Экологическая безопасность. Защита территории и населения при чрезвычайных ситуациях
Если эту смесь (U-238 и Ри-239) поместить в активную зону, то при ее «сгорании» получится «оружейный» плутоний, так как произойдет обогащение природного урана. Эти циклы можно повторять несколько раз и получить электроэнергии в 40 раз больше, чем в реакторе на медленных нейтронах. К тому же Р-Р имеет значительно более высокий КПД по сравнению с реактором на медленных нейтронах. Он эффективней использует ядерное топливо, дает меньше РА отходов и работает при более низком давлении, то есть менее вероятна его разгерметизация («утечка»). Но ему присущ и серьезный недостаток: от воздействия быстрых нейтронов происходит «ослабление» металла (сталь набухает и становится хрупкой). Р-Р «всеядны»: только они способны перерабатывать любое ядерное топливо и отходы, уничтожать высвобождающийся при разоружении плутоний.
Один из основных лидеров в области разработки реакторов на быстрых нейтронах - ФЭИ (г. Обнинск). Его экспериментальный реактор БР-10 с давних пор является серьезным конкурентом знаменитому токамаку. ФЭИ имеет крупнейший в мире стенд для проведения исследований в области атомной энергетики.
Первый в мире промышленный Р-Р был построен в г. Шевченко. Это был БН-350, а на Белоярской АЭС с 1980 г. действует БН-600. Сейчас это единственный в мире реактор, способный превращать оружейный плутоний в электроэнергию. В 1994 г. на Южно-Уральской АЭС планировалось пустить первый из трех запланированных БН-800.
Опыт эксплуатации АЭС показал, что наиболее опасны водо-водяные двухконтурные реакторы - из-за «протечек» в результате дефектов используемого при строительстве материала, в местах соединения, в системе охлаждения, из-за коррозии в парогенераторе, ошибок персонала. Может быть нарушена герметичность стержней, а также их перегрев, в результате чего выделяющийся из воды водород способен взрываться. Не исключен разрыв реактора из-за огромного давления образовавшегося водяного пара с выбросом РА продуктов ядерной реакции. Серьезную опасность представляют и хранящиеся на АЭС в жидком состоянии РА отходы, так как гарантийный срок службы бетонных емкостей составляет 40 лет и на многих АЭС он близок к окончанию. РА отходы в тысячи раз вреднее урановой руды, поскольку представляют собой мельчайшую пыль, которая малейшим ветром разносится на огромные площади, заражая их на сотни лет и создавая там высокий уровень радиации.
Для хранения отходов применяют специализированные хранилища. Один реактор мощностью 1000 МВт ежегодно превращает 30 т уранового топлива в РА отходы. С 21 АЭС ФРГ ежегодно снимают 300 т использованных тепловыделяющих элементов. На 1986 г. в США хранил ось более 12 000 т отработанных тепловыделяющих элементов, а к 2000 г. их ожидается до 55 000 т.
Существует много способов захоронения РА отходов, но абсолютно надежного до сих пор не найдено. Только недавно отказались от закачки жидких РА отходов в глубокие скважины (испорчено много артезианских колодцев). Приходится отказываться от их затопления в морях Тихого, Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Не обеспечивается безопасность и в специальных хранилищах (могильниках, спецполигонах), построенных даже со строго определенным горизонтом грунта и представляющих весьма сложный инженерный комплекс. Контейнеры с РА отходами делают герметичными. Могильники требуют отчуждения огромной территории. В них же закладывают РА отходы от организаций. Отходы от реакторов ВР-400 направляются на переработку для извлечения урана или плутония, который возвращается в ЯТЦ. Остатки от регенерации хранят остеклованными в бетонных хранилищах.
Отправка РА отходов в глубины космоса тоже не выход: авария любой ракеты при выводе на орбиту приведет к распылению плутония, летальная доза которого составляет 0,01 г. Не менее опасны и «мирные» атомные взрывы для строительства газо- и нефтехранилищ, создания озер, поворота рек.
