Radiációs veszélyreaktorok maghasadás a fúziós reaktorok, nanotechnológia nanonewsnet

Vavilov-Cherenkov aranyos kék fénye az egyetlen lehetőség arra, hogy egy személy közvetlenül érezze magát (ebben az esetben - látni) a sugárzást. Sajnálatos módon a mi érzékszervünk semmit nem mond el nekünk, még akkor sem, ha az ionizáló sugárzás hatása alá esnek, ami egy perc alatt megöl. Az atomerőművek sugárzási veszélye a modern kultúra részét képezte, amelyen az atomenergia számos versenytárs játszik - és a termonukleáris programok ideológusai nem állnak félre, ígéretesek egy "tiszta", sugárzásmentes energiát.

Ez így van? Őszintén szólva, nem. A jövőbeni termonukleáris erőművek nukleáris létesítmények, amelyek mindegyik sajátossága (ökológusoktól, akik láncossá teszik magukat a kerítésekhez), de még mindig van különbség az atomerőművel. Ma megpróbálom összehasonlítani az atomerőművekből származó sugárzásveszély különböző aspektusait és egy hipotetikus TNPP-t, az ITER Tokamak építésénél elvégzett számítások alapján.

Példa a sugárzási területek számítására az ITER épületben a munkában. Nyilvánvalóan, közelebb a reaktorhoz (fehér körben van a közepén), a mezők eléri a 40 Sv / h (4000 R / h) értéket.

Tehát először is el kell különíteni a két fogalmat. Az ionizáló sugárzás káros hatással van a testre, de az atomok - radioizotópok (más néven radionuklidok) instabil változata - a nukleáris tárgyak forrásaként szolgálnak. A radionuklidok veszélyét radiotoxicitással mérik, azaz "Mérgező", amikor elfogyasztják (az összes radioizotóp specifitása a dozimetrikus birodalomban látható). Mivel egyes izotópok nagyon veszélyes dózisa több száz nanogrammal kezdődik (!), A radionuklidok embertől való izolálására vonatkozó kérdések alapvető fontosságúak. A radioaktív atom megsemmisül, nincs ellenszere - így a radioaktív hulladékok kezelése témát (azaz tartalmazó hulladék bomló radionuklidok) az egyik legdrágább az összes, hogy kapcsolódik a nukleáris iparban.

Például a Fukushima Daiichi atomerőmű hermetikusan öltözött ellenőrei védettek a radionuklidoktól, nem pedig a sugárzástól.

Eldobható ruházat személyzet, sluicing, speciális-szellőzés, és speciális-speciális-szellőztető rendszerek elpárologtatásához folyadékok, amelyek elmosta a legkisebb nyomokban radioaktív szennyezés, és megerősíthetjük a maradék párolgás - ilyen rendszerek - a napi valóság a nukleáris erőművek, újrafeldolgozó üzemekben, és még egészségügyi laboratóriumok, radioaktív gyógyszerek előállítása.

Például egy elkülönített "forró kamra" a radiokémiai munkához.

Hol származnak az instabil atomok? A nukleáris reakcióktól. Például egy hagyományos nyomás alatt álló víz reaktorban (VVER típusú), egy gyors neutron kiszabadulhat egy 16O protonból az oxigénatomból és átalakíthatja egy gyorsan széteső 16N nitrogén izotópává. Az átlag 7 másodpercig 16O-ra csökken, ami egy gamma-sugárzás kvantumát sugároz. Egy másik lehetőség az urán hasadás láncreakciója, amelyen az atomreaktor működik. Minden alkalommal, amikor a 235U atom feloszlik két könnyebb magra, és csak kis esetekben stabilak, és a lányok bomlástermékeinek túlnyomó többsége -

A radionuklidok elszigeteltségének másik példája az eldobható ruhák és zuhanyzók a Smolensk Atomerőmű potenciálisan szennyezett zónájából. Így blokkolva a radionuklid testen és ruházaton való eltávolítását.

