Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8



Сторінка19/22
Дата конвертації15.02.2018
Розмір1.55 Mb.
ТипЛекція
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   22

ВВЕР і РБМК: порівняльні характеристики


Проводячи порівняння різних типів ядерних реакторів, варто зупиниться на двох найбільш поширених в нашій країні і в світі типах цих апаратів: ВВЕР (Водо-Водяной Енергетичний реактор) і РБМК (Реактор Великий Потужності Канальний). Найбільш принципові відмінності: ВВЕР - корпусних реактор (тиск тримається корпусом реактора); РБМК-канальний реактор (тиск тримається незалежно в кожному каналі), в ВВЕР теплоносій і сповільнювач - одна і та ж вода, в РБМК сповільнювач - графіт, а теплоносій - вода, в ВВЕР пар утворюється у другому корпусі парогенератора, в РБМК пар утворюється в безпосередньо в активній зоні реактора (киплячий реактор) і прямо йде на турбіну - до другого контура. Через різну будову активних зон параметри роботи у цих реакторів також різні.


Реактор на швидких нейтронах


Реактор на швидких нейтронах дуже сильно відрізняється від реакторів всіх інших типів. Його основне призначення - забезпечення розширеного відтворення плутонію з урану-238 з метою спалювання всього або значної частини природного урану, а також наявних запасів збідненого урану. При розвитку енергетики реакторів на швидких нейтронах може бути вирішена задача самозабезпечення ядерної енергетики паливом.

Перш за все, в реакторі на швидких нейтронах немає сповільнювача.


Контрольні питання

1. Типи реакторів. Їх відмінності

2. Які уповільнювачі використовуються в реакторах

3. Яку воду використовують системах реактора. Чи забруднює вона довкілля і як?



4. Який принцип роботи парової турбіни

Лекція № 13. Радіоактивні відходи


Природа радіонуклідів

Природні

Штучні

Продукти поділу

Наведена активність

Циклотроні ізотопи

Ізотопи цільового синтезу

Агрегатний стан

Тверді (ТРАО)

Рідкі (ЖРАО)

Газоподібні (ГРАО)

Період напіврозпаду

Короткоживучі Т1/2 ≤ 1 год

Середньої тривалості життя 1 год < Т1/2 ≤ 100 років

Довгоживучі Т1/2 > 100 років

Активність

Низкоактивні (НАО)

Середньоактивні (САО)

Високоактивні (ВАО)

Склад випромінювачів

α – випромінювачі

β – випромінювачі

γ – випромінювачі

Нейтронні випромінювачі

Джерела надходження

Атомна енергетика

Військові об'єкти

Виробництво радіоактивних матеріалів

Експериментальні установки

Прилади з радіоактивними джерелами

Радіаційні аварії

Стан

Органічні

Неорганічні

Біологічні

Походження

Планові

Випадкові


no48_2

РАВ утворюються при:

1. експлуатації та виведенні з експлуатації об'єктів ядерного паливного циклу, атомних електростанцій, суден з ядерними енергетичними установками та іншими радіаційними джерелами;

2. при використанні радіоактивних речовин у виробничих, наукових організаціях та медицині;

3. при реабілітації територій, забруднених радіоактивними речовинами;

4. при радіаційних аваріях.

При невідомому радіонуклідному складі тверді відходи вважаються радіоактивними, якщо їх питома активність більше:

- 100 кБк / кг - для бета - випромінюючих радіонуклідів;

- 10 кБк / кг - для джерел альфа - випромінюючих радіонуклідів;

- 1 кБк / кг - для трансуранових радіонуклідів.


Гамма-випромінюючі відходи невідомого складу вважаються радіоактивними, якщо потужність поглиненої дози у їх поверхні (0,1 м) перевищує 0001 мГр / год над фоном при дотриманні умов вимірювання відповідно до затверджених методик.
Відходи першої групи активності становлять небезпеку лише при попаданні всередину організму, другої групи - є джерелами зовнішнього опромінення і третьої групи, крім усього, мають потужне тепловиділення.
 На Південному Уралі в Киштимі розташоване ПО «Маяк» (Челябінськ-65), де з кінця 1940-х рр. проводиться регенерація відпрацьованого ядерного палива.

