Биологическая защита реактора
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
элементе, времени облучения и выдержки. Проведенные в России и за рубежом исследования [9-17] показали, что к основным реакциям активации с образованием долгоживущих радионуклидов с периодами полураспада, как правило, более 1 года для стационарных и транспортных реакторных установок следует отнести следующий ограниченный круг реакций, приведенных ниже вместе с изобарными цепочками радиоактивного распада продуктов активации [3]:
В приведенных выше изобарных цепочках распада над стрелками указал периоды полураспада Т1/2 [6]. Для ветвящихся цепочек указаны в процентах вероятности распада, приводящие к образованию каждого нуклида. Под стрелками приведен вид излучений радионуклида. Стабильные радионуклиды подчеркнуты.
Радионуклиды - продукты активации в метастабильном состоянии, например, 60m Co, для реальных "времен выдержки" t>> Т1/2 быстро распадаются, поэтому в характеристиках для каждого радионуклида для простоты приводятся данные только об излучении нуклида в основном состоянии, а в сечениях активации естественно должны учитываться и сечения образования продуктов в изомерных состояниях.
Как видно из представленных данных, образующиеся радионуклиды имеют периоды полураспада до ста тысяч лет. Вклад каждого из них в суммарную наведённую активность конструкционных и защитных материалов в функции времени после остановки реактора изменяется.
Для времени выдержки от 1 года до 25 лет (время проведения необходимых мероприятий по подготовке к выводу из эксплуатации или при осуществлении немедленного демонтажа) определяющими радионуклидами могут быть 3 Н, 39Ar, 45Ca, 54Mn, 55Fe, 60Со, 63Ni, 65Zn, 133Ba, 134Cs, 151Sm, 152Eu, 154Eu.
Если время выдержки изменяется от 25 лет до 70 лет (длительное хранение реакторной установки), определяющими являются следующие радионуклиды: 3Н, 14С, 36Сl, 41Ca, 55Fe, 59Ni, 60Со, 63Ni, 133Ba, l51Sm, 152Eu. 154Eu.
При времени выдержки от 70 до 7000 лет и более (захоронение радиоактивных отходов) определяющими будут: 14С, 36Сl, 39Ar, 41Ca, 59Ni, 63Ni, 93Mo, 94Nb.
Важной характеристикой продуктов активации, образующихся по перечисленным выше реакциям, являются вид и энергетический состав испускаемого излучения. Эти параметры характеризуют потенциальную опасность данного нуклида при различных видах работ на этапе вывода из эксплуатации. По этому признаку их можно разделить на две группы.
К первой группе относятся нуклиды, имеющие в качестве доминирующего гамма-излучение. Такие нуклиды представляют наибольшую радиационную опасность для персонала, населения и окружающей среды.
2.3.2 Элементный состав конструкционных и защитных материалов
К активируемым конструкциям реакторных установок относятся корпус и внутрикорпусные системы, часть трубопроводов, первичная защита и шахта реактора, т.е. металлические, бетонные и железобетонные конструкции, непосредственно находящиеся в приреакторном пространстве.
При выводе из эксплуатации реакторных установок активированные материалы и конструкции составляют значительную часть от общей активности радиоактивных отходов (в основном это металлоконструкции и железобетон).
Одним из основных показателей, определяющих активационные характеристики металлов и бетонов, является химический состав (включая основные, примесные и следовые элементы). При этом в количественном отношении химсостава под основными принято подразумевать элементы с массовым содержанием в материале более 1%, под примесными - с содержанием от 0,01 до 1% и под следовыми - с содержанием менее 0,01%. Конструкционные и защитные материалы могут значительно отличаться по своему химическому составу в зависимости от вида исходных компонент. Это, в свою очередь, приводит к большому разбросу наведенной активности изделий.
В исходных компонентах конструкционных и защитных материалов присутствуют многие элементы периодической системы. При облучении нейтронами на изотопах этих элементов образуются радионуклиды с различными периодами полураспада. Важной задачей в проблеме активации является учет влияния основных, примесных и следовых элементов на активационную способность материалов.
К сожалению, выбор конструкционных и защитных материалов действующих, выводимых и выведенных из эксплуатации реакторных установок атомных станций осуществлялся на этапе проектирования и строительства без детального анализа их химического состава на содержание многих примесных и следовых элементов. Это в значительной мере затрудняет проведение корректных расчетов наведенной активности металлоконструкций, защиты и оборудования на этапе вывода из эксплуатации этих реакторных установок. Поэтому возникает необходимость проведения детальных экспериментальных исследований по определению содержания этих элементов в материалах оборудования и защиты. Такие исследования были выполнены.
Для проведения исследований активационных характеристик конструкционных и защитных материалов были выбраны образцы, представляющие широкую географию месторождений и заводов - изготовителей в пределах бывшего СССР и охватывающие весь спектр используемых и перспективных материалов, включая различные виды бетонов и их составляющих (крупный и мелкий заполнитель, вяжущие), сырьевые материалы для приготовления защитных материалов (мел, глины, шлаки, огарки, доменный клинкер, золы), различные марки углеродистых и нержавеющих сталей, а также железосодержащие руды.
В отдельную группу выделены бетоны реальных конструкций радиационной з