Így a nukleáris reaktor sugárzási potenciáljának működtetésének két fő csatornája a neutronok és a nukleáris reakciók radioaktív termelésének aktiválása. Mindkét csatorna bármely atomerőműben található, és hipotetikus TJNP lesz. Az egyetlen különbség a részletekben.

Ha az előírtnál csak ma a reakciót, amely lehet működtetni termonukleáris reaktor - fúziója deutérium és a trícium (D + T → 4He + n), a kilowatt teljesítmény megkapjuk több alkalommal több neutron van, mint egy nukleáris reaktor. És ezek a neutronok sokkal energikusabbak lesznek, és sokkal több gonosz aktivált izotóp keletkezik a környező struktúrában. Ha nem vállal semmilyen erőfeszítéseit, hogy dobja a neutron fluxus, ebből a szempontból - a sugárzás aktiválás lehetséges tervezési TYAES szerencsétlenül elveszíti atomerőművek. Így, az ITER tömegrész aktivált lesz 31.000 tonna, míg egy tipikus 1000 megawatt (azaz, 6-szor hatásosabb, mint az ITER, számítva hőkapacitása) tömeg aktivált nukleáris reaktor formatervezési becsült 8000 tonnát.

A reaktortartály víz alatti részekre vágása.

Az aktivált szerkezetek tárolásának másik példája a szovjet tengeralattjárók reaktor-részei.

Az ITER-ben található aktivált struktúrákból származó sugárzás áramlási sebessége óránként 10 000-50000 ezer roentgens, tipikus atomreaktor 1000-15000 roentgens óránként. Az ilyen területeket perceken belül elpusztítják, így mindez jó - a radioaktív hulladékot, amelyet a reaktor karrierjének befejezése után le kell vágni, tevékenységenként rendezve és a radioaktív hulladékok tárolására. A legérdekesebb dolog az, hogy az ezer tonna radioaktív atomok száma csak néhány kilogramm (súlyos esetekben - néhány tucat).

* Kiszámítása az aktiválás a ITER építési: bal felső mező a vákuumkamrában egy tokamak a sievert per óra után egy nappal a stop, a bal oldalon alul - csökkenést radioaktivitás az évek során, közvetlenül az alsó - a csökkenés radioaktivitás, logaritmikus skálán másodpercben. Különböző izotópok radioaktivitáshoz való hozzájárulásának eloszlása ​​látható. *

A stratégia a munka ezzel a radioaktív örökölt külleme - várjon 10 ... 20 év, míg a legrövidebb bomlás (és ezáltal a legaktívabb) izotópok, beleértve csökkentett tartalmára aktivált kobalt (60Co a ​​közeli „kobalt bomba” a felezési ideje 5,3 év), majd feldolgozni és a fajta a hulladék, ami felkavarja, hogy egy biztonságos szintre, például acélrudak, igénylő hulladék rövid tárolása és a hulladék igénylő hosszabb tárolás. Utolsó hívott általában mintegy 10% a teljes tömegére, és az összeomlás a tárolás során az aktivált atomok biztonságos szintre 100 ... 1000 s. Sokat, de akkor nagyon különböző számokat fogunk látni.

Egy másik hasonló kép a jó minőségű Nuclear grade rozsdamentes acél aktiválása ITER-feltételek mellett. A számokat sievertas óránkénti / kg-ban adjuk meg. Látható, hogy bár az első 40 évben az aktivitás szintje jelentősen csökken, nem érdemes megérinteni az ilyen acél nagy részét 200 év múlva.

És, természetesen, és a művelet során a reaktorok és miután abba kell folyamatosan elvégezni egy sor olyan intézkedést, hogy elszigetelje a radionuklidok zárt borítékban erre a célra - atomsorompó az akadályokat. Emellett nem olcsó építési / karbantartási tevékenységek (például az ITER fúrás beton lehetetlen, és így az egész rendszer épül öntve a beton, fém lemez) is van egy elleni küzdelem lehetséges balesetek.

