Авария на ЧАЭС Ядерные реакции Степень опасности радионуклидов как источников внутреннего облучения

Реактора РБМК – 1000 Цепная ядерная реакция

Мировые энергетические потребности в ближайшие десятилетия будут интенсивно возрастать. Какой-либо один источник энергии не сможет их обеспечить, поэтому необходимо развивать все источники энергии и эффективно использовать энергетические ресурсы.

Химическая дозиметрия.

Некоторые недостатки ионизационных и калориметрических методов дозиметрии (трудности в поддержании режима тока насыщения и ухудшение свойств изоляции электродов при измерении больших мощностей доз или недостаточная чувствительность при определении дозиметрических характеристик низкоинтенсивных излучений) привели к необходимости разработки химических методов дозиметрии, использующих иные принципы.

Химический метод дозиметрии основан на регистрации необратимых химических изменений, производимых излучением в веществе. Продукты химических реакций определяются либо непосредственно (по изменению цвета и т.п.), либо косвенно с помощью способов химического анализа (титрование, спектрофотометрия и др.). одним из таких химических методов является ферросульфатный метод дозиметрии. Анализируемый раствор содержит сульфат железа в разбавленной серной кислоте, насыщенной кислородом. Под действием излучения среди различных продуктов разложения молекул воды возникают и радикалы . Ионы двухвалентного железа, имеющиеся в растворе, взаимодействуют с  (), вызывая образование ионов трёхвалентного железа. Количество ионов , образованных в анализируемом растворе под действием радиации, пропорционально экспозиционной дозе (мощности экспозиционной дозы). Концентрацию ионов  определяют сравнением оптической плотности (ОП) облучённого и необлучённого растворов с помощью спектрофотометра:

,

где e – молярный коэффициент экстинкции, характеризующий ослабление света за счёт поглощения и рассеяния, G – радиационно-химический выход реакции (количество продуктов реакции, возникших при поглощении в реагирующей среде энергии, равной 100 эВ), l – толщина слоя раствора, через который проходит ультрафиолетовое излучение в спектрофотометре (длина волны, соответствующая максимуму в спектре поглощения раствора, содержащего ионы , лежит в области 302-304 нм), t – время.

На выход ионов  влияют концентрация кислорода, присутствие органических примесей (уменьшается G при уменьшении концентрации кислорода и наличии органики). Реакторы с водой под давлением. Наиболее распространенным гражданским энергетическим реактором является реактор с водой под давлением (PWR). Реакторы PWR первоначально создавались для ядерных подводных лодок.

Недостатком метода является самопроизвольное изменение параметров раствора и без облучения при хранении, вследствие чего он должен быть приготовлен непосредственно перед измерением.

Фотографический метод дозиметрии.

С помощью фотографического метода были получены первые сведения об ионизирующем действии излучений радиоактивных веществ. В настоящее время он используется для индивидуального контроля дозы ионизирующего излучения.

В состав светочувствительной эмульсии входит бромистое серебро (или иная соль серебра), находящаяся внутри слоя желатина. При облучении светочувствительного слоя фотонами (или иными видами излучения), воздействие будут оказывать электроны, образованные в пространстве, окружающем фотоэмульсию. Электроны взаимодействуют с AgBr, нейтрализуя положительный ион серебра и образуя тем самым на поверхности зёрен центры проявления – атомы металлического серебра. В дальнейшем под действием проявителя эти центры способствуют восстановлению металлического серебра из зёрен AgBr вокруг себя. При фиксировании происходят растворение и удаление из эмульсии кристаллов AgBr, не содержащих центров проявления.

Фотоэмульсии различной чувствительности используются для дозиметрии в широком диапазоне доз. Фотоплёнки помещают в специальные кассеты вместе с фильтром, предназначенным для улучшения энергетической характеристики и для дискриминации отдельных видов излучения.