Основным поражающим фактором при аварии на РАОО, кроме пожаров и взрывов, является радиоактивное заражение. Радиоактивные вещества не имеют запаха, цвета, вкуса, не улавливаются органами чувств. Радиация - это результат изменения структуры атома, свойство атомных ядер самопроизвольно распадаться из-за внутренней неустойчивости и вызывать ионизацию среды. Различают несколько видов излучений, возникающих при распаде ядер.
α-частицы - поток ядер гелия. Их заряд +2, масса 4, то есть для микромира это очень тяжелая частица, которая быстро находит себе мишень. После ряда столкновений α-частица теряет энергию и захватывается каким-нибудь атомом. Их взаимодействие аналогично соударению бильярдных шаров или электрических зарядов. Внешнее облучение от таких частиц незначительно, но они крайне опасны при попадании внутрь организма.
β-частицы - поток электронов (позитронов), их заряд равен -1 (или +1), а масса в 7,5 тысячи раз меньше, чем у α-частицы. β-частице труднее найти мишень в облучаемой среде, так как она воздействует в основном только своим электрическим зарядом. Внешнее облучение при этом не велико ((3-частицы задерживаются оконным стеклом).
γ-излучение - это высокочастотное электромагнитное излучение. Поскольку полной защиты от него обеспечить невозможно, то используют экраны из материалов, способных ослаблять поток излучения. Если материал ослабляет поток в 2 раза, то говорят, что он обладает коэффициентом половинного ослабления. Именно этот коэффициент и используют на практике.
Протоны и пары протон-нейтрон воздействуют на облучаемую среду аналогично альфа-частицам.
Нейтроны - эти частицы, которые не имеют заряда, но, обладая огромной массой, способны нанести непоправимый вред при облучении организма. Они взаимодействуют только с ядрами атомов (процесс аналогичен столкновению двух бильярдных шаров). В результате нескольких таких столкновений нейтрон теряет энергию и захватывается одним из ядер облучаемого вещества.
Поражение организма из-за воздействия ионизирующих излучений зависит от энергии, которую радиоактивное излучение (РАИ) передает организму. Это и взято за основу при их измерении. Рассмотрим наиболее распространенные из таких единиц.
Рад - единица дозы РАИ, при которой грамм живого организма поглотил 100 эрг энергии. Единицей поглощенной дозы в СИ является один грей (Гр), при котором каждый килограмм облученного вещества поглощает энергию в один джоуль, то есть 1 Гр соответствует 100 рад. Так как выполнить замеры поглощенной дозы затруднительно, то часто используют другую единицу - рентген.
Рентген - это внесистемная единица экспозиционной (излученной) дозы. Определяется действием РАИ на воздух (он оказался для этого случая эквивалентом живой ткани), что приводит к ионизации, то есть появлению электрического заряда, который фиксируется с помощью измерительных приборов. Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность воздействия ИИ при общем равномерном облучении тела человека. 1 рентген - доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см3 сухого воздуха при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. создается 2,08х109 пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. В системе СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг). При этом один рентген равен 2,58-10-4 Кл/кг.
Степень РЗ местности характеризуется уровнем радиации (мощностью дозы) на данный момент времени, которая измеряется в Р/ч или рад/ч. Так, доза облучения 400 рад за 1 час приведет к тяжелому лучевому поражению, а та же доза, полученная за несколько лет, даст излечимое заболевание, то есть интенсивность облучения играет огромную роль. Лучевое поражение организма зависит от плотности потока облучения и его энергии (жесткости). Из-за распада продуктов радиации со временем происходит спад уровня радиации, который подчиняется закону РА распада:
Pt = P0 (t / t0)-1.2
где P0 - уровень радиации в момент аварии или взрыва t; Pt - уровень радиации в данный момент времени t.
