Această strălucire albastră drăguță a lui Vavilov-Cherenkov este singura posibilitate pentru o persoană de a simți direct (în acest caz - de a vedea) radiații. Din păcate, organele noastre de simț nu ne vor spune nimic, chiar dacă cad sub impactul radiațiilor ionizante, care omoară într-un minut. Pericole de radiații nucleare de plante a devenit o parte a culturii moderne, care joacă mulți concurenți de energie nucleară - și programele Ideologii de fuziune nu rămân pe margine, promițând să „curat“, lipsit de energie radiații.
Este așa? Sincer vorbind, nu. Viitoarele centrale termonucleare vor fi instalații nucleare, cu toate atributele inerente (până la ecologiști care se leagă de garduri), dar există încă o diferență cu centrala nucleară. Astăzi voi încerca să compar diferitele aspecte ale pericolului de radiație provenit de la centralele nucleare și un TNPP ipotetic, pornind de la calculele efectuate pentru tokamakul ITER în construcție.
Un exemplu de calcul al câmpurilor de radiații în clădirea ITER în muncă. Aparent, mai aproape de reactorul propriu-zis (este într-un cerc alb în centru), câmpurile ating 40 Sv / h (4000 R / h).
Deci, în primul rând, trebuie să separăm cele două concepte. Radiațiile ionizante au un efect dăunător asupra corpului, însă versiunile instabile de atomi - radioizotopi (numiți și radionuclizi) - servesc drept sursă în obiecte nucleare. Pericolul radionuclizilor este măsurat prin radiotoxicitatea lor, adică "Otrava" când este ingerat (o specificitate pentru toți radioizotopii poate fi văzută în biblia dozimetricilor). Deoarece dozele foarte periculoase pentru unii izotopi începe cu sute de nanograme (!), Problema radinuklidov izolării umane sunt fundamentale. Atomul radioactiv este distrus, nu există nici un antidot pentru ea - astfel încât tema de gestionare a deșeurilor radioactive (de exemplu, deșeurile care conțin radionuclizi putrefacție) este una dintre cele mai scumpe din tot ceea ce se referă la industria nucleară.
De exemplu, inspectorii îmbrăcați ermetic la centrala nucleară Fukushima Daiichi sunt protejați de radionuclizi, nu de radiații.
Personalul de unică folosință Îmbrăcăminte, ecluzare, speciale de ventilație și sisteme speciale de ventilație speciale pentru evaporarea lichidelor care spălate cele mai mici urme de contaminare radioactivă, iar cimentare restul evaporare - astfel de sisteme - este realitatea de zi cu zi a centralelor nucleare, centrale de reprocesare, chiar și laboratoare medicale, prepararea produselor farmaceutice radioactive.
De exemplu, o "cameră fierbinte" izolată pentru lucrul radiochimic.
De unde provin atomii instabili? Din reacțiile nucleare. De exemplu, într-un reactor convențional de apă sub presiune (tip VVER), un neutron rapid poate scoate un proton 16O din atomul de oxigen și îl poate transforma într-un izotop de azot 16N dezintegrat rapid. Media pentru 7 secunde va cădea înapoi în 16O, în mod incidental emiterea unei cuanții de radiații gamma. O altă opțiune este reacția în lanț a fisiunii uraniului, pe care operează reactorul nuclear. De fiecare dată când atomul de 235U se sparge în două nuclee mai ușoare și numai într-un număr mic de cazuri acestea sunt stabile și numărul coplesitor de produse de decădere a fiicei -
Un alt exemplu de izolare a radionuclizilor este îmbrăcămintea de unică folosință și dușurile de la ieșirea dintr-o zonă potențial contaminată la NPP Smolensk. Astfel, posibilitatea de eliminare a radionuclidului pe corp și îmbrăcăminte de către germperimetrul este blocată.
Astfel, cele două canale principale de operare a potențialului de radiație într-un reactor nuclear sunt activarea tuturor în jurul valorii de neutroni și producția de produse radioactive de reacții nucleare. Ambele canale sunt în orice centrală nucleară și vor fi într-un TJNP ipotetic. Singura diferență este în detalii.
