tema4_1b (Лекции ЗчС и ГО)

Курс «БЖД: Защита в ЧС и ГО» - 2006 год2.1«АВАРИИ НА РОО». Часть 2: Опасность радиационных аварий.2.8. Ядерная реакция.Природный радиоизотоп U-235 и два искусственных изотопа U-233 и Pu-239помимо самопроизвольного распада способны после захвата свободного нейтрона кделению ядра на два осколка с выделением энергии более 200МэВ, что на двапорядка превышает энергию радиационного распада. В результате такой реакцииобразуются два новых изотопа, происходит излучение -квантов и -частиц и образуются несколько свободных нейтронов, которые в свою очередь при определенных условиях могут способствовать делению новых радионуклидов. Подобныйпроцесс называется цепной ядерной реакцией, которая может быть неуправляемой,как при взрыве ядерного боеприпаса, как и управляемой, как в ядерном реакторе.Деление ядра происходит, в достаточной мере, произвольно.

В соответствии сопределенными вероятностями могут образовываться 200 различных изотопов 35химических элементов. Это означает, что 165 изотопов являются нестабильными испособными к радиационному распаду. Почти все они являются - и излучателями.Таким образом, в результате ядерной реакции за ее пределы распространяются - и -излучения и поток нейтронов, а сама реакция является источникомколоссальной энергии.2.9. Ядерный топливный цикл.

Радиационно-опасные объекты (РОО).Наиболее распространенными объектами, использующими ядерную энергию, являются атомные станции (АС). Их работа требует добычи урановой руды, ее переработки вобогащенное ураном-235 ядерное топливо, производства тепловыделяющих элементов(ТВЭЛов), переработки отработанного топлива для извлечения делящегося материала,переработки и захоронения радиоактивных отходов.Факультет военного обучнияАВАРИИ НА РОО. Часть 2: Опасность радиационных аварий.2Эти стадии образуют ядерный топливный цикл - ЯТЦ. Сюда же нужно добавитьтранспортировку радиоактивных материалов для обеспечения работы всех стадий (Рис.5.).Добычаипереработка рудыU3O5(в пересчетена1000кгчистого урана:U238993кгU2357кг)Обогащениерудыдо UO2(в отвалы900кг:U238897,3кгU2352,7кгнаТВЭЛы100кг:U23895,6кгU2354,4кг)ИзготовлениеТВЭ- ТВЭЛовЛыРЕАКПереТОР.ОработкаТЗагрузкаотра- отхоТВЭЛов.

ботдов:аНаанное обогаЧерез 3тщениегода ра- топ- 96,03кгботы на ливо из100кг100кг,загрузки:на заU238хороне94,03кгниеU2353,97кг1,26кгPu2390,74кгЗахоронениевыcокоактивныхотходов(3,97кгиз100кгзагрузки)Рисунок 5. Схема ЯТЦКроме того, в ЯТЦ входят предприятия радиохимической промышленности, объекты по переработке и захоронению отходов и др.Все перечисленные объекты представляют химическую и радиологическуюопасность. Наибольшую опасность представляют аварии на атомных станциях и объектах захоронения радиоактивных отходов.Радиационно опасный объект (РОО) - научный, промышленный или оборонныйобъект, при авариях или разрушении которого могут произойти массовые поражениялюдей, животных и растений ионизирующими излучениями, а также радиоактивное загрязнение среды.2.10. Реактор и его работа.Основным объектом опасности АС является атомный реактор.Ядерные реакторы по назначению делятся на:- исследовательтские,- для производства исскуственных изотопов,- энергетические (производство электрической или тепловой энергии),Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «БЖД: Защита в ЧС и ГО» - 2006 год3- для транспортных систем,- для медицинских целей,- для разработки новых технологий.На атомных станциях в нашей стране эксплуатируются реакторы типов ВВЭР (водоводяной энергетический реактор) и водо-графитовые реакторы типа РБМК (реакторбольшой мощности канальный), в которых топливом служит уран-238, обогащенный несколькими процентами урана-235.

Ядерное топливо в виде цилиндрических таблетокразмещается в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах) - цилиндрах из циркониевыхсплавов. ТВЭЛы объединяются в тепловыделяющие сборки (ТВС), которые помещаютсяв специальные вертикальные технологические каналы графитовой кладки реактора. Поним же циркулирует и теплоноситель (в реакторах ВВЭР и РБМК в качестве теплоносителя используется вода). Объем, занимаемый ТВС и графитовой кладкой, являющейсязамедлителем нейтронов, называется активной зоной, так как в нем происходит цепнаяядерная реакция.Реактор размещается в бетонной шахте, которая создает биологическую защиту отионизирующих излучений.Реактор работает длительное время и значительная часть изотопов с малым периодом полураспада превращается в стабильные элементы.

Одновременно накапливаютсяизотопы с большим периодом полураспада. Таким образом, чем дольше эксплуатируетсяреактор, тем больше в нем будет накоплено радиоактивных продуктов деления, причемпреобладать в них будут изотопы с большим периодом полураспада.Начальная загрузка топлива в реактор ВВЭР-440 составляет 42 тонны, в которыхсодержится 3,3% (около 1,4 т) делящегося урана-235.

После цикла отработки (примерно3 года) остаточное количество урана-235 в ТВЭЛах составляет около 1% (400 кг), т.е. завремя работы реактора 1 тонна урана-235 превращается в продукты деления.Суммарная активность всех ТВЭЛов после цикла их отработки в реакторе ВВЭР440 составляет около 2 · 1019 Бк.Наряду с делением ядер урана-235, в реакторе, под воздействием потока нейтронов, происходит превращение урана-238 в плутоний-239.

За полный цикл эксплуатацииТВЭЛов в реакторе ВВЭР-440 образуется 10 кг плутония на одну исходную тонну ядерного горючего (т.е. урана-238). Кроме плутония, образуются и другие трансурановыеэлементы: америций-241, нептуний-237, кюрий-242.Под воздействием нейтронов стабильные изотопы некоторых химических элементов становятся радиоактивными, например, железо-59, церий-60, магний-54, кобальт-60.

Это так называемая наведенная активность. Аналогичные процессы происходят и в реакторе типа РБМК.Как уже упоминалось, при работе реакторов АС в их активной зоне идет непрерывный процесс накопления радиоактивных продуктов деления ядерного топлива, представляющих смесь 200 изотопов 35 химических элементов, изотопов наведенной активности и трансурановых элементов.Основную опасность при аварии представляют продукты деления ядерного топлива вслучае выхода их за пределы биологической защиты реактора.Факультет военного обучнияАВАРИИ НА РОО. Часть 2: Опасность радиационных аварий.42.11. Зоны в период нормального функционирования реактора.Образующиеся при работе реактора отходы могут находиться в газообразном, жидком, аэрозольном и твердом состояниях.

В процессе нормальной работы из реактораудаляются газообразные (после предварительной очистки) и, частично, аэрозольные ижидкие отходы. Для профилактики и контроля за этими процессами вокруг АС при нормальной зксплуатации устанавливаются санитарно-защитная зона и зона наблюдения.Санитарно-защитная зона - территория вокруг объекта, на которой уровень облучения людей в условиях нормальной эксплуатации может превысить дозовый пределдля населения.

Размер санитарно-защитной зоны зависит от типа и мощности реактора,расчетного количества радиоактиных выбросов, климатических условий и других факторов.В пределах санитарно-защитной зоны население не проживает, но могут располагаться здания и сооружения подсобного и обслуживающего назначения - пожарные депо, ремонтные заводы и т.п.Зона наблюдения - территория, где возможно влияние радиоактивных выбросови сбросов РОО и где облучение проживающего населения может достигать установленного дозового предела ( в терминах НРБ 76/87).2.12.

Аварии на РОО: причины, классификация, стадии, состав выброса.2.12.1 Риск и причины аварий.Основными тенденциями развития ядерной энерготехнологии, увеличивающимириск и негативные последствия аварий, являются:- рост единичных мощностей производства,- рост емкостей,- увеличение концентрации производства в густонаселенных районах,- развитие техники и технологии, ведущее к усложнению объектов и, как следствие,к увеличению вероятности нарушения их работы.Анализ аварий в 14 странах дал возможность установить основные причины ихвозникновения и долю каждой из н их в общем числе аварий (см.

табл. 7.1).Таблица 2.12.1—1 Причины аварий на РОО и их доля.Причина аварииОшибки в проекте, дефекты оборудованияИзнос и коррозия оборудованияОшибки оператораОшибки в эксплуатацииПрочие причиныДоля (%)30,7%25,5%17,5 %14,7%.11,6 %Из данных таблицы следует, что основными причинами аварий явились просчетынаучного и технического характера (56,2%), а также недостаточная подготовка и дисциплинированность персонала (32%).Кафедра защиты в ЧС и гражданской обороныКурс «БЖД: Защита в ЧС и ГО» - 2006 год52.12.2 Классификация аварий.Радиационной аварией называется авария, связанная с выбросом радиоактивных продуктов и выходом ионизирующих излучений за предусмотренные проектом для нормальной эксплуатации объекта границы в количествах, превышающихустановленные пределы безопасности.Авария являетсялокальной, если создается повышенный уровень внешнего облучения и радиоактивного загрязнения воздуха в рабочих помещениях,местной, если выход радиоактивных продуктов ограничивается территорией санитарно-защитной зоны, илиобщей, если выход радиоактивных продуктов распространился за пределы санитарно-защитной зоны.В зависимости от причин и последствий радиационные аварии делят на проектные изапроектные.Проектная авария - это авария, для которой проектом определены исходные события и конечные послеаварийные контролируемые состояния элементов и систем, а такжепредусмотрены меры и технические системы безопасности, обеспечивающие ограничение аварии установленными пределами.