РАДИОАКТИВНЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ. ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ

C ядерными излучениями и искусственными радионуклидами связаны главные опасности, сопутствующие ядерной технике. Вместе с тем они находят применение во многих областях техники, сельского хозяйства, медицины, в научных исследованиях.

Средняя концентрация урана в земной коре выше 10-6, тория примерно втрое больше. Общее их количество более 1015 т, а радиоактивность - около 1016 Ки. Вместе с другими источниками (космические лучи, 40 К) они создают на поверхности Земли природный радиационный фон на уровне 0,14 мкзв, увеличенный в некоторых местах на порядок и более, в том числе за счет выхода и накопления в помещениях газообразного радона.

Кроме ядерных взрывов техногенное возмущение природного радиационного уровня вызывается добычей урана (в будущем, возможно и тория) и работой ядерных реакторов и сопутствующих им производств, включая их отходы. Ресурсы урана в достаточно богатых месторождениях с концентрацией металла в руде выше 10-3 оцениваются по масштабу в 107 т, и добыча урана в следующем веке едва ли выйдет за эти пределы.

окальные нарушения уровня активности связаны с образованием «хвостов» при извлечении урана из руды. Уровень активности «хвостов» при оставлении в них долгоживущих 230Th, 226Ra, 231Pa снижается мало.

В отличие от урана, 232Th не имеет долгоживущих продуктов распада.

Значительно большей оказывается искусственная радиоактивность, производимая ядерными реакторами, главным образом, в результате ядерных реакций, вызываемых нейтронами. Небольшой «вклад» дают и реакции под действием жесткого у-излучения, а-частиц, а при использовании ускорителей - и протонов высоких энергий.

В реакторе мощностью 1 ГВт (эл) происходит в секунду примерно 1020 делений и рождается около 3*1020 нейтронов и 2*1020 осколков деления, большая часть которых радиоактивна и порождает цепочки B-распадов. К образованию цепочек радионуклидов приводит и поглощение нейтронов U и другими компонентами топлива и конструкций реактора. Максимальная оценка радиоактивности реактора, исходящая из условий равновесия, приводит к величине более 1010 Ки, а без учета наиболее короткоживущих нуклидов - более 109 Ки.


При длительной выдержке извлеченных из реактора продуктов деления активность определяется наиболее долгоживущими из них, не достигающими равновесия при работе реактора.

После выдержки в течение t лет, значительно превышающей время облучения топлива в реакторе, активность продукта деления х с

Следующие цепочки превращений являются важными примерами образования в реакторах широкого спектра актиноидных радионуклидов:

Облучение нейтронами приводит к активации конструкционных материалов и других компонентов реакторов (см. п. 1.3.4).

Наведенная в конструкциях реактора радиоактивность, хотя и более низкая в сравнении с продуктами деления, обычно в пределах 106 Ки, создает проблемы при ремонте или демонтаже оборудования и обращении с отходами.

Радикально снизить радиационную опасность позволят термоядерные реакторы, в особенности при использовании безнейтронных и бестритиевых реакций синтеза.

Тритий и активация конструкций нейтронами делают уровень радиоактивности дейтерий-тритиевого реактора достаточно высоким, хотя исключение продуктов деления и актиноидов значительно снижает радиационную опасность по сравнению с реакторами деления.

Активность трития 104 Ки/г. В камере термоядерного реактора его количество невелико, но в воспроизводящем бланкете, конструкциях, системе очистки рабочего газа и подготовки топлива к инжекции в камеру накапливаются количества трития масштаба 1-2 кг с общей активностью более 107 Ки. В реакторе мощностью 1 ГВт (эл.) происходит примерно 1021 реакций синтеза в секунду и рождается столько же нейтронов. Поглощение 1 % нейтронов в конструкциях с активацией материалов может привести к образованию равновесной активности более 108 Ки. Но в отличие от реакторов деления подбором материалов, малоактивируемых или с короткоживущими продуктами активации, радиационная опасность при ремонтных работах, в авариях и при обращении с отходами может быть значительно снижена.

При оценке радиационной опасности образующихся в реакторах радионуклидов и сравнении их между собой необходимо учитывать, кроме выраженной в Ки интенсивности распадов, вид и энергию распада и химические свойства элементов, влияющие на их поведение в организме. Учитывающие эти факторы допустимые концентрации некоторых радионуклидов в воде и воздухе приведены в табл. 1.3.1.

1.3.1. Допустимые концентрации (ДК) некоторых радионуклидов (Ки/л)


ПОДЕЛИСЬ!