Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 186

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Главная опасность ядерных реакторов с точки зрения радиа­ ционной безопасности состоит в потенциальной вероятности ава­ рийных ситуаций, которая хотя и очень мала, но существует.

Аварии ядерных реакторов могут быть вызваны разрушением контура теплоносителя, что может привести к выбросу в окру­ жающую среду радиоактивного теплоносителя; разрушением оболочки твэлов, что вызовет утечку продуктов деления; рас­ плавлением активной зоны, избытком реактивности, что может привести к полному разрушению реактора. В последнем случае возникает угрожающая ситуация с тяжелыми последствиями, близкими к последствиям взрыва атомной бомбы. Радиологиче­ ские службы в такой ситуации должны действовать по условиям стихийного бедствия. Значительная территория земель, находя­ щихся в сельскохозяйственном пользовании, загрязнится про­ дуктами деления урана. Состав этих продуктов и уровень их активности будут зависеть от мощности реактора, его преды­ стории и других условий.

 

 

Т а б л и ц а 10.4

Критерии поражения населения и защитные мероприятия

при авариях

ядерного реактора

 

 

Полное высвобожде­

Полное высвобожде­

Критерии

ние летучих продук­

ние продуктов деле­

тов деления.

 

ния. к ю р и / ( м 3‘ С е к )

к ю р и / (ж5- с е к )

Категория

А. Летальное облучение Б. Вероятное заболевание

В. Вероятности заболевания нет, но ущерб может быть

Г. Поражение населения или мате­ риальный ущерб отсутствуют

Зона

I. Необходима срочная (в течение 12 ч) эвакуация населения

II.Необходима эвакуация

III.Строгое ограничение при обработ­ ке почвы, по возможности времен­ ная эвакуация, ограничение работ вне помещений

IV. Вероятное уничтожение растущих посевов, ограничение земледелия на первый год

V . Материальный ущерб практически отсутствует

>400 90—400 10— 90

>10

к ю р и / м 2

> 0 ,2

10-2

10-3— 10-2

о

7

0

ео

1

1

> 10_ 4

>350 80—350 10—80

>10

к ю р и / м г

>0,1

 

 

0,1

 

 

сГ 1 !N 1

 

о

 

 

о 1 W 1^

О

м

 

 

1

> 1 0 - 3

Эйзенбад М. Радиоактивность внешней сре цы. М., Атомиздат, 1967.

334


Задача службы сельскохозяйственной радиологии заклю­ чается в оценке радиационной ситуации: определение степени загрязненности территории, сельскохозяйственной продукции, состава радиоактивных загрязнений и разработка плана сроч-

Рис. 10.1. Динамика активности продуктов деления после ос­ тановки реактора, проработавшего в течение продолжитель­ ного времени.

ных и длительных мероприятий по ликвидации последствий радиоактивного загрязнения сельскохозяйственной местности.

Состав основных радиоактивных нуклидов в продуктах деле­ ния и их динамики после остановки реактора, работавшего в течение продолжительного времени, показаны на рис. 10.1. В табл. 10.4 приведены ориентировочные критерии поражения

335

населения и аварийные мероприятия, которые необходимо про­ водить на зараженной местности, в том числе и мероприятия службы сельскохозяйственной радиологии, в зависимости от уровня загрязнения.

Р еген ерац и я я д е р н о г о го р ю ч е го . Отработанные твэлы посту­ пают на предприятия регенерации ядерного горючего, где про­ изводят выделение урана и плутония, а также продуктов деле­ ния урана, которые в дальнейшем могут быть использованы в качестве источников излучения, радиоактивных индикато­ ров и т. п. Радиоактивные изотопы — продукты деления урана получают, как правило, в форме без носителя, что, в частности, важно для радиоиндикаторных исследований.

Предприятия регенерации ядерного горючего — очень слож­ ные дорогостоящие предприятия. Их высокая стоимость обус­ ловлена большими затратами на сооружение защиты, обеспечи­ вающей радиационную безопасность производства.

Несмотря на соблюдение всех мер радиационной безопасно­ сти, предприятия регенерации ядерного горючего являются также источниками радиоактивного загрязнения внешней среды. Они систематически сбрасывают сточные радиоактивные воды, хотя и в пределах допустимых концентраций. Следовательно, в окружающей местности неизбежно могут накапливаться радио­ активные загрязнения, и уровень этих загрязнений необходимо тщательно контролировать.

Особые трудности вызывает очистка выходящих газов от 13Ч.

Некоторые количества 1311 все-таки попадают в атмосферу, и 1311 становится основным изотопом, загрязняющим окружаю­ щую местность вблизи предприятий регенерации ядерного го­ рючего.

М е ст а за х о р о н е н и я р а д и о а к т и в н ы х о т х о д о в . Атомная техни­ ка породила сложную проблему удаления радиоактивных от­ ходов. У нас нет возможности рассматривать проблему захоро­ нения радиоактивных отходов, и мы рассмотрим ее только с точки зрения потенциальной радиационной опасности мест за­ хоронения радиоактивных отходов.

Дело в том, что в те годы, когда проблема еще только воз­ никла, радиоактивные отходы, в том числе и высокоактивные жидкие и твердые, захоронили -непосредственно в грунт на раз­ ную глубину, откуда они могли попасть в окружающую среду. В настоящее время разработаны безопасные способы захоро­ нения радиоактивных отходов.

Основным источником высокоактивных отходов являются предприятия по переработке ядерного горючего. Эти отходы хранят в специальных местах при условиях, обеспечивающих полную безопасность и невозможность их рассеяния в окру­ жающей среде. Среднеактивные отходы захороняют в центра­ лизованные могильники. В ряде стран радиоактивные отходы

336


помещают в емкости и сбрасывают в океан. Этот способ не гарантирует радиационной безопасности. В результате корро­ зии емкостей радионуклиды могут попасть в морскую воду, что приведет к загрязнению морской флоры и фауны.

Оценивая состояние рассматриваемой проблемы в нашей стране, следует сказать, что места захоронения радиоактивных отходов не могут быть источником загрязнения сельскохозяй­ ственных территорий. Однако служба сельскохозяйственной радиологии должна взять под контроль места захоронения ра­ диоактивных отходов, сброшенных до 1960 г., так как они могут стать источником радиоактивного загрязнения сельскохозяйст­ венных земель.

И сп о л ь зо в а н и е р а д и о а к т и в н ы х и з о т о п о в в м и р н ы х целях.

Радиоактивные изотопы в качестве закрытых источников иони­ зирующих излучений широко используют в промышленности, медицине и сельском хозяйстве.

Такая форма источников излучений гарантирует их безопас­ ность с точки зрения невозможности попадания радиоактивных изотопов в окружающую среду. Правда, в последнее время по­ явилась опасность радиоактивного загрязнения среды в связи с использованием изотопных источников ядерной энергии в кос­ мических исследованиях и астронавтике. При запуске ракет-но­ сителей, а также при посадке спутников и космических кораб­ лей возможны аварийные ситуации, когда изотопный источник может разрушиться и находящийся в нем радиоактивный изо­ топ (90Sr, 238Pu и др.) может стать источником загрязнения окружающей среды.

Однако наибольшее загрязнение окружающей среды будет создавать сеть радиоизотопных лабораторий, занимающихся использованием радиоактивных изотопов в открытом виде для научных и производственных целей. Хотя все работы с радио­ активными веществами в открытом виде необходимо проводить при строгом соблюдении соответствующих правил радиацион­ ной безопасности и строго контролироваться местной службой радиационной безопасности, а также санитарными органами (служба медицинской радиологии), однако сбросы радиоактив­ ных отходов в сточные воды, даже при концентрациях, меньших СДК, с течением времени будут приводить к постоянному на­ коплению радиоактивных нуклидов в биогеосфере.

Здесь, как и во многих других случаях, приходится взвеши­ вать риск (опасность) с материальными выгодами, которые приобретает человечество от использования атомной техники.

При надлежащем строгом радиологическом контроле среды можно регулировать уровень загрязнения внешней среды. В этом состоит одна из задач службы сельскохозяйственной ра­ диологии.

Л о к а л ь н ы е р а д и о а к т и в н ы е за грязн ен и я п о сл е я д е р н ы х в з р ы ­ в о в . В задачу данного курса не входит рассмотрение военно­

337


технических аспектов последствий ядерных взрывов. Эти во­ просы рассматриваются в курсе гражданской обороны. Рассмот­ рим только вопрос о ядерных взрывах как источнике радио­ активных загрязнений и о задачах службы сельскохозяйствен­ ной радиологии.

Рис. 10.2. Выход основных продуктов деления при взрыве ядерной бомбы.

Масштаб и уровень локальных радиоактивных загрязнений после ядерного взрыва зависит от многих факторов: от типа ядерной бомбы или снаряда, мощности, топографических усло­ вий местности, от места взрыва бомбы (в воде, воздухе, на суше) и метеорологических условий.

Выход основных долгоживущих продуктов деления при взры­ ве мегатонной бомбы с урановым запалом представлен на рис. 10.2. Это продукты деления 235U и 239Ри, образующиеся под действием медленных нейтронов, и 238U, образующиеся под

338

действием быстрых нейтронов. Как видно, количество относи­ тельно долгоживущих радионуклидов сначала нарастает, а затем, достигнув максимума, уменьшается. Это объясняется тем, что в момент взрыва первоначальная смесь продуктов деления содержит более 200 изотопов 35 элементов, но большинство первичных продуктов деления имеют очень малый период полу­ распада. Почти каждый из них является родоначальником цепочки распада (искусственные радиоактивные семейства). Например:

°«K r -^ -^ 90Rb

2,7 ...“I s0Sr

90Y

90Zr (стаб).

P-

Р-

 

Р~

Отсюда видно, что в течение некоторого времени происходит на­ копление долгоживущего 90Sr, который является «правнуком» короткоживущего 90Кг. Некоторое количество его образуется

непосредственно

в процессе

деления.

 

Установлено,

что

почти

каждая пара

образовавшихся продуктов

деления

претерпевает

в среднем около шести (3-распадов.

 

 

обусловливающие

 

наи­

Ниже

перечислены

радиоизотопы,

 

 

больший вклад в различные периоды после взрыва:

 

1311,

132I,

через два дня — 91Sr,

93Y,

97Zr,

97Nb,

"Mo,

105Rh,

1*4,

135I,

132Te,

133Xe,

 

135Xe,

140Ba,

140La,

141Ce,

143Ce,

 

I43Pr,

147Nd,

149Pm;

дня — 91Sr,

91Y,

93Y, 95Zr, 97Zr, 97Nb, 99Mo,

105Rh,

через

три

134,

134,

‘«si, 132Te,

133Xe,

135Xe,

140Ba,

140La,

U0Pm,

i4ICe,

143Pr,

147Nd;

 

дней — 89Sr,

91Y, 93Zr, 95Nb,

99Mo,

I03Ru, I31I,

I33I,

через

10

i32pe, 'ззхе, i40Ba, i40La, 14ICe, 143Pr, 147Nd;

 

 

 

 

 

440Ba,

через

30 дней — 89Sr,

91Y,

95Zr, 95Nb, I03Ru, I31I, 133Xe,

140La,

141Ce,

143Pr,

144Ce,

444Pr,

147Nd;

 

I03Ru,

106Ru,

106Rh,

141Ce,

через 200 дней— 89Sr,

91Y, 95Zr,

144Ce, 444Pr,

I47Pm;

 

90Sr, 90Y,

91Y,

95Zr,

95Nb,

106Ru,

I37Cs,

144Ce,

через

год — 89Sr,

144Pr,

147Pm;

 

года — 90Sr,

90Y, 106Ru,

137Cs,

144Ce,

I44Pr, 147Pm;

через

три

через 10 лет-— 85Kr, 90Sr, 90Y, 137Cs, 147Pm;

 

 

 

 

 

 

 

через

100 лет — 90Sr, 90Y, 137Cs.

 

деления,

имеющих

 

воз­

Кривая

распада

смеси

продуктов

 

раст от нескольких дней до

одного

года,

удовлетворительно

описывается формулой Вей — Вигнера:

 

 

 

 

 

 

 

(10.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А = А 11га,

 

 

 

 

 

 

 

где А\ — суммарная

активность продуктов

деления

при

 

t= 1

дню; А — активность продуктов деления через t

дней; а — пока­

затель степени порядка

1,15— 1,2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кроме продуктов деления при взрыве в окружающей среде

образуется большое количество наведенных радионуклидов.

Основные изотопы активации, образующиеся

в

воздухе и

почве, приведены в табл.

10.5 и 10.6 соответственно.

 

 

 

 

339