Химически обработанная плёнка имеет прозрачные и почерневшие места, которые соответствуют незасвеченным и засвеченным участкам фотоэмульсии. Используя этот эффект для дозиметрии, можно устанавливать связь между степенью почернения плёнки и поглощённой дозой, которую определяют по оптическому пропусканию с помощью денситометра.

Недостатком метода является невысокая чувствительность к малым дозам излучения и зависимость результатов измерений от условий обработки плёнки.

Дозиметрия нейтронов.

Для регистрации нейтронов используют различные виды вторичных излучений, возникающих в результате ядерных реакций или рассеяния электронов на ядрах атомов вещества, используемого для дозиметрии. При этом энергия электронов в поглощающей среде преобразуется в энергию протонов и ядер отдачи, α-частиц, γ-квантов и продуктов деления.

Для дозиметрии тепловых нейтронов используют реакцию захвата (n, γ), для регистрации быстрых нейтронов – упругое и неупругое рассеяние, а для определения потоков нейтронов с промежуточной энергией рекомендуется уменьшить их энергию до тепловой, пропустив через слой парафина или другого замедлителя. Конструктивно счётчик нейтронов с промежуточной энергией выполняется в виде полой сферы из парафина со стенкой, толщиной порядка 15 см, в центре которой помещается счётчик тепловых нейтронов. Предполагается, что нейтроны промежуточных энергий, падающие на поверхность сферы, будут создавать в её центре поток тепловых нейтронов, который будет пропорционален биологической дозе.

Дозиметрия по существу сводится к определению потоков нейтронов с помощью пропорциональных счётчиков, ионизационных камер, радиационно-химических реакций, фотопластинок. Дозу быстрых нейтронов для поглощающей среды с известными параметрами можно рассчитать по формуле , где Е – энергия нейтронов, - поперечное сечение взаимодействия нейтронов с атомами i-того типа, - средняя доля энергии, теряемая при соударении нейтрона с i-тым атомом, ci – число атомов i-того элемента в 1 г поглотителя.

Дозиметрическая и радиометрическая аппаратура. Детекторами являются сцинтилляционные и пропорциональные счётчики, счётчики Гейгера-Мюллера (в том числе и 4π-счётчики, в которых радиоактивный источник со всех сторон окружён рабочим объёмом счётчика; если источник газообразный, он помещается в рабочий объём газового счётчика), ионизационные камеры, полупроводниковые счётчики и фотопластинки (фотоплёнки).

Закономерности формирования радиоактивного загрязнения территории Республики Беларусь. Основные уровни загрязнения почвы в результате глобальных выпадений на территории РБ сформировались в середине 70-х годов после интенсивных ядерных испытаний, когда плотность годовых выпадений плутония достигла максимальных значений: 10 – 15 Бк.

Радионуклиды в организме человека.

Формирование дозы излучения инкорпорированных радионуклидов. Рассмотрим случай однократного (мгновенного) поступления радиоактивного вещества в одно из входных депо.

Кинетика формирования дозы. Рассмотрим влияние фактора времени на формирование поглощённой дозы от излучения инкорпорированных радионуклидов.

Масса и энергия связи ядра Измерения показывают, что масса любого ядра mя всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: mя < Zmp + Nmn. Это обусловлено тем, что при объединении нуклонов в ядро выделяется энергия связи нуклонов друг с другом.

Авария на радиохимическом заводе Сибирского химического комбината 6 апреля 1993 года в 12 часов 58 минут по местному времени на радиохимическом заводе Сибирского химического комбината в результате взрыва был разрушен один из аппаратов по экстракции урана и плутония. Сила взрыва была такова, что оказалась пробита крышка бетонного каньона, где располагался аппарат - виновник, кроме того, ударная волна вынесла 4 бетонных плиты перекрытия толщиной в метр, вышла в монтажный зал, разрушила шлакоблочную плиту и дала выброс на промышленную площадку
Цепная ядерная реакция Ядерные силы