторами, определяющими накопление этих загрязняющих компонентов в древесине, являются видовая принадлежность, условия произрастания деревьев и биологическая доступность радионуклидов. Загрязненность древесины техногенными радионуклидами зависит от плотности загрязнения почвы цезием-137. Для сосны при одном и том же диапазоне изменения плотности загрязнения почвы этим радиоизотопом интенсивнее всего его концентрация нарастает в лубе, менее всего она изменяется в древесине. В противоположность сосне, для ели с изменением плотности загрязнения почвы интенсивнее всего возрастает концентрация цезия-137 в древесине и менее всего – в коре.

СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ
При облучении древесины происходит некоторое снижение ее физико-механических показателей. Однако при исследовании древесины, произрастающей на территории с загрязнениями свыше 40 Ки/м2, установлено, что ограничения на ее использование будут определяться только содержанием в них радионуклидов.

По степени убывания обычно образуется следующий ряд: береза, дуб, осина, ольха, сосна. Древесина сосны может использоваться без ограничений при плотности загрязнения до 15 Ки/м2. В исследованиях Т. В. Мащенко (кандидат сельскохозяйственных наук, до цент Брянского государственного инженерно-технологического университета) по использованию древесины в строительном комплексе в зависимости от условий произрастания деревьев на радиоактивно загрязненных территориях установлена величина удельной активности цезия-137 в древесине для различных зон ствола (табл. 1).

Величина удельной активности цезия-137 в древесине для различных зон ствола.jpg

Свойства древесины меняются,
но ее использование возможно

Из таблицы видно, что загрязненность ствола дерева с удалением от поверхности снижается. После удаления коры и двухсантиметрового слоя такую древесину возможно перерабатывать, чтобы получить строительные материалы с содержанием радионуклидов на допустимом уровне.


В полученных пиломатериалах допустимая удельная активность стронция-90 должна быть не более 2300 Бк/кг, цезия-137 – не более 190 Бк/кг.


ПЕРЕРАБОТКА? ВОЗМОЖНА!
Наиболее приемлемым способом переработки загрязненной древесины является получение обрезных пиломатериалов. При этом производится удаление периферийной части с бóльшим уровнем радиоактивности из необрезного пиломатериала. Для этого предлагается использовать устройство, содержащее механизм подачи, два однопильных станка для последовательной обрезки по каждой из кромок и направляющие для перемещения пиломатериалов параллельно обрезаемым кромкам.

На рисунке показана схема получения обрезных пиломатериалов. В исходном положении пиломатериал (1) прижат к одной из направляющих (2). При подаче пиломатериала вдоль направляющей (2) пила (3) обрезает загрязненную радионуклидами полосу (4). Обрезка пиломатериала с противоположной стороны производится аналогичным образом.

Схема-Радионуклиды.jpg

Схема получения обрезных пиломатериалов из загрязненной радионуклидами древесины:

а – первый проход;
б – второй проход;
1 – необрезной пиломатериал;
2 – направляющая;
3 – пила;
4 – загрязненная радионуклидами полоса

Схема получения обрезных пиломатериалов из загрязненной радионуклидами древесины-2.jpg

Последовательная обрезка параллельно кромке сначала с одной стороны, затем с другой позволяет получить обрезные пиломатериалы, не загрязненные радионуклидами, причем процесс обрезки может быть механизирован и выполняться без перенастройки оборудования. Новизна технического решения на устройство для получения обрезных пиломатериалов из необрезных подтверждена патентом РФ на полезную модель № 105854.

Наиболее загрязненная радионуклидами часть древесного ствола (кора и двухсантиметровый слой) должна удаляться непосредственно на лесосеке, чтобы исключить перенос радиоактивных элементов на незагрязненные территории. Для этого можно применять мобильные окорочные станки с приводом от дизельных или бензиновых двигателей, например, станок ВК-16 с приводом от трактора для окорки древесины диаметром от 6 до 36 см. Образующиеся при этом радиоактивно загрязненные отходы необходимо оставлять на месте обработки в специально подготовленных траншеях.

НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В соответствии с СП 2.6.1.759-99 «Допустимые уровни содержания цезия-137 и стронция-90 в продукции лесного хозяйства» полученные пиломатериалы возможно в дальнейшем использовать в конструкциях, мало соприкасающихся в процессе эксплуатации с человеком, – например, в обрешетке крыши, если величина допустимого уровня содержания це-зия-137 и стронция-90 составляет, соответственно, не более 370 Бк/кг и 5200 Бк/кг.

Несмотря на то, что при облучении древесины происходит некоторое снижение ее физико-механических показателей, при использовании древесины, произрастающей на территории с загрязнением свыше 40 Ки/м2, ограничения на ее применение будут определяться только содержанием в них радионуклидов.

При соответствующей обработке использование подобной древесины безопасно для гражданского строительства
Таким образом, наиболее приемлемым способом переработки загрязненной радионуклидами древесины является получение обрезных пиломатериалов, которые могут быть использованы в строительстве жилых помещений и домов: для изготовления бруса и бревен, досок половых и потолочных, балок, стропил и перекрытий, дверных и оконных рам и других изделий, при допустимом уровне содержания цезия-137 и стронция-90.

Александр Лукаш доцент, к. т. н.



Оцените материал:
Читайте также в рубрике