Контрольная работа: Радіологічні технології у народному господарстві

3) Ядерний паливний цикл після АЕС:

Зараз вже важко повірити, що в найперші роки після зародження атомної енергетики практично всі радіоактивні відходи (РАО) викидалися майже як звичайне сміття. Проте саме в атомній промышлен- ности проблему відходів вперше усвідомили і почали вирішувати по – сьогоденню серйозно. Сумарний світовий об'єм РАО в порівнянні із звичайними відходами надзвичайно малий. Пробуємо оцінити його хоч би в першому наближенні. Відомо, що з реактора ВВЕР – 1000 (електрична потужність – 1ГВт) щорік вивантажується 23т відпрацьованого ядерного палива з вмістом продуктів ділення 40кг/т, тобто 920 кг в рік. За рік в світі накопичується біля 300тонн РАО. Якщо додати відходи енергоустановок атомних підводних човнів і тому подібне, їх загальна кількість буде нікчемною в порівнянні з десятками і сотнями мільйонів тонн традиційних відходів.

1.Зберігання відпрацьованого палива:

Вигорілі тепловиділяючі елементи – твели, що тільки що витягують з реактора (звичайно, за допомогою дистанційних маніпуляторів), містять високоактивні ізотопи. Працювати з таким матеріалом дуже небезпечно. Тому твели перш за все направляють в басейн витримки – (сховище), що є при кожній АЕС. Там вони проводить від 3 до 10 років, поки не розпадуться короткоживучі нукліди. Після цього активність відпрацьованого ядерного палива визначається продуктами ділення (ПД) з великим часом розпаду. Серед них головний вклад вносять стронцій – 90 (період напіврозпаду Т=29,2 року), криптон – 85 (10,8 років), технецій – 99 (213тыс. років) і цезій – 137 (28,6 років). А окрім довгоживучих ПД, залишаються ще і трансуранові елементи – актиноїди: нептуній, плутоній, америцій, кюрій; всі вони, як відомо, радіоактивні, з дуже великими періодами напіврозпаду (десятки і сотні тисяч років).

І хоча за 10 років після вивантаження активність вмісту твелів зменшується приблизно в 10 разів в порівнянні з тією, що була через полгода, вона і тоді складає 325 тис. кюрі на тонну. Після витримки в басейні відпрацьоване паливо перевозять на радіохімічний завод для витягання урану, що залишився, а також плутонію. Для цього, як правило, використовується технологія водного розчинення, і в результаті майже всі РАО стають рідкими.

Довго тримати їх у такому вигляді, навіть в спеціальних ємкостях, ризиковано. Адже за рахунок радіонуклідів, що залишилися, ці рідини постійно нагріваються.

Активність РАО нехтуватиме малою, якщо знизиться, принаймні, на шість порядків в порівнянні з початковою. Легко підрахувати, що через 10 періодів напіврозпаду Т вона зменшиться в 1024 рази, а через 20Т – ще в стільки ж раз. Це означає, що, наприклад, стронцій і цезій слід зберігати в контрольованих умовах 300 – 600 років. Такі величезні терміни не можуть не викликати сумнівів – ситуація в настільки віддаленому майбутньому представляється дуже невизначеною. Не дивлячись на складність і дорожнечу переробки і зберігання, проблему РАО не можна вважати вирішеною остаточно. Не кажучи вже про те, що не досягнута повній безвідходній або замкнутості циклу, головним методом знешкодження небезпечних продуктів залишається чекання їх мимовільного розпаду.

2. К атегорії відходів, їх зберігання і переробка:

Відходи діляться на три категорії:

1) Матеріали типа А з коротким періодом напіврозпаду (менше 30 років) і слабкою радіоактивністю.

2) “ Сміття” типа В, який теж має малий період напіврозпаду і володіє малою радіоактивністю.

3) Відходи категорії З найбільш небезпечні – в них таїться 95% загальній радіоактивності.

Питання про зберігання РАО першого типа практично вирішене. Адже, власне кажучи, йдеться про таких компонентах, як фільтри, деталі систем охолоджування і тому подібне, які не мають власної радіоактивності – лише наведену. Випромінювання таких блоків порівняється з природним фоном “всього лише” через три століття, протягом яких, потрібне серйозне спостереження.

