Основні джерела випромінювання на підприємствах,
працюючих з радіоактивними речовинами
Приклади деяких джерел на підприємствах, що працюють з радіоактивними речовинами:
1. Медичні установи
2. Промислові підприємства
3. Атомні реактори
4. Переробка радіоактивних відходів
Розглянемо на прикладі атомної електростанції:
• Реактор
• Радіоактивні продукти корозії
• Радіоактивні речовини в парі і воді.
Технологічний процес виробництва електроенергії в реакторі РБМК являє собою сукупність наступних процесів:
- ділення ядер U235 в активній зоні (A3) реактора з виділенням великої кількості енергії у вигляді кінетичної енергії осколків розподілу і іонізуючого випромінювання (п і у);
- нагрів ТВЕЛ, графіту і теплоносія за рахунок уповільнення і поглинання іонізуючого випромінювання (теплоносій по груповим та роздатковим колекторам підводиться індивідуально до кожного каналу);
- освіту пароводяної суміші за рахунок передачі тепла від ТВЕЛ до води (пароводяна суміш також відводиться індивідуально від кожного каналу в чотири барабан- сепаратора);
- сепарація пара в барабан-сепараторах (Б-С);
- подача пара від Б-С за загальним паропроводу на дві турбіни з циліндрами високого і низького тиску;
- розширення пари в турбіні і обертання ротора;
- конденсація відпрацьованої пари в конденсаторах турбіни;
- деаерація конденсату (дегазація) в деаераторах;
- змішування конденсату в сепараторах з теплоносієм;
- подача води в реактор за допомогою ГЦН.
Реактор РБМК -1500 (реактор великої потужності киплячий) - це канальний реактор, сповільнювачем в якому служить графіт, а теплоносієм - вода і пароводяна суміш. У графітової кладці реактора встановлені технологічні канали з цирконію. У каналах встановлені тепловиділяючі збірки (ТВЗ) і ТВЕЛ з UO2 в оболонці з цирконієвого сплаву.
Ядерне паливо в реакторах містить уран-235. Малюнок показує процес розщеплення урану -235.
Нейтрон, поглинений ядром, збільшує його масу на одиницю. Ядро збуджується від надлишку енергії. Ядро може позбутися надлишку енергії, випустивши гамма-випромінювання, і тоді воно стає ядром урану, але тепер урану-236. Однак, ядро зазвичай має так багато надлишкової енергії, що його розриває на частини. Це призводить до утворення двох продуктів поділу, які розлітаються на дуже високій швидкості із звільненням 2-3 нейтронів, і випусканням гамма-випромінювання.
При розщепленні урану формуються нові речовини - продукти ділення. Деякі з них радіоактивні, наприклад цезій-137 (Cs-137), йод-131 (J-131) і криптон-87 (Kr-87). Летючі продукти ділення типу інертних газів і галогенів поширяться від гранул діоксиду урану і збираються всередині паливної оболонки. Якщо оболонка пошкоджена, ці радіоактивні речовини можуть проникати в воду.
Якщо оболонка палива серйозно пошкоджена, то і інші продукти поділу, що володіють високою розчинністю і високим енергозалежністю, можуть бути звільнені. Наявність специфічних галогенів і інертних газів може створити небезпеку для персоналу і навколишнього середовища. Серед галогенів особливо небезпечний йод. Інертні гази ксенон і криптон теж можуть стати джерелом опромінення.
Матеріал, що знаходиться в межах 1-го метра від реактора, піддається дуже інтенсивному нейтронного випромінювання, при цьому деякі типи атомів будуть активовані. Серед таких речовин - кобальт-60 (Со-60) і нікель-59 (Ni-59). Радіоактивність, яка сформована в цій групі, називається наведеною радіоактивністю.
Наведена радіоактивність - здатність атомних ядер, які зазнали опромінення нейтронами, випускати іонізуюче випромінювання.
Радіоактивні продукти корозії
Деякі з домішок у воді, яка проходить через реактор, - це маленькі частинки матеріалу від технологічних систем. Ці частки утворяться при корозії матеріалу в технологічних системах. Вони надходять з реакторної водою в реактор і там піддаються опроміненню нейтронами.
Звичайними продуктами корозії є - кобальт-60 (Со-60), залізо-59 (Fe-59), нікель 59 (Ni-59) і хром-51 (Cr-51), цирконій-95 (Zr-95).
Радіоактивні речовини в парі і воді
Реакторна вода з домішками опромінюється нейтронами при проходженні через реактор. Частина води і домішок стають радіоактивними. Речовини, які утворюються в результаті цього, - тритій (H-3), азот-16 (N-16) і кисень-19 (0-19).
Енергія випромінювання азоту-16 дуже висока і це використовується для визначення коефіцієнта захисту при будівництві захисту навколо реактора.