    • На ВО «Маяк» в результаті 45-річної діяльності з виробництва атомної зброї накопичено 600 млн. Кu рідких високо-активних відходів (ВАВ), які практично не піддаються переробці на діючих установках по заскловуванню через складний хімічний склад.

    • В 24 поверхневих залізобетонних ємностях накопичено ~ 13 млн. Кu твердих ВАВ,

    • а в 200 ґрунтових могильниках - близько 30 тис. Кu середньо-(САВ) і низько-активних відходів (НАВ).

    • У каскаді промислових водойм на р. Теча накопичено близько 400 млн. м3 забрудненої води (насамперед водойми № 10: площа 19 км2, об'єм 76 млн м3, містить 110 000 Кu та № 11. площа 44 км2, об'єм 230 млн м3 містить 39 000 Кu ).

Таким чином, в даний час в районі розташування ПО «Маяк» зосереджено ~ 800 млн. Кu радіоактивних відходів в різній формі, що, безумовно, представляє велику екологічну небезпеку перш за все через імовірність надходження радіонуклідів у водну систему Теча - Ісеть - Тобол - Іртиш - Об і Карське море.

До нових екологічних проблем ПО «Маяк» відноситься проблема зберігання та утилізації «збройового» плутонію, що звільняється в результаті відомих угод про роззброєння. Тільки використання в майбутньому нового типу реакторів (каскадний рідко сольових реакторів типу «сміттяр») і торієвого паливного циклу в реакторах-множителі дозволить з часом спалити накопичений плутоній і повністю звільнити людство від цього вкрай небезпечного в екологічному відношенні елементу.

До 1951 р. утворений в ході переробки рідкі РАВ просто зливалися в річку Теча. Через мережу річок: Теча-Ісеть-Об - відбувався виніс радіоактивних речовин в Карське море і з морськими течіями в інші моря Арктичного басейну. Хоча згодом таке скидання було припинено, через більш 40 років концентрація радіоактивного стронцію-90 на окремих ділянках річки Теча перевищувала фонову в 100-1000 разів.

З 1952 р. ядерні відходи стали скидати в озеро Карачай (назване технічним водоймою № 3) площею в 10 км2. За рахунок тепла, що виділяється відходами, озеро в кінці кінців пересохло. Почалася засипка озера ґрунтом і бетоном, для остаточної засипки, за розрахунками, ще буде потрібно ~ 800 тис. м3 скельного ґрунту при вартості робіт 28 млрд рублів (у цінах 1997 р.). Однак під озером утворилася лінза, заповнена радіонуклідами, сумарна активність яких складає 120 млн Кu (майже в 2,5 рази вище, ніж активність випромінювання при вибуху 4-го енергоблоку ЧАЕС).



Видобуток руди

вміст урану в земній корі 3 ÷ 4 ∙ 10-4%.

Урана приблизно в 1000 разів більше, ніж золота, в 30 разів більше, ніж срібла, і майже стільки ж, скільки цинку і свинцю.

Відомо близько 200 уранових і урансодержащих мінералів.

До початку другої світової війни економічно вигідними вважалися лише три родовища: Яхімова в ЧССР, Шінколобве в Заїрі і Ельдорадо в Канаді, в рудах яких містилося 1,5-10% урану. Невелика частина видобутого урану використовувалася в промисловості для фарбування скла ліхтарів семафорів і світлофорів. Проте в основному урановими рудами цікавилися не заради самого урану, а через його незмінного супутника - радію, зміст якого в рудах становить 1 г на 3 т урану. При видобутку радію уранові «відходи» не використовувалися і йшли у відвал. З 1906 по 1939 р. було отримано всього 1 кг радію і попутно було видобуто 4000 т урану. (Потім ці відвали послужили зручним джерелом для отримання урану).