Відходи типів В і З утворюються безпосередньо при виробленні електроенергії на АЕС. Коли закладений в реактор оксид урану через три - чотири роки витягують як відпрацьоване паливо, в нім міститься ще 95,5% урану і лише 3,5% продуктів розпаду; крім того, уран – 238, поглинаючи нейтрони, перетворюється на плутоній (1%) або інший елемент сімейства актиноїдів з більшою, ніж в урану атомною масою.

Укладене в упаковку відпрацьоване паливо зберігається в траншеях, чекаючи остаточного складування. Сортують паливо на спеціальних заводах, який після складних хімічних і механічних операцій видає уран, плутоній і. бетонні і скляні блоки.

Вони начинені відходами класу З , розмолотими в парашек, утрамбованими і змішаними з компонентами скла на молекулярному рівні. Блоки зберігаються на заводі у вентильованих колодязях.

Відходи класу В – паливо і покидьки повторної переробки – поміщають в металеві футляри, а потім замуровують в бетон. Якщо застосувати пресування під тиском, то об'єм відходів можна зменшити в 4 рази.

Зберігання відходів типа В і Із з – за довгого періоду напіврозпаду не можна залишити на поверхні землі, доведеться чекати не три сотні, а сотні тисяч років, до їх безпечного стану.

Після тривалих дебатів учених (у деяких Європейських країнах) було вирішено зберігати відходи в товщі геологічних шарів, щоб надійно укрити їх на тисячоліття від зовнішніх пошкоджень (ерозія, землетруси, кліматичні зміни), і антропогенних.

Вивід:

Ще не так давно слова “атомна енергетика” і “науково-технічний прогрес” зливалися в нерозривне ціле. І тому було немало причин. Молода галузь вимагала прориву в майбутнє. Вона стимулювала розвитку цілого ряду нових напрямів у фізиці, хімії, біології. Більш того, відкривалася дуже веселкова перспектива вирішення енергетичних проблем, в першу чергу заміни традиційних видів палива принципово іншим – компактним, “бездимним” і, що особливо важливе, практично невичерпним. Саме по цьому атомна енергетика відразу отримала пріоритетний розвиток в багатьох промислово розвинених країнах.

Проте з часом ситуація змінилася. Чернобольський вибух породив у всьому світі бурхливі дискусії. Пропонувалося разом закрити всі АЕС “доки не пізно”. Але коли прохолонув гарячий “чернобольский слід”, припинилися люті спори. Якось непомітно все стали реалістами. Закрити існуючі АЕС ніхто вже серйозно не вимагає, – але ж їх тріумфальний хід по планеті віднині не передбачається. Судячи з усього, вони зберегли обмежене значення, причому особлива увага приділятиметься саме питанням їх безпеки і екологічної чистоти.

2. Використання радіації в медицині

Серед різноманітних видів іонізуючих випромінювань, як уже зазначалося вище, надзвичайно важливими при вивченні питання небезпеки для здоров'я і життя людини є випромінювання, що виникають в результаті розпаду ядер радіоактивних елементів, тобто радіоактивне випромінювання.

Щоб уникнути плутанини в термінах, варто пам'ятати; що радіоактивні випромінювання, незважаючи на їхнє величезне значення, є одним з видів іонізуючих випромінювань. Радіонукліди утворюють випромінювання в момент перетворення одних атомних ядер в інші. Вони характеризуються періодом напіврозпаду (від секунд до млн. років), активністю (числом радіоактивних перетворень за одиницю часу), що характеризує їх іонізуючу спроможність. Активність у міжнародній системі (СВ) вимірюється в беккерелях (Бк), а позасистемною одиницею є кюрі (Кі). Один Кі = 37 х 109Бк. Міра дії іонізуючого випромінювання в будь-якому середовищі залежить від енергії випромінювання й оцінюється дозою іонізуючого випромінювання. Останнє визначається для повітря, речовини і біологічної тканини. Відповідно розрізняють :

* експозиційну,

* поглинену та

* еквівалентну дози іонізуючого випромінювання.

Експозиційна доза характеризує іонізуючу спроможність випромінювання в повітрі, вимірюється в кулонах на 1 кг (Кл/кг); позасистемна одиниця — рентген (Р); 1 Кл/кг — 3,88 х 103Р. За експозиційною дозою можна визначити потенційні можливості іонізуючого випромінювання.