Ядерные энергетика. Утилизация радиоактивных отходов

Атомная энергетика
Основы ядерной физики
Обзор аварийных ситуаций
Утилизация радиоактивных отходов
Математика. Примеры решений
Подготовка к выполнению контрольной
Курсовая работа
Первый семестр
Второй семестр
Третий семестр
Машиностроение
Основные принципы проектирования
Начертательная геометрия
Построение лекальных кривых
Сборочный чертеж
Машиностроительное черчение
Основные свойства параллельного
проецирования
Лабораторные работы Компас
Условия видимости на комплексном
чертеже
Аксонометрические проекции
Позиционные задачи
Взаимное положение точки и плоскости
Взаимное положение двух плоскостей
Способ концентрических сфер
Метрические задачи
Перпендикулярность плоскостей
Построить три проекции призмы
Построить проекции пирамидальной
поверхности
Построить проекции конуса вращения
Построить проекции поверхности
гиперболоида вращения
Построить проекции конуса вращения
общего вида
Построение проекций поверхностей
вращения

Построение проекций винтовых
поверхностей

Виды аксонометpических пpоекций

Hеподвижные pазьемные соединения
Искусство
Готическое искусство
Романское искусство
Техника темперной и масляной живописи
Теория электрических цепей. Физика
Контрольная по физике
Примеры решения задач по физике
Лабораторные работы по физике
Задачи контрольной
Закон Ома для участка цепи,
не содержащего ЭДС
Второй закон Кирхгофа
Основы символического (комплексного)
метода расчета цепей синусоидального тока
Резонанс напряжений
Резонанс токов
Коэффициент мощности
Методы расчета сложных цепей
Метод контурных токов
Метод узловых потенциалов
Метод двух узлов
Принцип наложения, метод наложения
Метод эквивалентного генератора
Трехфазные цепи
Соединение «звезда-звезда»
Мощность трехфазных цепей
Метод симметричных составляющих
Расчет цепей при наличии взаимной
индуктивности
"Развязывание" магнитосвязанных цепей
Воздушный трансформатор
Амплитудное, среднее и действующее
значения
Высшие гармоники в трехфазных цепях
Высшие гармоники при соединении фаз
источника и приемника звездой
Информатика
Учебное пособие по экоинформатике
Компьютерная графика

Охлаждение и захоронение радиоактивных отходов Эксплуатация атомных электростанций приводит к появлению ценных веществ и побочных продуктов, которые являются радиоактивными. Эта радиоактивность сохраняется после прекращения ядерной реакции деления. Обращаться с этими материалами следует с осторожностью, и поэтому долговременное хранение радиоактивных веществ, получаемых в реакторах, является составной частью при разработке и эксплуатации в процессах топливного цикла атомных электростанций.

Возможности для захоронения радиоактивных отходов атомной промышленности Как было показано выше, наиболее значительным источником радиоактивных отходов является само топливо, и мы можем проиллюстрировать топливный цикл типичного теплового реактора так, как это показано на рис. 8.3. По существу, имеются две альтернативные возможности для обращения с использованным топливом.

Хранение и захоронение продуктов деления с перерабатывающего завода Как уже упоминалось в гл. 7, после селективной экстракции на перерабатывающем заводе поток азотной кислоты, содержащий продукты деления, концентрируется с помощью выпаривания и затем содержится в емкостях для хранения. Почти все высокоактивные отходы ядерной промышленности Великобритании, собранные за последние 25 лет, хранятся в 15 таких емкостях в Селлафилде. Всего в них содержится около 1000 м3 жидкости.

Захоронение других материалов В § 8.1 показано, что в ядерной промышленности также образуется большое число разнообразных отходов с низким уровнем радиоактивности. Отходы, состоящие из различного хлама (такого, как резиновые перчатки и остатки тканей, загрязненные следами радиоактивных материалов), обычно захораниваются в неглубоких траншеях и засыпаются слоем земли толщиной не менее метра. Измерения в районах таких захоронений показали, что радиологическая опасность их пренебрежимо мала.

Охлаждение бака для хранения высокоактивных жидких отходов Пример. Жидкие отходы с высоким уровнем излучения хранятся в емкости диаметром D = 6 м. Уровень жидкости в емкости составляет 5 м. Тепло, выделяемое при распаде продуктов деления, отводится водой, циркулирующей по змеевику из нержавеющей стали с внешним диаметром 5 см. Змеевик погружен в жидкие отходы. Вода попадает в змеевик при температуре 20 и покидает при 250С. Жидкие отходы за счет распада продуктов деления выделяют тепло с интенсивностью 14 кВт/м3. Температура отходов должна составлять не более 350С для минимизации коррозии.

Потери тепла захороненного блока с отходами Пример. Активные отходы с перерабатывающего завода были остеклованы в виде цилиндров с диаметром D = 0,3 м. Цилиндры были захоронены один за другим в желобе под землей на глубине х = 7 м. Энерговыделение в цилиндрах за счет распада продуктов деления составляет 1 кВт/м тепла. Рассчитайте температуру поверхности цилиндров Т1, предполагая, что температура почвы Т2 составляет 200, а теплопроводность 1 Вт/(м К).

Каким образом нам следует «удерживать» плазму в течение достаточно долгого периода времени, чтобы она при этом не касалась (и не плавила) стенок аппарата, в котором должна проходить реакция? На Солнце и звездах термоядерная плазма удерживается большими гравитационными силами. Очевидно, что на Земле мы не можем использовать эти силы для удержания плазмы ни в каких аппаратах приемлемого размера. Для обеспечения удержания плазмы были испробованы и используются два способа.

Текущее техническое состояние Исследования, направленные на осуществление контролируемой термоядерной реакции, проводятся в США, СССР, Японии и в Европе. До настоящего времени условия поддерживаемой реакции, несмотря на достигнутые успехи, получены не были. Одна из конфигураций магнитного поля оказалась при этом многообещающей. Это так называемая конфигурация токамак

Термоядерные реакторы Прежде чем термоядерный реактор станет реальностью после получения демонстрационной реакции, ему, так же как и ядерному реактору, предстоит долгий путь развития. Давайте посмотрим, каким бы мог быть такой реактор.

Энергия, выделяемая в реакции синтеза Пример. Рассчитайте энергию, выделяемую при термоядерной реакции синтеза 1 кг водорода с тритием

Среди вопросов, представляющих научный интерес, немногие приковывают к себе столь постоянное внимание общественности и вызывают так много споров, как вопрос о действии радиации на человека и окружающую среду. В промышленно развитых странах не проходит и недели без какой-нибудь демонстрации общественности по этому поводу. Такая же ситуация довольно скоро может возникнуть и в развивающихся странах, которые создают свою атомную энергетику; есть все основания утверждать, что дебаты по поводу радиации и ее воздействия вряд ли утихнут в ближайшем будущем.

В ядре, как правило, присутствуют и частицы другого типа, называемые нейтронами, поскольку они электрически нейтральны. Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одно и то же число протонов, но число нейтронов в них может быть разным. Атомы, имеющие ядра с одинаковым числом протонов, но различающиеся по числу нейтронов, относятся к разным разновидностям одного и того же химического элемента, называемым изотопами данного элемента. Чтобы отличить их друг от друга, к символу элемента приписывают число, равное сумме всех частиц в ядре данного изотопа. Так, уран-238 содержит 92 протона и 146 нейтронов; в уране-235 тоже 92 протона, но 143 нейтрона. Ядра всех изотопов химических элементов образуют группу «нуклидов».

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется поглощенной дозой (рис. 2.4) и измеряется в системе СИ в грэях (Гр). Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе альфа-излучение гораздо опаснее бета- или гамма-излучений.

Космические лучи Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации (рис. 3.2). Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов.

Внутреннее облучение В среднем примерно 2/3 эффективной эквивалентной дозы облучения, которую человек получает от естественных источников радиации, поступает от радиоактивных веществ, попавших в организм с пищей, водой и воздухом.

В течение нескольких десятков лет, например, глиноземы использовались в Швеции при производстве бетона, с применением которого было построено 350-700 тысяч домов. Затем неожиданно обнаружили, что глиноземы очень радиоактивны. В середине 70-х годов их применение было резко сокращено, а затем они вовсе перестали использоваться в строительстве.

Другие источники радиации Уголь, подобно большинству других природных материалов, содержит ничтожные количества первичных радионуклидов. Последние, извлеченные вместе с углем из недр земли, после сжигания угля попадают в окружающую среду, где могут служить источником облучения людей.

Наиболее распространенным видом излучения, применяющимся в диагностических целях, являются рентгеновские лучи. Согласно данным по развитым странам, на каждую 1000 жителей приходится от 300 до 900 обследований в год - и это не считая рентгенологических обследований зубов и массовой флюорографии. Менее полные данные по развивающимся странам показывают, что здесь число проводимых обследований не превышает 100-200 на 1000 жителей. В действительности около 2/3 населения Земли проживает в странах, где среднее число рентгенологических обследований составляет не более 10% от числа обследований в промышленно развитых странах.

Ядерные взрывы За последние 40 лет каждый из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, которые образовались в результате ядерных взрывов. Речь идет не о тех радиоактивных осадках, которые выпали после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, а об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в атмосфере.

Атомная энергетика Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции, хотя в настоящее время они вносят весьма незначительный вклад в суммарное облучение населения. При нормальной работе ядерных установок выбросы радиоактивных материалов в окружающую среду очень невелики.

Величина радиоактивных выбросов у разных реакторов колеблется в широких пределах: не только от одного типа реактора к другому и не только для разных конструкций реактора одного и того же типа, но также и для двух разных реакторов одной конструкции. Выбросы могут существенно различаться даже для одного и того же реактора в разные годы, потому что различаются объемы текущих ремонтных работ, во время которых и происходит большая часть выбросов.

Профессиональное облучение Самые большие дозы облучения, источником которого являются объекты атомной промышленности, получают люди, которые на них работают. Профессиональные дозы почти повсеместно являются самыми большими из всех видов доз.

Другие источники облучения В заключение следует отметить, что источником облучения являются и многие общеупотребительные предметы, содержащие радиоактивные вещества. Едва ли не самым распространенным источником облучения являются часы со светящимся циферблатом. Они дают годовую дозу, в 4 раза превышающую ту, что обусловлена утечками на АЭС. Такую же коллективную эффективную эквивалентную дозу получают работники предприятий атомной промышленности и экипажи авиалайнеров

Острое поражение В своем последнем докладе НКДАР ООН впервые за 20 лет опубликовал подробный обзор сведений, относящихся к острому поражению организма человека, которое происходит при больших дозах облучения. Вообще говоря, радиация оказывает подобное действие, лишь начиная с некоторой минимальной, или «пороговой», дозы облучения.

Рак - наиболее серьезное из всех последствий облучения человека при малых дозах, по крайней мере непосредственно для тех людей, которые подверглись облучению. В.самом деле, обширные обследования, охватившие около 100 000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки в 1945 году, показали, что пока рак является единственной причиной повышенной смертности в этой группе населения.

Рак легких, напротив, - беспощадный убийца. Он тоже принадлежит к распространенным разновидностям раковых заболеваний среди облученных групп населения. В дополнение к данным обследования лиц, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, были получены сведения о частоте заболевания раком легких среди шахтеров урановых рудников в Канаде, Чехословакии и США.

Генетические последствия облучения Изучение генетических последствий облучения связано с еще большими трудностями, чем в случае рака. Во-первых, очень мало известно о том, какие повреждения возникают в генетическом аппарате человека при облучении; во-вторых, полное выявление всех наследственных дефектов происходит лишь на протяжении многих поколений; и, в-третьих, как и в случае рака, эти дефекты невозможно отличить от тех, которые возникли совсем по другим причинам.

Понятие приемлемого риска Эта глава в отличие от четырех предыдущих не основывается на материалах докладов НКДАР ООН, поскольку обращается к теме, которая никогда не рассматривалась в этих докладах