На початку 40-х інтерес до урану різко зріс. Через відсутність багатих руд стали розробляти родовища з усе більш низьким вмістом урану.

Якщо до 1947-1948 рр. добували і переробляли уранові руди із вмістом урану більше 1%, то в 1953 р. вже 30% всього видобутку становили руди із вмістом урану менше 1%, а з 1958-1959 рр.. 90% руд містили менше 0,3% урану. В даний час вважають економічно доцільним переробляти руди з вмістом 0,05-0,07% U3O8.

Все ширше впроваджується в практику так звана комплексна переробка уранових руд з попутним витяганням інших цінних компонентів. Комплексна переробка дозволяє помітно знизити мінімальний вміст в руді, при якому вигідно її розробляти. Наприклад, комплексно переробляються золото-уранові родовища в Вітватерсранді (ПАР) і уран-фосфатні родовища в штаті Флорида (США), що містять 0,01-0,03% U3O8.



Переробка руди

Дроблення і подрібнення.

Вилуговування.

Збагачення до 60-95% U3O8



Афінаж - завершення очищення сполук урану від домішок і особливо від елементів, що володіють великим перетином захоплення нейтронів (гафній, бор, кадмій, європій, гадоліній, самарій і т.д.). Прожарювання отриманих при афінажі осадів уранових солей дозволяє отримати чисті оксиди урану: UO3, U3O8 і діоксид UO2 - найважливіші проміжні продукти уранового виробництва.

Виробництво UF6 (гексафториду) і поділ ізотопів

Перш ніж виготовляти паливо природний уран, який містить лише 0,72% 235U, необхідно збагатити - розділити ізотопи 235U і 238U.

Хімічні реакції занадто малочутливі до атомної маси реагуючих елементів, тому вони не можуть бути використані для збагачення урану. Необхідні фізичні методи розділення ізотопів.

Один з методів отримання збагаченого урану - газодифузійний.

Використовується також відцентровий метод із застосуванням високошвидкісних газових центрифуг.

UF6 - єдина уранвмісна речовина, що існує при звичайній температурі в газоподібному стані (при зниженому тиску).

Збагачення урану методом газової дифузії засновано на явищі молекулярної дифузії через пористу перегородку з найдрібнішими отворами. У замкнутому просторі при тепловій рівновазі всі молекули газової суміші володіють однією і тією ж кінетичної енергією. Менш важкі молекули 235UF6 володіють більшою середньою швидкістю теплового руху і тому частіше вдаряються об перегородку, ніж більш важкі молекули 238UF6. В результаті через отвори перегородки частіше будуть проникати (дифундувати) більш легкі молекули 235UF6. Відповідно молекули важкого ізотопу будуть концентруватися перед перегородкою.

Розглянуті досі виробництва становлять початкову стадію ядерного паливного циклу. Основні відходи - слабо-і середньоактивні.

Кількість РАВ на стадії первинної переробки природного урану дуже велика і складає 99,8%. У Росії видобуток і первинна переробка урану здійснюється тільки на одному підприємстві - Приаргунск гірничо-хімічному об'єднанні. На всіх працюючих до останнього часу підприємствах з видобутку і переробки уранових руд у відвалах і хвостосховищах знаходиться 108 м3 РАВ з активністю 1,8 • 105 Кu.

Транспортування

Існують відкритий і замкнутий паливні цикли.

Радіохімічна переробка відпрацьованого палива здійснюється, як правило, централізовано на великих радіохімічних підприємствах, що тягне за собою необхідність перевезення значних кількостей надзвичайно активного продукту. Активність відпрацьованого палива настільки висока, що неможливо переробляти одразу після вивантаження з реактора. Для того, щоб частина радіоактивних продуктів розпалася, потрібен час, протягом якого відпрацьоване паливо зберігається в охолоджених басейнах на АЕС (близько 3 років).

pag31a

 Відпрацьоване паливо поміщають у спеціальні контейнери, маса яких становить від 30 до 100 т, причому на частку корисного вантажу - відпрацьованого палива - доводиться лише 2-5% загальної маси.



fuel

У всіх розвинених країнах зараз прийнята наступна схема поводження з відходами високої питомої активності (ОВУА, ВВПА):

1) зберігання в рідкій формі до зниження залишкового тепловиділення;

2) затвердіння і зберігання в контрольованих умовах;

3) остаточне захоронення твердих відходів у геологічних формаціях.

Процес затвердіння полягає в кальцинації з наступним оплавленням або склування. Найбільш сучасним способом є вплавлення відходів в склоблоки, які потім вкладаються у металеві контейнери, призначені для поховання. Ведуться роботи по отвердінню ОВУА шляхом утворення керамічних, металокерамічних та скло металічних блоків, які мають велику теплопровідність. Одночасно приділяється увага їх механічній, хімічній та радіаційній стійкості. (Тітаева Н.А., 2000).



Радіохімічна переробка відпрацьованого палива

Доставлене на радіохімічний завод паливо перевантажують з контейнерів в басейни-сховища і піддають обробленні. Розрізані збірки потрапляють в розчинники з азотною кислотою, де здійснюється вилуговування урану і плутонію.

Екстракція - розподіл розчиненої речовини між двома не змішуваними рідинами: азотнокислим розчинами та органічної фазою. Органічна фаза вибірково екстрагує тільки уран і плутоній, залишаючи майже всі продукти розпаду у водній фазі.

На завершальному етапі уран і плутоній ре екстрагуються - переводяться у розчин, що вже не містить продукти розподілу.



Дезактивація радіоактивних відходів

Зберігання та переробка радіоактивних відходів

Специфіка відходів полягає в тому, що їх не можна знешкодити: спалити, перевести в інші хімічні сполуки, - так як радіоактивні речовини в будь-якому стані зберігають свої радіоактивні властивості.

В даний час визнана оптимальною наступна схема переробки високоактивних відходів:

1. зберігання в рідкій формі для зниження залишкового тепловиділення;



безымянный_3

2. отвердіння витриманих рідких відходів та тимчасове зберігання в контрольованих умовах;

3. остаточне поховання відходів в стабільних геологічних формаціях.

migration_250

Найбільш сучасний спосіб затвердіння - склування. безымянный_4

Потенційно придатними для захоронення РАВ вважаються наступні геологічні формації:


  • магматичні, метаморфічні і осадові породи (граніти, порфірити, базальти, гнейси, ортогнейси, кристалічні сланці, глини, аргіліти, глинисті сланці, кам'яна сіль, ангідриту та ін.) Ці породи мають низькі фільтраційні властивості (Кф = 10-4 м / добу) і розмірами, достатніми для розміщення гірничого відводу;

  • залягають в інтервалі глибин 300-1500 м, потужністю не менше 250 м для магматичних і метаморфічних порід та 100 м для галогенних і глинистих відкладень;

  • сейсмічність території розвитку потенційно придатних формацій не повинна перевищувати 7 балів.

Переваги скельних порід полягають в їх міцності, що гарантує цілісність пророблених стовбурів, штреків, штолень тощо, і в можливості при необхідності зворотного вилучення похованих відходів.

До недоліків цих формацій, в порівнянні з соляними і глинистими, слід віднести їх нездатність до «самозатягування» утворення тріщин.
 Для розміщення твердих РАВ, в європейській частині Росії в даний час основну увагу приділяють пошуку підходящих масивів кам'яної солі.

Сіль має цілий ряд властивостей, які надають сольовим родовищ особливі переваги при похованні радіоактивних відходів, основними з яких є наступні:



  • пластичність кам'яної солі перешкоджає при діючому під землею тиску утворення тріщин і розколин;

  • кам'яна сіль в порівнянні з іншими породами має високий коефіцієнт теплопровідності (5,3-6,5 Вт / (м • К)), що дозволить відносно швидко відвести надлишкове тепло, що генерується при спонтанному розпаді радіонуклідів;

  • широка поширеність родовищ кам'яної солі.

 В якості природних резервуарів для захоронення РАВ розглядаються також глинисті породи суші. Серед теригенних осадових формацій переважні сіроцвітні глинисті товщі, на відміну від червоноколірних. Вони збагачені органічною речовиною і тому здатні виступати в ролі відновного буфера.

 Як один з варіантів локалізації РАВ (переважно відходів з високою питомою активністю, ВАВ), у багатьох країнах розглядають поховання в свердловинах.

Пробурені із земної або морської поверхні свердловини можуть мати глибину від 600-700 м до 2-3 км. Це, як правило, свердловини великого діаметру, наприклад, 720 мм.

 У стадії розробки знаходяться технології видалення РАВ у геологічні формації під дно океану (виробітку або свердловини). Можна виділити наступні переваги цього методу:


  • наземні джерела питного водопостачання не пов'язані з відносно статичними системами піддонних вод;

  • море являє собою великий водний резервуар - розчинник;

  • ймовірність аварійної розгерметизації похованих РАВ (РАО) значно нижче, ніж для континентальних могильників;

  • транспортні операції на морі менше обмежені максимальними габаритами і масами перевезених вантажів.

 Багаторічномерзлі породи існують на нашій планеті порівняно незмінно протягом десятків і навіть сотень тисяч років, широко поширені, характеризуються досить великими потужностями (до 1 км і більше в глибину), прилягають до областей з украй малою щільністю населення.

 Розгляд родовищ радіоактивних руд в якості природних аналогів могильників РАВ показує досить високі захисні властивості геологічного середовища.
 Всі вищерозглянуті методи захоронення РАВ можна з упевненістю назвати традиційними. Одні з них знаходяться в стадії розробки, інші активно застосовуються на практиці. Існують й інші проекти: поховання на морському дні в глибоководних западинах, виведення за допомогою ракет за межі земної орбіти, опромінення довгоживучих радіонуклідів в реакторі - «ядерна трансмутація», - але вони менш надійні або більш дорогі.



Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   14   15   16   17   18   19   20   21   22

Схожі:

Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 icon9 клас І. Мистецтво в просторі культури Види і мова мистецтв
Види І мова мистецтв. Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні)...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconЛекція №2 Основні аспекти інформатики. Архітектура персональних комп'ютерів Основні розділи лекції
Виникла на стику всіх медичних дисциплін, досліджує всі види медичної інофрмації, зв’язки між ними І формує системний підхід в осмисленні...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconДіяльність В.І. Вернадського
Наукові праці присвячено дослідженням хімічного складу земної кори, атмосфери, гідросфери, міграції хімічних елементів у земній корі,...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconСкладні речення, їх види
Мета: повторити, закріпити, узагальнити знання учнів про складні речення, їх групи, вдосконалювати вміння І навички визначати види...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconЛекція Предмет та основні функції релігії Лекція 2
Термін "релігія" походить, за Цицероном, від латинського "геge1е" шанувати, почитати, І означає "богошанування", "культ"; або ж,...
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconПрограма курсу за вибором зі світової літератури «Мотиви й образи світової літератури в музичному мистецтві»
Заняття Мистецтво. Види мистецтва. Література, музика як види мистецтва
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconТема: Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини й образ світу у мистецьких шедеврах
Просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconТема: Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини й образ світу у мистецьких шедеврах
Просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття «образ» у мистецтві. Світ людини
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconКурс лекцій київ «либідь» 1997 зміст передмова вступ тема східна азія. Тибет І великий степ у середні віки лекція китай (закінчення) Лекція великий степ
Головна редакція літератури з духовного відродження України та історико-філософських наук
Лекція №2 Види радіоактивних розпадів І випромінювань 8 iconМатеріали для опрацювання художнякультур а
Види мистецтва та специфіка їх художньо-образної мови. Просторові, часові та просторово-часові (синтетичні) види мистецтв. Поняття...


База даних захищена авторським правом ©biog.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка