Задать вопрос юристу

Радиоактивные продукты реакции деления. 

  Процесс выделения ядерной энергии в активной зоне реактора сопровождается образованием и накоплением радиоактивных продуктов деления, которые представляют собой смесь (в настоящее время идентифицировано примерно 650 радионуклидов).
Основная их часть является Р~, у-излучателями.

При облучении ядерного топлива в реакторе происходит два конкурирующих процесса. Первый включает образование новых радионуклидов за счет деления ядер урана-235. Второй, протекающий одновременно с первым, является процессом радиоактивного распада.
В начальный период облучения процесс накопления является преобладающим, и поэтому суммарная активность продуктов деления в реакторе быстро увеличивается.
В дальнейшем в активной зоне реактора происходит постепенное выравнивание скоростей процессов образования и распада для ряда продуктов деления.
Время достижения равновесного состояния для каждого радионуклида различно и определяется, кроме других причин, в основном периодом его полураспада. Например, для 131I (T1/2 = 8 сут) равновесное состояние достигается примерно через 80 сут после начала облучения топлива и составляет для РБМК-1000 около 40 МКи. При этом очевидно, что время достижения такого равновесия будет тем больше, чем больше период полураспада радионуклида.
Активность каждого радионуклида на различное время облучения приводится в специальных справочниках [15].
Для оценки радиационной опасности ЯР необходимо знать суммарную активность продуктов деления, находящуюся в нем на момент аварии. Суммарную активность продуктов деления за время т непрерывной работы твэла в активной зоне, называемую компанией, можно оценить, используя эмпирическую формулу

где WT - тепловая мощность реактора.
Стандартная кампания основных отечественных реакторов РБМК и ВВЭР после вывода их в стандартный режим работы составляет, как правило, 3 года (1095 сут). При этом активность продуктов деления в реакторе за это время составляет около 70 % активности, накопленной бы в реакторе при бесконечной кампании.
После останова реактора, а также аварии или разрушения, активность накопленных в нем радионуклидов начинает уменьшаться в соответствии с законом радиоактивного распада с учетом радиоактивных цепочек.

Вклад каждого изотопа в суммарную активность продуктов деления определяется в основном его независимым выходом, т.е. вероятностью его образования при делении ядра урана-235, а также периодом его полураспада.
В работе [15] представлено интегральное и дифференциальное распределение радионуклидов, образующихся в реакторе, по периодам их полураспада.
Из данных, представленных в работе, следует, что около 80 % всех радионуклидов, образующихся в ядерных энергетических реакторах, имеет период полураспада до одних суток. Анализ динамики накопления радионуклида в ЯР позволяет сделать вывод, что данный радионуклид достигает своего равновесия за время, равное примерно 10 периодам полураспада. Следовательно, в течение 10 сут 80 % радионуклидов (РН) достигнут своего равновесного состояния. За это время в ЯР накопится около 50 % активности, нарабатываемой за трехлетнюю кампанию.
Отсюда следует, что дальнейшее увеличение суммарной активности продуктов деления в реакторе будет происходить за счет долгоживущих радионуклидов.
Небезынтересно сравнить относительное содержание долгоживущих радионуклидов в смеси продуктов деления ядерного взрыва и ядерного реактора (табл. 2.8).
Таблица 2.8

Радионуклид

Относительное количество РН в смеси ПД, %

Ядерный взрыв

ЯЭР при кампании

1 год

2 года

3 года

90Sr

4,0 • 10-5

0,03

0,06

0,08

95Zr

7,0 • 10-3

0,41

0,35

0,31

о
On
?

5,0 • 10-3

0,68

0,64

0.62

131I

1,2 • 10-3

0,66

0,62

0,60

137Cs

4,1 • 10-3

0,03

0,06

0,09

144Ce

1,5 • 10-3

0,3

0,23

0,19

Из приведенных данных следует, что по приведенным изотопам увеличение относительного содержания в смеси долгоживущих
106

продуктов деления ядерного реактора по сравнению с ядерным взрывом составляет тысячи раз, что и обусловливает более быстрый спад активности продуктов деления ядерного взрыва.

Радиохимические заводы и предприятия по переработке и захоронению радиоактивных отходов. На этих предприятиях проводится переработка радиоактивных отходов атомной промышленности, выделение урана и плутония из отработанных твэлов, а также продуктов деления урана, которые могут быть использованы в качестве источников излучения.
В настоящее время на радиохимических заводах широко применяется пурэкс-процесс, основанный на последовательной экстракции осколков деления, урана и плутония из переработанного топлива.
Пурэкс-процесс включает два цикла экстракционной очистки. В первом происходит разделение урана и плутония и их первоначальная очистка от основной массы продуктов деления. Во втором цикле уран и плутоний раздельно подвергаются дальнейшей очистке от осколочной активности.
Причиной радиоактивного загрязнения природной среды при переработке радиоактивных отходов могут быть аварии, связанные с нарушением технологического процесса.
В зависимости от стадии, на которой произошло нарушение технологии, радиоактивное загрязнение будет характеризоваться либо высокоактивными продуктами деления, как в случае аварии на НПО «Маяк» в 1957 г., либо a-активными изотопами урана и плутония с незначительными добавками продуктов деления, как в случае аварии на Северском химическом комбинате (СХК) в апреле 1993 г.
В табл. 2.9 дан радионуклидный состав аварийного выброса при авариях на радиохимических заводах (PX3).
Из приведенных данных видно, что содержание долгоживущих изотопов стронция-90 и цезия-137 в выбросе в процентном отношении невелико, однако в абсолютном значении активность их может составлять сотни и тысячи кюри. Поэтому эти радионуклиды в связи с их весьма большим периодом полураспада определяют долговременное загрязнение территории и вносят основной вклад в облучение населения.
Таблица 2.9

Радионуклид

Т1/2

Содержание в смеси, %

НПО «Маяк»

СХК

144Ce + 144Pr

282 сут

59

lt; 1

106Ru + 106Rh

Зб8 сут

-

35

90Sr + 90Y

28 лет

5

lt; 1

95Zr + 95Nb

б5 сут

21,8

62

147Pm

2,6 лет

7,3

-

137Cs

30 лет

lt; 1

lt; 1

239Pu

2,4 • 104 лет

-

79*

234U

2,4 • 105 лет

-

12*

238U

4,5 • 109 лет

-

9*

* Процентный состав проводится относительно a-активных радионуклидов.
<< | >>
Источник: Е.А. Крамер- Агеев, В.В. Костерев, И.К. Леденев, С.Г. Михеенко, Н.Н. Могиленец, Н.И. Морозова, С.И. Хайретдинов. Основы безопасности жизнедеятельности: учебное пособие. 2007

Еще по теме Радиоактивные продукты реакции деления. :

  1. Приложение 6. «Калиевая» радиоактивность продуктов питания
  2. НЕЗАКОННОЕ ОБРАЩЕНИЕ С ЯДЕРНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ ИЛИ РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ (ст. 220 УК РФ).
  3. Работа с радиоактивными веществами
  4. Контроль радона и радиоактивных газов
  5. 13.3. Деление риска
  6. ХИЩЕНИЕ ИЛИ ВЫМОГАТЕЛЬСТВО ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЛИ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ (ст. 221 УК РФ).
  7. РАЗМНОЖЕНИЕ ДЕЛЕНИЕМ
  8. Деление Библии
  9. Книга I ДЕЛЕНИЕ СВЕТСКИХ ДЕЛ
  10. Традиционное деление философии
  11. 3. О ДЕЛЕНИИ МИРА НА ТРИ ЧАСТИ И О ПЕРВОЙ ИЗ НИХ, НАЗЫВАЕМОЙ АЗИЕЙ
  12. Честная реакция
  13. Тема 4. Акция — реакция
  14. Кратковременные реакции на среду
  15. Реакции хозяе
  16. Продукт
  17. Рента продуктами