Радиационная обстановка. Основные источники излучения на предприятиях, работающих с радиоактивными веществами

Технологический процесс производства электроэнергии в реакторе РБМК представляет собой совокупность следующих процессов:

- деление ядер U235 в активной зоне (A3) реактора с выделением большого количества энергии в виде кинетической энергии осколков деления и ионизирующего излучения (п и у);
- нагрев ТВЭЛ, графита и теплоносителя за счет замедления и поглощения ионизирующего излучения (теплоноситель по групповым и раздаточным коллекторам подводится индивидуально к каждому каналу);
- образование пароводяной смеси за счет передачи тепла от ТВЭЛ к воде (пароводяная смесь также отводится индивидуально от каждого канала в четыре барабан- сепаратора);
- сепарация пара в барабан-сепараторах (Б-С);
- подача пара от Б-С по общему паропроводу на две турбины с цилиндрами высокого и низкого давления;
- расширение пара в турбине и вращение ротора;
- конденсация отработавшего пара в конденсаторах турбины;
- деаэрация конденсата (дегазация) в деаэраторах;
- смешивание конденсата в сепараторах с теплоносителем;
- подача воды в реактор при помощи ГЦН.

Реактор

Реактор РБМК -1500 (реактор большой мощности кипящий) - это канальный реактор, замедлителем в котором служит графит, а теплоносителем - вода и пароводяная смесь. В графитовой кладке реактора установлены технологические каналы из циркония. В каналах установлены тепловыделяющие сборки (ТВС) и ТВЭЛ из UO2 в оболочке из циркониевого сплава.

Ядерное топливо в реакторах содержит уран-235. Рисунок показывает процесс расщепления урана -235.

Нейтрон, поглощённый ядром, увеличивает его массу на единицу. Ядро возбуждается от избытка энергии. Ядро может избавиться от избытка энергии, испустив гамма-излучение, и тогда оно становится ядром урана, но теперь урана-236. Однако, ядро обычно имеет так много избыточной энергии, что его разрывает на части. Это приводит к образованию двух продуктов деления, которые разлетаются на очень высокой скорости с освобождением 2-3 нейтронов, и испусканием гамма-излучения.

При расщеплении урана формируются новые вещества - продукты деления. Некоторые из них радиоактивны, например цезий-137 (Cs-137), йод-131 (J-131) и криптон-87 (Kr-87). Летучие продукты деления типа инертных газов и галогенов распространятся от гранул диоксида урана и собираются внутри топливной оболочки. Если оболочка повреждена, эти радиоактивные вещества могут просачиваться в воду.

Если оболочка топлива серьезно повреждена, то и другие продукты деления, обладающие высокой растворимостью и высокой энергозависимостью, могут быть освобождены. Наличие специфических галогенов и инертных газов может создать опасность для персонала и окружающей среды. Среди галогенов особенно опасен йод. Инертные газы ксенон и криптон тоже могут стать источником облучения.

Материал, находящийся в пределах 1-го метра от реактора, подвергается очень интенсивному нейтронному излучению, при этом некоторые типы атомов будут активированы. Среди таких веществ - кобальт-60 (Со-60) и никель-59 (Ni-59). Радиоактивность, которая сформирована в этой группе, называется наведенной радиоактивностью.

Наведенная радиоактивность - способность атомных ядер, подвергшихся облучению нейтронами, испускать ионизирующие излучения.

Радиоактивные продукты коррозии

Некоторые из примесей в воде, которая проходит через реактор, - это маленькие частицы материала от технологических систем. Эти частицы образуются при коррозии материала в технологических системах. Они поступают с реакторной водой в реактор и там подвергаются облучению нейтронами.

Обычными продуктами коррозии является - кобальт-60 (Со-60), железо-59 (Fe-59), никель- 59 (Ni-59) и хром-51 (Cr-51), цирконий-95 (Zr-95).

Радиоактивные вещества в паре и воде

Реакторная вода с примесями облучается нейтронами при прохождении через реактор. Часть воды и примесей становятся радиоактивными. Вещества, которые образуются в результате этого, - тритий (H-3), азот-16 (N-16) и кислород-19 (0-19).

Энергия излучения азота-16 очень высока и это используется для определения коэффициента защиты при строительстве защиты вокруг реактора.