Dacă luați singurul disponibil astăzi pe masa de reacție, care poate fi operat reactor termonucleare - fuziune de deuteriu și tritiu (D + T → 4He + n), kilowatt putere avem de câteva ori mai mult decât neutroni într-un reactor nuclear. Și aceste neutroni vor fi mult mai energici, dând naștere la izotopi mult mai răi activi în structura din jur. Dacă nu luați nici un efort de eliminare a fluxului de neutroni, în acest aspect - activare radiații potențiale TYAES de proiectare lamentabil pierd centrale nucleare. Astfel, pentru părți de greutate ITER activate vor fi 31.000 tone, în timp ce un tipic 1000 megawați (adică 6 ori mai puternic decât ITER, mizând pe capacitatea calorică) în greutate modele de reactoare nucleare activate este estimat la 8.000 de tone.
Tăierea vasului de reacție în părți sub apă.
Un alt exemplu de stocare a structurilor activate este compartimentele reactorului submarinelor sovietice.
Puterea fluxului de radiații din structurile activate din interiorul ITER va fi în intervalul de 10.000 - 5.000 mii roentgeni pe oră, un reactor nuclear tipic - 1000-15000 roentgeni pe oră. Astfel de câmpuri sunt ucise în câteva minute, deci toate acestea sunt bune - deșeuri radioactive, care, după finalizarea carierei reactorului, trebuie tăiate, sortate după activitate și trimise la depozitul de deșeuri radioactive. Cel mai interesant lucru este că numărul total de atomi radioactivi din aceste mii de tone este de numai câțiva kilograme (în cazuri grave - câteva duzini).
* Calculul activării construcției ITER: top câmp lăsat în camera de vid a unui Tokamak în Sievert pe oră la o zi după oprire, pe partea stângă în partea de jos - o scădere de radioactivitate de-a lungul anilor, chiar în partea de jos - o scădere de radioactivitate, o scară logaritmică în câteva secunde. Se observă distribuția contribuției diferiților izotopi la radioactivitate. *
Strategia de a lucra cu această moștenire radioactive arata ca - așteptați timp de 10 ... 20 ani, în timp ce cea mai scurtă degradare (și, prin urmare, cele mai active), inclusiv izotopi conținut redus de cobalt activat (60Co din apropiere „bomba cobalt“, cu timp de înjumătățire de 5,3 ani), iar apoi analiza și sortare a deșeurilor, care poate se amestecă până la un nivel sigur, pentru baruri exemplu de oțel, deșeuri care necesită depozitare scurtă și deșeuri care necesită o depozitare prelungită. Ultimul format este de obicei aproximativ 10% din greutatea totală, și să se prăbușească în timpul depozitării atomilor activate la niveluri de siguranță este de 100 ... 1000 s. Destul de mult, dar vom vedea cifre foarte diferite.
O altă imagine similară este activarea unei oțeluri inoxidabile de calitate înaltă în condiții ITER. Cifrele sunt date în sievertas pe oră / kg. Se poate observa că, deși în primii 40 de ani nivelul activității scade semnificativ, nu merită să atingem părți mari de oțel de acum 200 de ani.
Și, desigur, și în timpul funcționării reactoarelor și după ce opresc aceasta trebuie efectuată în mod constant un set de măsuri pentru a izola radionuclizi în plicuri sigilate pentru acest scop - neproliferarea barierelor. Pe lângă activitățile de construcție / întreținere nu ieftine (cum ar fi betonul de foraj ITER este imposibilă, și astfel întreaga instalație este construită pe de turnare in beton, placa de metal), există, de asemenea, o luptă împotriva accidentelor potențiale.
Dar decontaminarea plantelor radiochimice arată astfel - totul este umplut cu peliculă de polimeri, care este ruptă de pe pereți împreună cu radionuclizi
Este interesant faptul că astăzi ordinul a sute de reactoare nucleare idled au fost pe deplin demontate, uneori cu o trucuri destul de incurcate, cum ar fi „tăierea vasul reactorului roboți submarine“ sau „celalt cu spuma, se taie în bucăți și imprimați pentru păstrarea în siguranță.“ Cu toate acestea, această tehnologie este desăvârșită, și o mare parte a zeci de mii de tone de după sortare și separarea pieselor deosebit de active, este apt pentru topire / altă reutilizare. În mod deosebit reușite în astfel de operațiuni au fost germanii, care au dezmembrat 11 reactoare de putere și o duzină de persoane experimentate.
* Un exemplu de analiză a centralei nucleare la starea unui câmp curat.
Iată un exemplu de depozitare pe termen lung a deșeurilor radioactive într-o fostă mină de sare. *
Rezumând - prezența neutronilor conduce la faptul că un reactor nuclear sau termonuclear, indiferent de prezența combustibilului nuclear în el, devine un obiect cu un potențial nuclear semnificativ. Aceasta înseamnă o luptă constantă pentru izolarea radionuclizilor, controlul de către autoritățile de supraveghere și un pericol non-iluzoriu de radiații mortale, inclusiv. pentru un reactor termonuclear "curat". Dar asta nu este cel mai rău.
Produse de reacții nucleare.
Astăzi, în reactoarele de fisiune sunt utilizate ansambluri de combustibil aproximativ identice ale reactoarelor (ansambluri de combustibil, numite adesea eronate TVEL, o tijă de combustibil - aceasta este doar o parte a ansamblurilor de combustibil). Acest produs cântărește
700 kilograme în care este situat
500 kg de uraniu îmbogățit în izotopul de 235 U până la
4,5%, adică fiecare ansamblu de combustibil conține 22-23 kg de uraniu 235 și
480 kg de uraniu.
Un exemplu de FA al reactoarelor VVER (în centrul TVS-2M, mai mare decât TVSA). Tabletele de oxid de uraniu sunt vizibile în secțiunile elementelor de combustibil.
FA funcționează în reactor timp de 3-4 ani și în fiecare an, reactorul lasă 30 de tone de SNF sau aproximativ 40 de TVSoc. Combustibilul uzat conține aproape un procent de U235 și aproape un procent de plutoniu. Cel mai interesant lucru este că este jumătate din plutoniul care a fost format în timpul campaniei - restul este destul de ars singur, generând electricitate. În plus, 20-25 kilograme de produse de fisiune (PD) se găsesc în ansamblurile de combustibil - aproximativ 60 izotopi diferiți, adesea foarte radioactivi. Ansamblurile combustibile iradiate proaspete au o radioactivitate de un milion de raze X / oră,
De fapt, se pare că într-un an, sub formă de combustibil nuclear uzat reactor scuipă o capacitate mai mare de radiații se acumulează în structurile activate timp de 50 de ani. A doua problemă - o degradare calendarul de produse radioactive din combustibilul uzat la un nivel sigur. În cazul în care PD de multe ori nu au foarte mult timp de înjumătățire (deși celebrul stronțiu 90 și cesiu 137 -. Aproximativ 30 de ani, de exemplu, scos la Cernobâl stronțiu și cesiu pentru ziua de azi au rupt aproximativ jumătate din care ar fi să ne imaginăm scara), 100 de ani încep să domine produse transuranice - plutoniu, neptuniu, americiu, curiului (ultimele trei sunt așa-numitele actinide minore, una dintre cele mai problematice deșeuri). Radiotoxice înfricoșător, ei au timpi de înjumătățire de ordinul a sute sau mii de ani, iar apoi combustibilul nuclear uzat va fi periculos, nu mai puțin de câteva sute de mii de ani!
* Potențial de radiație al SNF din când în când. FP - produse de fisiune. Comparați cu modelele de mai sus!
Chiar și după un milion de ani, SNF nu revine la nivelurile inițiale de radiație determinate de decăderea lentă a uraniului. *
Una dintre cele mai mari facilități de depozitare SNF din lume. Îmi amintesc de comedia xkcd corespunzătoare despre asta.
Pentru SNF, există o opțiune de reciclare, atunci când ansamblul de combustibil este împărțit în structuri slab activate, în uraniu și plutoniu, care pot fi readuse în funcțiune și produse de fisiune. Astfel, volumul de deșeuri este redus de aproximativ 5 ori, iar aproximativ jumătate din potențialul de radiație pe termen lung ajunge în reactor, dar aceasta nu este soluția finală. Un aspect serios este și "arderea" actinidelor minore și a plutoniului în reactoarele rapide, ceea ce ar reduce timpul de depozitare al rămășițelor de la sute de mii la câțiva mii de ani. Cu toate acestea, toate acestea sunt măsuri complexe și costisitoare, astfel încât chiar și reprocesarea combustibilului nuclear uzat, care nu este completă, există doar în Europa.
Apropo, o parte apreciabilă a procesării deșeurilor
50 ... 80 kg de piese de oțel ale ansamblurilor de combustibil, care sunt vizibil activate. Ei se comportă așa.
Și despre reactoarele termonucleare? "Producția de deșeuri" au un heliu stabil-4, pe care îl puteți umfla imediat pe bilele copiilor pe site. Adevărul în această lucrare este tritiumul radioactiv, care este comparabil din punct de vedere al pericolului pentru plutoniu (și faptul că este ușor convertit în apă și integrat în ciclul biologic adaugă doar paranoia). În NNPP industrială, cantitatea de tritiu va fi distribuită, comparabilă în totalitate cu emisiile ca urmare a accidentului de la Fukushima sau de la Cernobîl (zeci de megacuri, care corespund unităților de kilograme de tritiu). Câteva sute de miligrame (câteva mii de cutii) de tritiu, după părere, vor rămâne pe suprafețele interne ale reactorului termonuclear, creând probleme suplimentare în utilizarea lor. Pe de altă parte, în centralele nucleare industriale, cantitatea de materiale radioactive este măsurată în gigacuri, deși acestea nu sunt la fel de volatile ca tritiu în masă.
Sticla specială, în care sunt îngropate deșeurile radioactive, poate rezista la efecte de eroziune de până la un milion de ani.
În plus, timpul de înjumătățire de tritiu, 12 ani (în 120 de ani, cantitatea sa scade în
De 1000 de ori) si radiatii foarte slabe - raze beta de 12.3 keV, care sunt bine ecranate chiar de 10 cm de aer sau mănuși groase. Tritiuul este periculos numai când este ingerat. Cu toate acestea, prezența acestui izotop în TYAES necesită mișcări de masă pentru a preveni obtinerea-l - cutii izolate speciale cu presiune scăzută amplasate în interiorul camerelor sigilate, sistem special de ventilatie, calculul tuturor căilor de răspândire tritiu în accidente și crearea unor bariere de siguranță în toate aceste moduri și mai mult n. și așa mai departe.
Prototipul sistemului de stocare și distribuție ITER - rețineți că este complet localizat în cutii de mănuși etanșă ermetic.
Pe scurt - dacă nu pentru combustibilul nuclear uzat, care este mai mult decât să acopere orice alte pericole de radiații, de TYAES nu ar fi „curat“ decât centralele nucleare. Mai mult decât atât, din cauza prezenței de tritiu și mai multe structuri de greutate activate, acestea ar fi mai periculos. Cu toate acestea, combustibilul uzat nu se întâmplă nicăieri și nu va fi mai sigur, identificând 99% din potențialul de radiații al energiei nucleare, precum și înlocuirea tuturor reactoarelor de fisiune reactoare de fuziune ipotetice au condus la un potențial semnificativ de reducere. Al doilea, mult mai important, dar este dificil de a realiza beneficiile pe care problemele de radiații de energie nucleară va crește numai, iar în 1000 problema combustibilului nuclear uzat poate dobândi o scară complet diferită, în timp ce pentru TYAES să nu fie niciodată o astfel de creștere de secole de probleme de deșeuri radioactive .
Evaluați articolul:
Trimiteți-le prietenilor: