Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Технологический контур АЭС как источник g - излучения

Радионуклиды в водных биоценозах

Закономерности миграции и накопления РН на суше и в морях и в пресных водах во многом отличаются.

Можно отметить следующие особенности поведения РН в море:

1) Ограниченное действие внешнего облучения.

2) Быстрое рассеивание и разведение поступающих РН в огромных массах воды.

3) Течение и массовые миграции организмов могут перемещать большие количества РН на тысячи километров.

Высокие концентрации РН в морской воде содержат угрозу подрыва воспроизводства рыбных запасов и изменения биоценозов открытого моря. Это касается и гипонейстона - сообщества морских организмов в поверхностном слое воды толщиной 5 см, в котором сосредоточена значительная часть планктонных организмов. При некотором уровне радиоактивного загрязнения возможно нарушение экологического равновесия, вымирание отдельных видов, вспышки заболеваний и т.д.

В пресных водоемах наибольшая часть выпавших РВ сорбируется донными отложениями и водной растительностью. Меньшая часть оказывается сравнительно равномерно растворена в воде.

Такое распределение РН приводит к тому, что рыбы, питающиеся данными организмами и растениями, концентрируют большее количество РН, чем употребляющие в пищу планктонные организмы.

Интересные наблюдения проведены на Канадском озере Перч, в которое впадает ручей загрязненный РН от атомного производства. За 5 лет в озеро поступило 4 мКи 90Sr, из них 3 мКи было вынесено вытекающим ручьем из оставшихся 1000 мкКи - 900 аккумулировали данные отложения толщиной 2,5 см, а довольно богатая водная растительность накопила всего 6 мкКи. Относительно много 90Sr накопили рыбы.

 

 

VII раздел. РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ АЭС

Теплоноситель и присутствующие в нем примеси, попадая в процессе циркуляции в активную зону реактора, облучаются нейтронами и вследствие реакций (n, g), (n, p), (n, a) становятся радиоактивными. Поэтому переносимые теплоносителем примеси являются источниками р.а. - излучений. Сопровождающие р.а. распад b - частицы не выходят за пределы оборудования технологического контура и, так же как при рассмотрении активной зоны как источника излучения, не учитываются. При нарушении герметичности оболочек твэлов в теплоноситель поступают продукты деления, что служит дополнительным источником g - излучения теплоносителя.

В результате процессов массообмена часть активных продуктов, переносимых теплоносителем, осаждается на стенках оборудования технологического контура; образуется пленка р.а. отложений. Т.о. внутренние поверхности трубопроводов, задвижек, насосов становятся источником g - излучений.

Источниками g - излучений в теплоносителе могут быть: р.а. ядра вещества теплоносителя (собственная р.а. теплоносителя); р.а. ядра примесей теплоносителя (пример: ядра Na, всегда растворенного в воде); р.а. ядра продуктов коррозии, образующихся в результате смытия теплоносителем нерадиоактивных продуктов коррозии с поверхностей оборудования технологического контура; р.а. ядра продуктов деления, попавших в теплоноситель из негерметичных твэлов и из поверхностного загрязнения оболочек твэлов топливной композицией. Т.о. источником g - излучений на внутренних поверхностях оборудования технологического контура являются радиоактивные продукты коррозии и деления.

Активность теплоносителя и пленки отложений на внутренних поверхностях оборудования зависит от многих факторов: технологической схемы контура, вещества теплоносителя (для воды от ее рН), применяемых в а.з. материалов, материалов технологического контура и содержания в них микропримесей, конструкции и надежности твэлов, расхода теплоносителя на отчистку, склонности к поступлению в теплоноситель продуктов коррозии и склонности их и продуктов деления к осаждению на поверхности оборудования и пр.

Собственная активность теплоносителя - воды в современных реакторах может достигать 3*109 Бк/кг (~ 0,1 Ки/кг), теплоносителя Na (БН) - (2-6)*1011 Бк/кг (5-9 Ки /кг и более). Активность примесей в воде составляет обычно ~106 Бк/кг (~10-4 Ки /кг), а продуктов коррозии (104-105) Бк/кг. В реакторах, охлаждаемых водой, удельная активность продуктов деления существенно зависит от технологической схемы: при двухконтурной схеме она составляет ~108 Бк/кг, при одноконтурной - меньше 105 Бк/кг. Активная пленка на поверхностях оборудования технологического контура обычно имеет удельную активность ~ 108 Бк/м2.

В результате образования неплотностей в ПГ АЭС, работающих по двухконтурной схеме, р.а. продукты из I контура могут попасть во II. Однако удельная активность теплоносителя, так и пленки отложений на поверхностях оборудования II контура много меньше, чем первого.

7.1.1Собственная активность теплоносителя

Собственная активность теплоносителя - это активность ядер элементов теплоносителя в результате (n, g) и других реакций. На АЭС с реакторами, охлаждаемыми легкой водой, в результате активации ядер кислорода воды (водород практически не активируется; сравним sСН2=0,332 и sСО2=0,27*10-3) образуется N16, N13, F18 и некоторые другие нуклиды, о которых с позиции радиационной безопасности можно не говорить. Радионуклид N16 образуется по реакции О16 (n, p) N16 sа=0,19*10-4 d он имеет период 7,11 с. и испускает g - кванты с энергией 6,13 МэВ (квантовый выход 76%).

Именно этот радионуклид определяет радиационную обстановку у оборудования I контура или КМПЦ (контур многократной принудительной циркуляции) при работе АЭС на мощности; это удельная активность в воде КМПЦ при 100% мощности составляет ~ 10-3 Ки/кг. N13 образуется при реакции О16 (n,a) C13 sа=4*10-8d, О16 (n,a,b) N13, период полураспада 9,97 мин, а энергия испускаемых g - квантов 0,511 МэВ. g - кванты такой же энергии образуются при распаде F18, получающегося в результате реакции О17 (n,b) F18 sа=8*10-8d, с периодом полураспада 109,8 мин. Как N13, так и F19 могут влиять на радиационную обстановку у оборудования АЭС в первые десятки минут после остановки недолго работавшего реактора. Возможно также образование С14 по реакции О17(n,a)С14 и трития вследствие активации дейтерия, всегда присутствующего в воде.

В реакторной воде по реакции О17(n,p)N17 образуется радионуклид, испускающий на каждый распад (Т1/2=4,1с) один нейтрон, N17 - единственный нуклид собственной активности, испускающий нейтроны.

Если на АЭС в качестве теплоносителя применяют натрий, то он активизируется по реакции Na23(n,g)Na24, сечение этой реакции 0,53d, Na24 распадается с периодом полураспада 14,9 ч и испускает на каждый распад два g - кванта 1,37 МэВ и 2,75 МэВ. Активность Na в реакторе Бор-60 и БН-600 составляет 50 Ки/кг (1,5*1012Бк/кг), БН-350 ~ 10 Ки/кг. Натрий всегда присутствует в реакторной воде, который легко обнаруживается по активности при отладке водно-химического режима теплоносителя в начальный период работы блока.

На РБМК на 30-50% уровне мощности удельная активность Na24 составляет (1-3)*10-6 Ки/кг, и в дальнейшем при работе блока слегка уменьшается.

В теплоносителе газоохлаждаемого реактора, если в его составе содержится Ar40, то по реакции Ar40(n,g)Ar41. Как известно графитовая кладка РБМК продувается азотно-гелиевой смесью, в которой присутствует Ar40. На выходе из реакторного пространства активность этого теплоносителя определяется Ar41 и составляет до 10-4 Ки/л. Период полураспада 1,83 часа, а энергия g - квантов 1,29 МэВ при квантовом выходе 99%. Для CO2, He, N2 теплоносителей кроме реакции активации O2 следует иметь в виду возможность образования С14 по реакции C13(n,g)C14, трития по реакции Не3(n,p)Н3 и других Т1/2 которых составляет С14 - 5568 лет, Н3 - 12,26 лет. Образование Н3 и С14 важно рассматривать с точки зрения возможности поступления их в окружающую среду.

Расчет собственной активности теплоносителя аК можно произвести, если задаться технологической схемой его контура. Если контур не разветвлен, система отчистки отсутствует, то

(1.1)

где: К - число циклов циркуляции теплоносителя по контуру; l - постоянная распада образовавшегося радионуклида; t - время полного цикла; t - время пребывания теплоносителя в активной зоне реактора; Ф(En) - усредненная по объему теплоносителя плотность потока нейтронов в активной зоне; Sа(En) - сечение активации; К’ нормировочная константа; t1 - время движения теплоносителя от момента выхода из активной зоны до момента определения активности. Величину - называют интегралом активации.

Если время работы энергоблока много больше периода полураспада радионуклида собственной активности теплоносителя и технологические параметры работы не изменяются, то устанавливается равновесное состояние, удельная активность радионуклида в теплоносителе не меняется и остается равной

(1.2)

В противном случае, если период полураспада радионуклида много больше времени работы АЭС Т, то равновесное состояние не установится и (t1®Т)

(1.3)

Поскольку период полураспада N16 - основного радионуклида в воде составляет 7,11с, то равновесное значение его удельной активности наступает очень быстро - примерно через 30 сек после начала работы АЭС и удельная активность его рассчитывается по формуле (1.2). Образующийся в теплоносителе Na24 имеет большой период полураспада (14,9 г), поэтому его равновесное значение удельной активности устанавливается через 2-3 суток после начала работы АЭС. Как видно из приведенных соотношений задача измерения собственной удельной активности в первом контуре двухконтурной АЭС решается с помощью двухкамерной модели, в одной из которых теплоноситель активируется, а в другой распадается. При этом модель принципиально не меняется, если часть теплоносителя второй камеры попадает на внутриконтурную очистку или часть его покидает вторую камеру в результате протечек, компенсируемых подпиткой чистым теплоносителем. Система очистки характеризуется расходом теплоносителя на очистку Go и эффективность e, т.е. отношением удельной активности теплоносителя после и до очистки (2<<1) и постоянной отчистки.

(1.4)

где G - полный расход теплоносителя в контуре, если <<1, т.е. расход теплоносителя на очистку невелик, то обычно имеет место

(1.5)

где М - масса теплоносителя в контуре.

Аналогично можно ввести постоянную протечек

(1.6)

где Gпр - расход теплоносителя через протечку.

В этом случае удельную активность теплоносителя можно определить, заменив в (1.1), (1.2)и (1.3) l на сумму l+l0+lпр.

Задача определения собственной удельной активности двухфазного теплоносителя решается с помощью многокамерной динамической модели. Усложнение обусловлено необходимостью учесть унос определенной доли активности реакторной воды с паром, самостоятельную отчистку конденсата и т.п. Задача переноса активности в такой схеме решается методом балансовых уравнений. Если полное число радионуклидов в реакторной воде обозначить , массу воды в КМПЦ - Мв, расход газа Dn, скорость образования нуклида собственной активности в активной зоне Y, расход эжекторных газов G г, то

(1.7)

где - полное количество радионуклидов в конденсате; Кр - коэффициент распределения активности между паром и водой; Кэж - коэффициент уноса радионуклида эжекторной сдувкой; КДА - коэффициент уноса радионуклида с паром в деаэраторе; GДа - расход газа на деаэрацию; Gr - то же в эжекторе.

Физический смысл уравнений (1.7) следующий: активность теплоносителя в КМПЦ () обусловлена образованием активности при проходе воды через активную зону, уносом части активности с паром, естественным распадом наведенной активности и очисткой воды в системе внутриконтурной отчистки, а также поступлением активности из конденсатнопитательного тракта (КПТ). Изменение активности в КПТ обусловлено поступлением ее из КМПЦ с паром, уносом с эжекторными газами, естественным распадом и очисткой конденсата. Решение системы уравнений (1.7) позволяет определить активность теплоносителя в любой части технологической схемы в любой момент времени.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Радионуклиды в сухопутных биоценозах | Понятие мотивации и мотива
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 843; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.