Калыгин - Промышленная экология - 2000 (947505), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Технология производства тепла и электроэнергии из ядерного топлива хорошо разработана и экономически конкурентоспособна по сравнению с технологиями на ископаемом (природном) топливе. Уникальной особенностью ядерного топлива является возможность его воспроизводства, то есть искусственная наработка нового ядерного топлива в реакторе ~71 Ядерные электростанции в нормальном режиме производства электроэнергии обеспечивают наибольшую экологическую чистоту. В то же время они могут представлять огромную опасность для окружающей среды в случае тяжелых аварий, Таким образом, ставится задача создания таких систем, которые не допускали бы возникновения тяжелых аварий и локализовали бы внутри аппарата последствия менее серьезных аварий.
В свою очередь, все это заставляет разрабатывать новые конструкционные материалы и топливные композиции или искать технические решения для расширения рабочих температурных интервалов существующих. В отличие от других способов получения энергии в процессе работы ЯЭУ остаются экологически более опасные отходы в виде выгоревшего топлива с высокой долгоживущей радиоактивностью. Отсюда вытекают задачи по оптимизации топливного цикла ЯЭУ, способов переработки облученного топлива и обращения с полученными при этом радиоактивными отходами. О механизме излучений Согласно определениям атомной физики и радиоэкологии, атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разновидностям одного и того же химического элемента и называются изотопами. Ядра всех изотопов образуют группу «нуклидов».
Большинство нуклидов нестабильны, они все время превращаются в другие нуклиды. Сложные процессы, происходящие внутри атома, сопровождаются высвобождением энергии в виде излучения. Процесс самопроизвольного распада нуклида называется радиоакгпивныи распадом, а 177 сам такой нуклид — радионуклидам. Ионизирующее излучение делится на корпускулярное (альфа, бета, нейтронное) или фотонное (рентгеновское, гамма). Испускание ядром двух протонов и двух нейтронов — это а-излучение, испускание электронами (позитронами) — Р-излучение, испускание порции квантовой энергии перевозбужденным нестабильным нуклидом — у-излучение (у-квант).
Иными словами, о-частицы представляют собой поток ядер гелия. Их энергия лежит в пределах 3-9 МэВ (1эВ = 1,6х10"' Дж). Пробег такой частицы в воздухе 8-9 см, а в мягких биологических тканях — десятки микронов. Р-частицы — это поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде. Их энергия находится в диапазоне 0,0005-3,5 МэВ. Ионизирующая способность ниже, а проникающая — выше, чем у а- частиц. Максимальный пробег в воздухе — 1,8 м, в тканях — 2,5 см.
Гамма- лучи — результат высокочастотного электромагнитного излучения, возникающего в процессе ядерного распада. Эти лучи обладают большой проникающей способностью и малым ионизирующим действием. Энергия их лежит в пределах 0,01 — 3 МэВ.
Вышеуказанные излучения, таким образом, характеризуются ионизирующей и проникающей способностью. Эти свойства и определяют их воздействие на биологические обьекты. В т а б л . 11.1 приведены некоторые свойства излучений ~8~. Таблица 11.1 Основные свойства а-, Р- и т-излучений естественных радиоактивных веществ Действие радиации иа человека Биологическое действие ионизирующего излучения заключается в том, что поглощенная энергия расходуется на разрыв химических связей и разрушение клеток живой ткани. Облучение кожи в зависимости от величины дозы вызывает разной степени ожоги, а также может наносить серьезные отдаленные последствия: перерождение кровеносных сосудов, возникновение хронических язв и раковых опухолей со смертельным исходом через 6 — 30 лет. Смертельная доза у-излучения считается равной 600 100 Р.
Так 178 называемая смерть под лучом наступает при дозе около 200000 Р. Доказано, что облучение может иметь генетические последствия, вызывать мутации. При дозах внешнего облучения не более 25 бэр никаких изменений в организмах и тканях человека не наблюдается. Некоторые сведения об эффектах внешнего воздействия ионизирующих излучений приведены в т а б л. 11.2 ~81. Таблица 11.2 Некоторые эффекты внешнего воздействия ионизирующих излучений на человека Доза (накопленная) или мощность дозы эффект Условия облучения Любая доза, отличная от О Увеличение риска отдаленных последствий и генетических нарушений Однократное острое, пролонгированное, дробное, хроническое — все виды Снижение неспециФической езистентности о ганизма 0,1 Зв (10 бзр) в год и более Хроническое в течение ряда лет СпециФические проявления лучевого воздействия, снижение иммунореактивности, катаракта (при дозах более ЗО бэ 0,5 Зв (50 бзр) в гад и более Острая лучевая болезнь разной степени тяжести 1,0 Зв (100 бэр) и бо- лее Острое однократное 4,5 Зв (450 бзр) и бо- лее Острая лучевая болезнь со смертельным исходом у 50% обл ченных Гипофункция щитовидной железы, возрастание риска развития опухолей (аденом и рака) с вероятностью окало 1х10' 10,0 Зв (1000 бэр) и более Пролонгированное, 1-2 месяца, на щитовидную железу При внутреннем облучении опасны все виды излучения, так как действуют непрерывно и практически на все органы.
Внутреннее облучение вызывается источниками, входящими в состав организма или попавшими в него с воздухом, водой или пищей, во много раз опаснее, чем внешнее, при тех же количествах радионуклидов, так как: 1. Время облучения увеличивается и совпадает со временем пребывания радиоактивного вещества в организме; такие вещества, как йа или '~'Ри, из организма практически не выводятся, и облучение длится всю жизнь.
2. Доза облучения резко возрастает из-за бесконечно малого расстояния до ионизируемой ткани. 3. Отсутствует защитное действие кожного покрова; а-частицы из полностью безопасных при внешнем облучении становятся наиболее опасными. 4. Нельзя использовать методы защиты, разработанные для внешнего облучения. При внешнем облучении а- и р-частицы иэ-эа малой проникающей способности вызывают в основном поражения кожи, у-излучение может вызвать гибель организма при отсутствии внешних изменений кожных покровов ~91.
Оценка и нормирование радиоактивного излучеиия Для количественной оценки облучения населения и производственного персонала существуют следующие величины: активность радиоактивного вещества, поглощенная доза, эквивалентная доза, эфФективная ожидаемая доза, эФФективная доза, коллективная эффективная доза. В соответствии с ~10, 11) все население делится на 2 категории: 1. Персонал, непосредственно работающий с источниками излучения; 2. Все население (включая 1 категорию вне сферы производственной деятельности).
Персонал в свою очередь делится на 2 группы: А — работающие с источниками излучения и Б — по условиям работы находящиеся в сфере их воздействия. Для каждой категории облучаемых лиц установлено 3 класса нормативов: основные дозовые пределы, допустимые уровни и контрольные уровни (устанавливаются администрацией учреждения по согласованию с органами Госкомсанэпиднадзора).
В т а б л . 11.3 представлены основные дозовые пределы ~10~. Основные дозовые пределы Превышение допустимых и контрольных уровней является порогом ухудшения радиационной обстановки и сигналом к принятию соответствующих мер безопасности. 180 Расчетные уровни индивидуального радиационного риска, соответствующие установленным нормами радиационной безопасности пределам доз облучения, представлены в т а б л. 11.4 ~12). Таблица И.4 Уровни индивидуального радиационного риска, соответствующие установленным пределам доз При сочетании внешнего, внутреннего облучения и поступления нескольких радионуклидов в организм должно выполняться условие безопасности Х пдц., Х пдп, ' ' где Ą— эквивалентная доза ~-го излучения на данный орган; П, — поступление р'-го радионуклида; ПДД; предельно допустимая доза; ПДП, — предельно допустимое годовое поступление радиоактивных веществ через органы дыхания и пищеварения, для комплексной оценки состояния окружающей среды и сФеры жизнедеятельности человека (инженерных объектов и др.) принято использовать следующие параметры: — плотность радиоактивного загрязнения почвы (запас) по отдельным радионуклидам: 'з Сз, ~~8г и Ри (по сумме изотопов плутония); — мощность экспозиционной дозы на расстоянии 1 м от поверхности почвы; — эФФективная (ожидаемая) эквивалентная годовая доза облучения населения.
В т а б л . 11.5 представлены критерии экологического состояния радиоактивно загрязненной территории, определенные, исходя из вышеназванных параметров ~13). Таблица 71.5 Критерии экологического состояния территорий Для обнаружения ионизирующих излучений, измерения их энергии и других свойств применяются дозиметрические приборы (рентгенометры, радиометры и дозиметры). Защита от излучения Основные методы в производственном цикле: защита расстоянием, защита временем, защита экранированием источника излучения и защита количеством (мощностью источников). «Защита расстоянием» основана на том, что интенсивность облучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния между источником излучения и работающим.
«Защита временем» заключается в уменьшении продолжительности контакта человека с источником излучения. «Защита экранированием» вЂ” укрытие источника излучения конструкционными материалами, хорошо поглощающими излучение: свинец, железо, бетон, бор- или свинецсодержащее стекло и др. «Защита количеством» заключается в уменьшении мощности источников до минимальных величин. Безопасные ресурсосбереаающие технолоаии Для широкого внедрения атомной энергетики необходимо решить две технические проблемы: разработать реактор с повышенной безопасностью и технологию удаления опасных высокоактивных отходов, отвечающую требованиям промышленной экологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
