Файл: Быховский, А. В. Горячие аэрозольные частицы при техническом использовании атомной энергии.pdf

Изучение изотопного состава долгоживущего радио­ активного загрязнения воды первого контура показало, что оно обусловлено радиоактивными продуктами кор­ розии нержавеющей стали — 60Со, “ Со и мМп, которые находятся в воде как в растворенном состоянии, так и

вформе коллоидов и мелкодисперсных взвесей. Особый интерес представляет доля радиоактивности,

связанная с нерастворимыми продуктами коррозии, кото­ рые находятся в воде первого контура в виде мелко­ дисперсных взвесей: при переходе этих продуктов в аэро­ зольное состояние могут образовываться горячие радио­ активные частицы. Для определения размера и актив­ ности отдельных взвешенных в теплоносителе радиоак­ тивных частиц проба воды первого контура была про­ фильтрована через фильтр из ткани ФПА, который за­ тем просветляли с помощью нескольких капель дихлор­ этана с добавкой 10%-ного этилового спирта; далее использовали обратимое проявление жидкой эмульсии, как это делали при анализе аэрозольных проб (см. гл. 3). Активность и размер обнаруженных радиоактив­ ных частиц измеряли обычным способом. В пробе воды объемом 125 мл было обнаружено 40 радиоактивных частиц с активностью от 6- ІО-12 до 2,5-10"10 кюри. Опре­ деление размеров 14 радиоактивных частиц, выделенных из воды первого контура, показало, что 11 частиц имеют размеры в пределах 7,3—14,6 мкм, остальные три ча­ стицы— в пределах 14,6—21,9 мкм. Активность про­ дуктов коррозии, входящая в состав частиц радиоактив­ ных взвесей, составила 5,1% общей активности воды. Радиоактивность отдельных частиц, как показала у-спек- трометрия их излучения, обусловлена изотопом 80Со 1.

Результаты расчетной оценки вклада основных долго­ живущих компонентов нержавеющей стали 1Х18Н9Т в общую активность продуктов коррозии активизирован­ ного материала активной зоны реактора приведены в табл. 5.3.

1 П о д а н н ы м с п е к т р ал ь н о го а н а л и за , с о д е р ж а н и е о к и сл о в в п р о ­

н еп р и м ен и м ы м и к о тд ел ь н ы м ч а с ти ц ам р а д и о а к т и в н ы х в зв ес е й .

158

приходится на долю 60Со. Экспериментальные значения максимальной и средней активности радиоактивных взвешенных частиц составляют соответственно 0,17 и 0,004 кюри/г. Более высокое по сравнению с ожидаемым значение максимальной удельной активности объяс­ няется повышенным по сравнению с расчетным (0,3%) содержанием 59Со в некоторых образцах стали 1Х18Н9Т (по данным металловедов Физико-энергетического ин­ ститута, примесь 59Со в нержавеющей стали колеблется в пределах от 0,02 до 0,8 и даже до 1%)- К моменту отбора проб довольно много твэлов пребывало в актив­ ной зоне реактора менее одного года (около 50%). Для таких твэлов вклад 54Мп и 58Со в общую активность стали должен достигать 25% (см. табл. 5.3), а для ®°Со соответственно снижается до 75%. Полученные опытные данные о радиоизотопном составе радиоактивных взве­ сей в воде первого контура и горячих аэрозольных частиц показывают, что относительный вклад ®°Со суще­ ственно выше. Это может объясниться следующими

причинами:

а) более высоким содержанием 59Со в стали; б) избирательным переходом некоторых элементов,

входящих в состав стали (например, марганца F471]), в растворенное состояние;

159

в) коррозией и эрозией материала трубок преиму­ щественно длительно работающих твэлов.

Сравнительные характеристики радиоактивных ча­ стиц взвесей в воде первого контура и аэрозолей, улов­ ленных в воздуховодах технологической вентиляции реактора, приведены в табл. 5.4.

Т а б л и ц а 5.4

Характеристики радиоактивных частиц взвесей в воде

Как следует из данных табл. 5.4, нерастворимые продукты коррозии нержавеющей стали, присутствую­ щие в воде первого контура в агрегированной фазе, имеют изотопный состав, совпадающий с изотопным составом горячих аэрозольных частиц, уловленных в воздуховодах технологической вентиляции реактора. Радиоактивные аэрозольные частицы, однако, имеют гораздо большие пределы колебания размеров, более грубую дисперсность и в среднем меньшую удельную активность по сравнению с частицами радиоактивных взвесей в воде первого контура.

Это отличие легко объяснить условиями дисперги­ рования сухого остатка. При испарении воды за счет присутствующих в воде растворимых веществ отдельные

160

дисперсные частицы цементируются, в результате чего возникает более крупная сухая частица — конгломерат. При этом продукты коррозии материалов активной зоны обычно обладают высокой удельной радиоактивностью, близкой к равновесной. Радиоактивность же, приобре­ таемая истинно или коллоидно растворенным вещест­ вом после многократного прохождения активной зоны, существенно ниже и, как правило, далека от равновес­ ной [472].

Расчет показал, что для реактора, проработавшего

растает до 2,6-ІО4. Возникающий конгломерат должен обладать, следовательно, меньшей средней удельной активностью, чем первичные радиоактивные частицы взвесей.

Таким образом, установлено, что горячие частицы, которые имеются в составе радиоактивного загрязнения воздуха технологической вентиляции реактора, обра­ зуются в результате утечек воды первого контура по прокладкам и сальникам арматуры, сварным швам импульсных и дренажных трубок и т. п. Во время отбора анализированных проб струйные течи в надреакторное пространство, обслуживаемое воздуховодами, действи­ тельно были очень интенсивны (до 100—200 л/ч).

В выбросном воздухе реактора радиоактивных частиц обнаружить не удалось. Это объясняется тем, что си­ стема очистки выбросного воздуха от аэрозолей обес­ печивает полное улавливание радиоактивных аэрозоль­ ных частиц.

5.5. РАДИОАКТИВНЫЕ АЭРОЗОЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА ТИПА ИРТ-2000

Ядерный реактор ИРТ-2000 представляет собой гете­ рогенный реактор бассейнового типа мощностью 2000 кет с максимальной плотностью потока тепловых нейтронов 3,2-ІО13 нейтрон/(см2-сек) [473]. Опыт соору­ жения и эксплуатации водо-водяных реакторов, накоп­ ленный в Советском Союзе, показал большие преиму­ щества реакторов этого типа, такие, как простота конструкции, удобство проведения экспериментов, безопасность в работе, относительно небольшая стои-1