О количестве РВ судят не по весу, а по его активности, то есть количеству распадающихся ядер вещества в единицу времени. За единицу измерения принимается 1 акт распада в секунду, в системе СИ это беккерель (Бк). Внесистемной единицей измерения активности является 1 кюри (Ки) - активность такого количества РВ, в котором происходит 37 млрд актов распада ядер атомов в секунду, то есть 1 Ки =3,7*1010 Бк. Поскольку со временем количество РА атомов уменьшается, то снижается и активность РВ, то есть
Ct = C0e-λt = C0e-0,693t/T
где Ct - активность РВ через заданное время t; C0 - активность вещества в начальный момент t0; λ и Т - постоянная распада и период полураспада РВ.
Один из основных лидеров в области разработки реакторов на быстрых нейтронах - ФЭИ (г. Обнинск). Его экспериментальный реактор БР-10 с давних пор является серьезным конкурентом знаменитому токамаку. ФЭИ имеет крупнейший в мире стенд для проведения исследований в области атомной энергетики.
Первый в мире промышленный Р-Р был построен в г. Шевченко. Это был БН-350, а на Белоярской АЭС с 1980 г. действует БН-600. Сейчас это единственный в мире реактор, способный превращать оружейный плутоний в электроэнергию. В 1994 г. на Южно-Уральской АЭС планировалось пустить первый из трех запланированных БН-800.
Опыт эксплуатации АЭС показал, что наиболее опасны водо-водяные двухконтурные реакторы - из-за «протечек» в результате дефектов используемого при строительстве материала, в местах соединения, в системе охлаждения, из-за коррозии в парогенераторе, ошибок персонала. Может быть нарушена герметичность стержней, а также их перегрев, в результате чего выделяющийся из воды водород способен взрываться. Не исключен разрыв реактора из-за огромного давления образовавшегося водяного пара с выбросом РА продуктов ядерной реакции. Серьезную опасность представляют и хранящиеся на АЭС в жидком состоянии РА отходы, так как гарантийный срок службы бетонных емкостей составляет 40 лет и на многих АЭС он близок к окончанию. РА отходы в тысячи раз вреднее урановой руды, поскольку представляют собой мельчайшую пыль, которая малейшим ветром разносится на огромные площади, заражая их на сотни лет и создавая там высокий уровень радиации.
Для хранения отходов применяют специализированные хранилища. Один реактор мощностью 1000 МВт ежегодно превращает 30 т уранового топлива в РА отходы. С 21 АЭС ФРГ ежегодно снимают 300 т использованных тепловыделяющих элементов. На 1986 г. в США хранил ось более 12 000 т отработанных тепловыделяющих элементов, а к 2000 г. их ожидается до 55 000 т.
Существует много способов захоронения РА отходов, но абсолютно надежного до сих пор не найдено. Только недавно отказались от закачки жидких РА отходов в глубокие скважины (испорчено много артезианских колодцев). Приходится отказываться от их затопления в морях Тихого, Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Не обеспечивается безопасность и в специальных хранилищах (могильниках, спецполигонах), построенных даже со строго определенным горизонтом грунта и представляющих весьма сложный инженерный комплекс. Контейнеры с РА отходами делают герметичными. Могильники требуют отчуждения огромной территории. В них же закладывают РА отходы от организаций. Отходы от реакторов ВР-400 направляются на переработку для извлечения урана или плутония, который возвращается в ЯТЦ. Остатки от регенерации хранят остеклованными в бетонных хранилищах.
Отправка РА отходов в глубины космоса тоже не выход: авария любой ракеты при выводе на орбиту приведет к распылению плутония, летальная доза которого составляет 0,01 г. Не менее опасны и «мирные» атомные взрывы для строительства газо- и нефтехранилищ, создания озер, поворота рек.
Основным поражающим фактором при аварии на РАОО, кроме пожаров и взрывов, является радиоактивное заражение. Радиоактивные вещества не имеют запаха, цвета, вкуса, не улавливаются органами чувств. Радиация - это результат изменения структуры атома, свойство атомных ядер самопроизвольно распадаться из-за внутренней неустойчивости и вызывать ионизацию среды. Различают несколько видов излучений, возникающих при распаде ядер.
α-частицы - поток ядер гелия. Их заряд +2, масса 4, то есть для микромира это очень тяжелая частица, которая быстро находит себе мишень. После ряда столкновений α-частица теряет энергию и захватывается каким-нибудь атомом. Их взаимодействие аналогично соударению бильярдных шаров или электрических зарядов. Внешнее облучение от таких частиц незначительно, но они крайне опасны при попадании внутрь организма.
β-частицы - поток электронов (позитронов), их заряд равен -1 (или +1), а масса в 7,5 тысячи раз меньше, чем у α-частицы. β-частице труднее найти мишень в облучаемой среде, так как она воздействует в основном только своим электрическим зарядом. Внешнее облучение при этом не велико ((3-частицы задерживаются оконным стеклом).
γ-излучение - это высокочастотное электромагнитное излучение. Поскольку полной защиты от него обеспечить невозможно, то используют экраны из материалов, способных ослаблять поток излучения. Если материал ослабляет поток в 2 раза, то говорят, что он обладает коэффициентом половинного ослабления. Именно этот коэффициент и используют на практике.
Протоны и пары протон-нейтрон воздействуют на облучаемую среду аналогично альфа-частицам.
Нейтроны - эти частицы, которые не имеют заряда, но, обладая огромной массой, способны нанести непоправимый вред при облучении организма. Они взаимодействуют только с ядрами атомов (процесс аналогичен столкновению двух бильярдных шаров). В результате нескольких таких столкновений нейтрон теряет энергию и захватывается одним из ядер облучаемого вещества.
Поражение организма из-за воздействия ионизирующих излучений зависит от энергии, которую радиоактивное излучение (РАИ) передает организму. Это и взято за основу при их измерении. Рассмотрим наиболее распространенные из таких единиц.
Рад - единица дозы РАИ, при которой грамм живого организма поглотил 100 эрг энергии. Единицей поглощенной дозы в СИ является один грей (Гр), при котором каждый килограмм облученного вещества поглощает энергию в один джоуль, то есть 1 Гр соответствует 100 рад. Так как выполнить замеры поглощенной дозы затруднительно, то часто используют другую единицу - рентген.
Рентген - это внесистемная единица экспозиционной (излученной) дозы. Определяется действием РАИ на воздух (он оказался для этого случая эквивалентом живой ткани), что приводит к ионизации, то есть появлению электрического заряда, который фиксируется с помощью измерительных приборов. Экспозиционная доза характеризует потенциальную опасность воздействия ИИ при общем равномерном облучении тела человека. 1 рентген - доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 см3 сухого воздуха при температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. создается 2,08х109 пар ионов, несущих одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака. В системе СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг). При этом один рентген равен 2,58-10-4 Кл/кг.
Степень РЗ местности характеризуется уровнем радиации (мощностью дозы) на данный момент времени, которая измеряется в Р/ч или рад/ч. Так, доза облучения 400 рад за 1 час приведет к тяжелому лучевому поражению, а та же доза, полученная за несколько лет, даст излечимое заболевание, то есть интенсивность облучения играет огромную роль. Лучевое поражение организма зависит от плотности потока облучения и его энергии (жесткости). Из-за распада продуктов радиации со временем происходит спад уровня радиации, который подчиняется закону РА распада:
Pt = P0 (t / t0)-1.2
где P0 - уровень радиации в момент аварии или взрыва t; Pt - уровень радиации в данный момент времени t.
О количестве РВ судят не по весу, а по его активности, то есть количеству распадающихся ядер вещества в единицу времени. За единицу измерения принимается 1 акт распада в секунду, в системе СИ это беккерель (Бк). Внесистемной единицей измерения активности является 1 кюри (Ки) - активность такого количества РВ, в котором происходит 37 млрд актов распада ядер атомов в секунду, то есть 1 Ки =3,7*1010 Бк. Поскольку со временем количество РА атомов уменьшается, то снижается и активность РВ, то есть
Ct = C0e-λt = C0e-0,693t/T
где Ct - активность РВ через заданное время t; C0 - активность вещества в начальный момент t0; λ и Т - постоянная распада и период полураспада РВ.
Авторы сайта не несут отвественности за данный материал и предоставляют его исключительно в ознакомительных целях