Радиоактивные продукты реакции деления

Продукты активации и коррозии

Продукты активации и коррозии включают в себя радионуклиды, образующиеся в конструкционных материалах реактора и радиоактивные примеси теплоносителя и замедлителя.

Радиоактивная примесь теплоносителя/ образующаяся в результате взаимодейсвия нейтронов в A3 реактора с материалом теплоносителя и химическими веществами, содержащимися в нем является наведенной активностью.

Наиболее распространенными видами теплоносителя в реакторах на тепловых нейтронах является обессоленная вода, а в реакторах на быстрых нейтронах - жидкий натрий.

Основные радионуклиды - продукты активации и коррозии представлены в табл.2.

Таблица 2

Основные продукты активации и коррозии ядерного реактора

Нуклид	Т41/20,ч	Нуклид	Т41/20,ч
5510 Cr 5540 Mn 5580 Co 5590 Fe 5600 Со 5650 Zn _ j	672 7.577010530 8.777010530 1.177010530 4.677010540 5.877010530	593 NOb 5950 Zr 5110 mOAg 530 H(T) 5140 C 5410 Ar	1.577010530 6.077010530 1.177010550 5.077010570 1.8

Из перечисленных в таблице продуктов активации и коррозии особую опасность как источники внутреннего облучения представляют биогенные элементы тритий и С-14, которые являются 7ЬО-излучателями низких энергий.

Так, графитовый замедлитель реактора РБМК-1000 является источником образования радиоактивного С-14 в количестве 80 Ки в год.

В реакторах на быстрых нейтронах основной вклад в наведенную активность вносят Na-22 и Na-24. Оба этих нуклида являются интен сивными 7дО-излучателями и их удельная активность в теплоносителе очень высока и достигает для Na-24 2.0*105120 Бк/кг.

Вторым важным источником активности теплоносителя являются продукты коррозии металлов технологических коммуникаций. Активация ПК происходит в основном за счет тепловых нейтронов.

Продукты активации и коррозии распределены в герметизированных объемах ядерного энергетического реактора и не представляют значительной радиационной опасности при нормальной работе установки.

При нарушении герметизации активной зоны ядерного реактора в случае аварии продукты активации и коррозии могут вызвать загрязнение территории, однако вследствие небольшого их количества это не вызовет значительных последствий для населения.

Процесс выделения ядерной энергии в A3 реактора сопровождается образованием и накоплением радиоактивных продуктов деления, которые представляют собой смесь (около 600} радионуклидов. Основная их часть является7 ЬО-,7дО-излучателями.

При облучении ядерного топлива в реакторе происходит два конкурирующих процесса. Первый включает образование новых радионуклидов за счет деления ядер урана-235. Второй процесс, протекающий одновременно с первым, является процессом радиоактивного распада,

В начальный период облучения процесс накопления является преобладающим и поэтому суммарная активность продуктов деления в реакторе быстро увеличивается.

В дальнейшем по мере накопления ПД в A3 реактора происходит постепенное выравнивание скоростей прцессов образования и распада.

Время достижения равновесного состояния для каждого радионуклида различна и определяется, кроме других причин, в основном периодом его полураспада. Например для йода-131 (Т41/20 = 8 сут) равновесное состояние достигается примерно через 80 суток после начала облучения топлива и составляет для РБМК-1000 около 40 МКи. При этом очевидно, что

время достижения такого равновесия полураспада радионуклида.

Активность каждого радионуклида на различное приводится в специальных справочниках.(Колобашкин характеристики облученного топлива. Справочник. М. 1983).

Для оценки радиационной опасности ЯР необходимо активность ПД, находящуюся в нем на момент аварии. Суммарная активность продуктов деления за время tO непрерывной работы твэла в A3, называемое кампанией, можно оценить, используя эмпирическую формулу

A{7tO)7 0=7 06.377010560(1 -7 00.97t5-0.160)W4T

где W4T -0 тепловая мощность реактора

Стандартная кампания основных отечественных реакторов РБМК и ВВЭР после вывода их в стандартный режим работы составляет, как правило, 3 года (1095 суток). При этом активность продуктов деления, накапливаемых в реакторе за это время составляет около 70 процентов активности, накопленной бы в реакторе при бесконечной кампании.

После останова реактора (аварии или разрушения) активность накопленных в нем радионуклидов наччинает уменьшаться в соответствии с законом радиоактивного распада с учетом радиоактивных цепочек.

Вклад каждого изотопа в суммарную активность ПД определяется в основном его независимым выходом, то есть вероятностью его образования при делении ядра урана-235, а также периодом его полураспада

В табл.3 представлено интегральное и дифференциальное распределение радионуклидов, образующихся в реакторе, по периодам их полураспада.

Таблица 3

Распределение радионуклидов в ЯР по периодам полураспада

Характерис­тика радио- нуклида	Период полураспада
	<1c	1c-1мин	1мин-1ч	1ч – 1сут	1сут-1мес	1мес-1г	>1г
Количество РН в ЯР
Доля от об- щего коли- чества, %	8.4	33.3	25.7	11.1	8.6	4. 4	8.5
Интеграль- ная доля	8.4	41.7	67.4	78.5	87.1	91.5

Из данных, представленных в таблице, следует, что около 80 процентов всех радионуклидов, образующихся в ЯЭР, имеет период полураспада до одних суток. Анализ динамики накопления радионуклида в ЯР позволяет сделать вывод, что данный радионуклид достигает своего равновесия за время, равное примерно 10 периодам полураспада. Следовательно, в течение 10 суток 80 процентов РН достигнут своего равновесного состояния. За это время в ЯР накопится около 50 процентов активности, нарабатываемой за трехлетнюю кампанию.

Отсюда следует, что дальнейшее увеличение суммарной активности ПД в реакторе будет происходить за счет долгоживущих радионуклидов.

Небезынтересно сравнить относительное содержание радионуклидов в смеси продуктов деления ядерного взрыва и ядерного реактора (табл.4).

Таблица 4

Относительное содержание долгоживущих радионуклидов в продуктов деления ядерного взрыва и ядерного реактора

Радионуклид	Относительное количество РН в смеси ПД, %
Ядерный	ЯЭР при кампании
	взрыв	1 год	2 года	3 года
5900Sr	4.0770105-50	0.03	0.06	0.08
5950Zr	7.0770105-30	0.41	0.35	0.31
51060Ru	5.0770105-30	0. 68	0.64	0.62
51310I	1.2770105-30	0.66	0.62	0.60
51370Cs	4.1770105-50	0.03	0.06	0.09
51440Се	1.5770105-30	0.30	0.23	0.19

Из приведенных данных следует, что по приведенным изотопам увеличение относительного содержания в смеси долгоживущих продук­тов деления ядерного реактора по сравнению с ядерным взрывом сос­тавляет тысячи раз, что и обусловливает более быстрый спад актив­ности продуктов деления ядерного взрыва.

Дата добавления: 2014-01-05