De a radiokémiai növények fertőtlenítése így néz ki - minden tele van polimer filmmel, amelyet a falakról a radionuklidokkal

Érdekes, hogy a mai napon a megbízás több száz idled nukleáris reaktorok teljesen lebontották, néha meglehetősen rejtélyes trükkök, mint például a „vágás a reaktor alatti robotok” vagy „öntse habbal, darabokra vágjuk és nyomtatni megőrzésre.” Azonban ez a technológia tökéletes, és egy nagy részét a több tízezer tonna válogatás után és elválasztó különösen aktív részei alkalmas olvasztására / egyéb újrafelhasználás. Különösen sikeres volt az ilyen műveletekben a németek, akik 11 erő reaktort és egy tucat tapasztaltat bontottak le.

* Példa a nukleáris erőmű elemzésére egy tiszta mező állapotára.

Íme egy példa a radioaktív hulladék hosszú távú tárolására egy korábbi sóbányában. *

Összefoglalva - a neutronok jelenléte arra vezet, hogy egy nukleáris vagy termonukleáris reaktor, tekintet nélkül a nukleáris üzemanyag jelenlétére, jelentős nukleáris potenciált jelent. Ez állandó küzdelmet jelent a radionuklidok elszigeteléséhez, a felügyeleti hatóságok általi ellenőrzéshez és a nem illuzórikus halálos sugárzás veszélyéhez, egy "tiszta" termonukleáris reaktorhoz. De ez nem a legrosszabb.

A nukleáris reakciótermékek.

Manapság a hasítási reaktorokban a reaktorok közel azonos fűtőelemei használatosak (tüzelőanyag-szerelvények, gyakran tévesen TVEL-k, üzemanyag-rúd - ez csak részegységek része). Ez a termék súlya

700 kilogramm, amelyben található

500 kg 235U izotóp dúsított urán

4,5%, azaz. minden tüzelőanyag-szerelvény 22-23 kg 235-ös uránt tartalmaz

480 kg urán.

Példa a VVER reaktorok FA-jére (a TVSA-2M központjában, magasabb, mint a TVSA). Az urán-oxid-tabletták a tüzelőanyag-elemek szakaszaiban láthatók.

Az FA 3-4 évig dolgozik a reaktorban, és minden évben a reaktor 30 tonna SNF-et vagy körülbelül 40 TVSoc-ot hagy. A kiégett üzemanyag az U235 szinte egy százalékát és a plutónium szinte egy százalékát tartalmazza. A legérdekesebb dolog az, hogy ez a fele a plutónium, amely a kampány során jött létre - a többi elégetett magának, áramot generálva. Ezenkívül 20-25 kg hasadási termékeket (PD) találnak az üzemanyag-szerelvényekben - körülbelül 60 különböző, gyakran nagyon radioaktív izotóppal. A frissen besugárzott üzemanyag-szerelvényeknek egymillió röntgensugár / óra radioaktivitása van,

Valójában kiderül, hogy egy év alatt SNF formában a reaktor több sugárzási potenciált töltött be, mint az aktivált struktúrákban 50 év múlva. A második probléma az SNF radioaktív termékek bomlásának időzítése biztonságos szintre. Ha PD gyakran nem nagyon hosszú felezési idejű (bár a híres stroncium 90 és cézium-137 -. Körülbelül 30 évvel, például levették csernobili stroncium és cézium ma szakított körülbelül a fele lenne elképzelni, hogy a skála), 100 évvel kezdik uralni transzurán termékek - plutónium, neptunium, americium, curium (az utolsó három az úgynevezett minor aktinidák, az egyik legproblematikusabb hulladék). Félelmetes radiotoxikus, évszázadok és ezer évek féléletideje van, így az SNF legalább százezer évig veszélyes!

* Az SNF sugárzási potenciálja időről időre. FP - hasadási termékek. Hasonlítsa össze a fent ismertetett aktivált terveket!

Még egy millió év múlva az SNF nem tér vissza a kezdeti lézersugaras szintre, amelyet az urán lassú bomlása határoz meg.

A világ egyik legnagyobb "nedves" SNF tárolóhelye. Emlékszem erre a megfelelő xkcd képregényre.

Az SNF esetében újrahasznosítási lehetőség van, amikor az üzemanyag-szerelvény gyengén aktivált szerkezetekké oszlik, az uránba és a plutóniumba, ami visszaállítható a működésbe és a hasadási termékekbe. Így a hulladék mennyisége körülbelül 5-ször csökken, és a hosszú távú sugárzási potenciál körülbelül fele a reaktorba kerül, de ez nem a végső megoldás. Súlyos megfontolás tárgyát képezi továbbá a kisebb aktinidok és plutónium "égése" a gyors reaktorokban, ami csökkenti a maradványok tárolási idejét több százezerről néhány ezer évre. Mindazonáltal ezek mind összetettek és költségesek, ezért az elhasznált nukleáris üzemanyag újrafeldolgozása, amely nem teljes, csak Európában létezik.

By the way, észrevehető része a hulladék feldolgozásának

50 ... 80 kg tüzelőanyag-részegységek acél részei, amelyek láthatóan aktiválódnak. Úgy viselkednek, mint ez.

És mi a helyzet a termonukleáris reaktorokkal? A "hulladékgyártás" -nak van egy stabil hélium-4-e, amelyre azonnal feltöltheti a gyermeklabdákat a helyszínen. Az igazság ebben a munkában a radioaktív trícium, ami hasonló a plutónium veszélyével (és az a tény, hogy víz könnyen átalakítható és beépül a biológiai ciklusba, csak paranoiát eredményez). Az ipari NNPP-ben a trícium mennyisége kerül forgalomba, amely a teljes aktivitással összevethető a Fukushima vagy a csernobili baleset következtében (tucatnyi megakúrás, amely megfelel a trícium kilogrammjainak). Néhány száz milligramm (több ezer curie) trícium, egyébként a termonukleáris reaktor belső felületén marad, ami további problémákat okoz a felhasználásukkal. Másrészt az ipari atomerőművekben a radioaktív anyagok mennyisége gigakulárisan mérhető, bár ezek nem annyira volatilisak, mint a trícium tömege.

A különleges üveg, amelyben a radioaktív hulladékot eltemetik, akár egy millió évig is képes ellenállni az eróziós hatásoknak.

Ezenkívül a trícium felezési ideje 12 év (120 év alatt, annak mennyisége csökken

1000-szer) és nagyon gyenge sugárzási béta-sugárzása 12,3 keV, amelyek még 10 cm levegővel vagy vastag kesztyűvel is jól védettek. A trícium csak akkor veszélyes, ha lenyelték. Mindazonáltal a jelenléte az izotóp a TYAES igényel tömegmozgalmak, hogy megakadályozzák szerzés ki - speciális hőszigetelt dobozok alacsony nyomású belsejében található lezárt szobák, külön szellőzőrendszer, a számítás az összes módon trícium elterjedt semmilyen baleset és a teremtés védőkorlátok minden ilyen módon, és több n. és így tovább.

Az ITER tároló és elosztó rendszerének prototípusa - vegye figyelembe, hogy teljesen a hermetikusan lezárt kesztyűtartókban található.

Összefoglalva - ha nem a kiégett nukleáris fűtőelemek, ami több, mint olyan további sugárzás veszélyeinek, a TYAES nem lenne „tisztább”, mint a nukleáris erőművek. Ráadásul a trícium jelenléte és az aktivált szerkezetek nagyobb tömege miatt veszélyesebb lenne. Azonban a kiégett üzemanyag nem megy sehova, és nem lesz biztonságosabb, azonosító 99% -a sugárzás potenciális nukleáris energia, és a helyére a atomreaktorok hipotetikus fúziós reaktorok vezet jelentős csökkentési potenciállal. A második, sokkal fontosabb, de nehéz megvalósítani az előnyöket, amelyek a sugárzás problémák atomenergia csak növekszik, és 1000-ben a probléma a kiégett nukleáris fűtőelemek szerezhet egy teljesen más léptékű, míg TYAES soha nem lesz ilyen növekvő évszázadok radioaktív hulladékkal kapcsolatos problémák .

Értékeld a cikket: