ИЗОТОПЫ: СВОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЕ. Инжечик Лев Владиславович. Кафедра общей физики Лекция 21

Транскрипт

1 ИЗОТОПЫ: СВОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЕ ПРИМЕНЕНИЕ Инжечик Лев Владиславович Кафедра общей физики Лекция 21

2 Единицы некоторых величин, связанных с ионизирующим излучением Активность радионуклида (источника) A= dn/dt [T -1 ] 1 Беккерель (Bq, Бк) = 1 спонтанный распад в секунду 1 Кюри (Ci, Ки) = Бк (точно) Поглощенная доза D [L 2 T -2 ] 1 Грэй (Gy, Гр) <- 1 кг вещества поглотил 1 Дж излучения Эквивалентная доза H=Dk [L 2 T -2 ], где D поглощенная доза, k качество биологической ткани H = 1 Зиверт (Sv, Зв), если Dk = 1 Дж/кг Экспозиционная доза гамма излучения X=dQ/dm [M -1 TI; C/kg, Кл/кг] где Q суммарный заряд ионов одного знака, рожденных в воздухе излучением, m масса воздуха 1 Кл/кг 1 Рентген (R, Р)= Кл/кг Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 2

3 Иоднаяяма. Отравлениереактораизотопом 135 I "Иодная яма", или "ксеноновая яма" накопление в активной зоне реактора короткоживущего изотопа ксенона 135 Xe (t 1/2 = 9,14 часа), образующегося в результате распада изотопа иода 135 I (t 1/2 = 6,57 часа). 54 Xe A Содержание % % 8.87 % T 1/2 5.3 d 9.14 h σ(n, γ), барн (10-24 см 2 ) <5 < b <5 135 Xe сильно поглощает нейтроны. Его присутствие снижает запас реактивности реактора. В реакторе, работающем на большой мощности, убыль 135 Xe определяется его радиоактивным распадом и «выгоранием» в результате захвата нейтронов. Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 3

4 Влияниедочернего 135 Xeнареактивностьреактора При уменьшении мощности реактора поток нейтронов в активной зоне уменьшается уменьшается "принудительное выгорание" 135 Xe и его концентрация растет с запаздыванием порядка периода полураспада 135 I поглощение нейтронов растет падает реактивность реактора. При "разгоне" реактора наоборот: концентрация 135 Xe (с задержкой) падает поглощение нейтронов уменьшается реактивность растет. Реактор характеризуется внутренней запаздывающей положительной обратной связью! Реактивность Иодная ямя делает невозможным вывод реактора на проектную мощность в течение 1-2 суток. Иоднае "отравление" реактора делает крайне невыгодной работу АЭС в режиме меняющейся мощности. Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 4

5 Расположение Чернобыльской АЭС Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 5

6 До аварии Строительство

7 ЧАЭС, вид из космоса

8 Реакторный зал ЧАЭС

9 Характеристики реакторов Чернобыльской АЭС Характеристика Тепловая мощность реактора, МВт Электрическая мощность блока, МВт К. п. д. блока, % Давление пара перед турбиной, атм Температура пара перед турбиной, С Размеры активной зоны, м: высота диаметр Загрузкаурана, т Обогащение, % 235 U Число испарительных каналов: Среднеевыгорание, МВт сут/кг: Размеры оболочки ТВЭЛ-а (диаметр толщина), мм: Материал оболочек ТВЭЛ-ов: РБМК , , ,6 3, ,5 13,5 0,9 Zr + 2,5 % Nb Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 9

10 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 10

11 Разрез здания по оси реактора Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 11

12 РБМК-1000 Схема Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 12

13 ://www-pub.iaea.org/mtcd/publications/pdf pdf/pub913r_web.pdf Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 13

14 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 14

15 Тепловыделяющая сборка реактора РБМК 1 дистанционирущаяпроставка 2 оболочкатвэл 3 таблеткиядерноготоплива Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 15

16

17 Конструкция регулирующего стержня Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 17

18 Рост реактивности в начале движения стержней СУЗ вниз из крайнего верхнего положения Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 18

19

20 ... Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 20

21

22

23

24

25

26

27 Оперативный запас регулирования и мощность реактора Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 27

28 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 28

29 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 29

30 система аварийного охлаждения реактора Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 30

31 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 31

32 ... Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 32

33

34 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 34

35 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 35

36

37

38 Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 38

39 Выбросы р/а веществ Кроме топлива, в активной зоне в момент аварии содержались продукты деления и трансурановые элемнты накопившиеся во время работы реактора. Именно они представляют наибольшую радиационную опасность. Большая их часть осталась внутри реактора, но наиболее летучие вещества были выброшены наружу, в том числе: все благородные газы, содержавшиеся в реакторе; примерно 55 % иода в виде смеси пара и твёрдых частиц, а также в составе органических соединений; цезий и теллур в виде аэрозолей. Суммарная активность веществ, выброшенных в окружающую среду, составила, по различным оценкам, до Бк (14 ЭксаБк), в том числе 1,8 ЭБк 131 I (T 1/2 =8.04 d) 0,085 ЭБк 137 Cs (T 1/2 =30.0 y) 0,01 ЭБк 90 Sr (T 1/2 =28.6 y) 0,003 ЭБк изотопов Pu (T 1/2 =5 h, 11 h, 11 d, 14.4 y, 87.7 y, 6537 y, y, 3.8x10 5 y, 8.1x10 7 y) На долю благородных газов приходилось около половины от суммарной активности. Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 39

40 Процентное соотношение загрязнения, создаваемого различными изотопами через некоторое время после аварии Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 40

41 Интенсивность внешнего гамма-облучения вблизи ЧАЭС Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 41

42 Средние дозы, полученные разными категориями населения Категория Период Количество (чел.) Доза (мзв) Ликвидаторы ~100 Эвакуированные Жители зон со «строгим контролем» >50 Жители других загрязнённых зон Было зарегистрировано 134 случая острой лучевой болезни среди людей, выполнявших аварийные работы на четвёртом блоке. Во многих случаях лучевая болезнь осложнялась лучевыми ожогами кожи, вызванными бета излучением. В течение 1986 года от лучевой болезни умерло 28 человек. Лекция 21 Изотопы: свойства, получение, применение 42