stringtranslate.com

Продукт ядерного деления

Продукты ядерного деления — это атомные фрагменты, оставшиеся после того, как большое атомное ядро ​​претерпевает ядерное деление . Обычно большое ядро , такое как ядро ​​урана, делится на два меньших ядра, вместе с несколькими нейтронами , выделением тепловой энергии ( кинетическая энергия ядер) и гамма-излучением . Два меньших ядра являются продуктами деления . (См. также Продукты деления (по элементам) ).

Около 0,2–0,4% делений являются тройными делениями , в результате которых образуется третье легкое ядро, такое как гелий-4 (90%) или тритий (7%).

Сами продукты деления обычно нестабильны и, следовательно, радиоактивны. Из-за того, что они относительно богаты нейтронами для своего атомного числа, многие из них быстро подвергаются бета-распаду . Это высвобождает дополнительную энергию в виде бета-частиц , антинейтрино и гамма-лучей . Таким образом, события деления обычно приводят к бета- и дополнительному гамма-излучению, которое начинается сразу после, даже если это излучение не производится непосредственно самим событием деления.

Образующиеся радионуклиды имеют различные периоды полураспада , и, следовательно, различаются по радиоактивности . Например, стронций-89 и стронций-90 производятся в одинаковых количествах при делении, и каждое ядро ​​распадается путем бета- излучения. Но 90 Sr имеет период полураспада 30 лет, а 89 Sr — 50,5 дней. Таким образом, за 50,5 дней распадается половина атомов 89 Sr, испуская столько же бета-частиц, сколько было распадов, распалось менее 0,4% атомов 90 Sr, испуская только 0,4% бета-частиц. Скорость радиоактивного излучения самая высокая для самых короткоживущих радионуклидов, хотя они также распадаются быстрее всего. Кроме того, менее стабильные продукты деления с меньшей вероятностью распадаются на стабильные нуклиды, вместо этого распадаясь на другие радионуклиды, которые подвергаются дальнейшему распаду и испусканию излучения, увеличивая выход радиации. Именно эти короткоживущие продукты деления представляют непосредственную опасность отработанного топлива, а выходная энергия излучения также генерирует значительное количество тепла, которое необходимо учитывать при хранении отработанного топлива. Поскольку создаются сотни различных радионуклидов, начальный уровень радиоактивности быстро снижается по мере распада короткоживущих радионуклидов, но никогда не прекращается полностью, поскольку более долгоживущие радионуклиды составляют все больше и больше оставшихся нестабильных атомов. [1] Фактически короткоживущие продукты настолько преобладают, что 87 процентов распадаются до стабильных изотопов в течение первого месяца после извлечения из активной зоны реактора. [2]

Формирование и распад

Сумма атомной массы двух атомов, полученных делением одного делящегося атома , всегда меньше атомной массы исходного атома. Это происходит потому, что часть массы теряется в виде свободных нейтронов , и как только кинетическая энергия продуктов деления удаляется (т. е. продукты охлаждаются для извлечения тепла, выделяемого реакцией), масса, связанная с этой энергией, также теряется системой и, таким образом, кажется «отсутствующей» в охлажденных продуктах деления.

Поскольку ядра, которые могут легко подвергаться делению, особенно богаты нейтронами (например, 61% нуклонов в уране -235 являются нейтронами), начальные продукты деления часто более богаты нейтронами, чем стабильные ядра той же массы, что и продукт деления (например, стабильный цирконий -90 содержит 56% нейтронов по сравнению с нестабильным стронцием -90, составляющим 58%). Поэтому начальные продукты деления могут быть нестабильными и обычно подвергаются бета-распаду , чтобы перейти к стабильной конфигурации, преобразуя нейтрон в протон с каждым бета-испусканием. (Продукты деления не распадаются посредством альфа-распада .)

Несколько нейтронно-богатых и короткоживущих начальных продуктов деления распадаются путем обычного бета-распада (это источник ощутимого периода полураспада, обычно от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд), за которым следует немедленное испускание нейтрона возбужденным дочерним продуктом. Этот процесс является источником так называемых запаздывающих нейтронов , которые играют важную роль в управлении ядерным реактором .

Первые бета-распады быстрые и могут высвобождать бета-частицы высокой энергии или гамма-излучение . Однако, по мере того как продукты деления приближаются к стабильным ядерным состояниям, последние один или два распада могут иметь длительный период полураспада и высвобождать меньше энергии.

Радиоактивность с течением времени

Продукты деления имеют период полураспада 90 лет ( самарий-151 ) или меньше, за исключением семи долгоживущих продуктов деления , которые имеют период полураспада 211 100 лет ( технеций-99 ) или больше. Поэтому общая радиоактивность смеси чистых продуктов деления быстро уменьшается в течение первых нескольких сотен лет (контролируется короткоживущими продуктами), прежде чем стабилизируется на низком уровне, который мало меняется в течение сотен тысяч лет (контролируется семью долгоживущими продуктами).

Такое поведение чистых продуктов деления с удаленными актинидами контрастирует с распадом топлива, которое все еще содержит актиниды . Это топливо производится в так называемом "открытом" (т.е. без ядерной переработки ) ядерном топливном цикле . Ряд этих актинидов имеют периоды полураспада в недостающем диапазоне около 100-200 000 лет, что вызывает некоторые трудности с планами хранения в этом временном диапазоне для непереработанного топлива открытого цикла.

Сторонники ядерных топливных циклов, нацеленных на потребление всех актинидов путем деления, таких как интегральный быстрый реактор и реактор на расплавленных солях , используют этот факт, чтобы утверждать, что через 200 лет их топливные отходы будут не более радиоактивными, чем исходная урановая руда . [3]

Продукты деления испускают бета-излучение , в то время как актиниды в основном испускают альфа-излучение . Многие из каждого из них также испускают гамма-излучение .

Урожай

Выходы продуктов деления по массе для деления тепловыми нейтронами урана-235 , плутония-239 , комбинации этих двух, типичной для современных ядерных энергетических реакторов, и урана-233, используемого в ториевом цикле .

Каждое деление родительского атома производит различный набор атомов продуктов деления. Однако, в то время как индивидуальное деление непредсказуемо, продукты деления статистически предсказуемы. Количество любого конкретного изотопа, произведенного за одно деление, называется его выходом, обычно выражаемым в процентах на родительское деление; поэтому общий выход составляет 200%, а не 100%. (Истинный общий результат на самом деле немного больше 200% из-за редких случаев тройного деления .)

В то время как продукты деления включают все элементы от цинка до лантаноидов , большинство продуктов деления встречаются в двух пиках. Один пик возникает примерно в (выраженных атомными массами от 85 до 105) стронция к рутению , а другой пик находится примерно в теллуре к неодиму (выраженных атомными массами от 130 до 145). Выход в некоторой степени зависит от родительского атома, а также от энергии инициирующего нейтрона.

В общем, чем выше энергия состояния, в котором происходит ядерное деление, тем больше вероятность того, что два продукта деления имеют одинаковую массу. Следовательно, по мере увеличения энергии нейтрона и/или энергии делящегося атома долина между двумя пиками становится более пологой. [4] Например, кривая выхода в зависимости от массы для 239 Pu имеет более пологую долину, чем та, которая наблюдается для 235 U, когда нейтроны являются тепловыми . Кривые для деления более поздних актинидов имеют тенденцию делать еще более пологие долины. В экстремальных случаях, таких как 259 Fm , виден только один пик; это следствие того, что симметричное деление становится доминирующим из-за оболочечных эффектов . [5]

На соседнем рисунке показано типичное распределение продуктов деления от деления урана. Обратите внимание, что в расчетах, использованных для построения этого графика, активация продуктов деления игнорировалась, и предполагалось, что деление происходит в один момент, а не в течение некоторого периода времени. На этой гистограмме показаны результаты для разного времени охлаждения (время после деления). Из-за стабильности ядер с четным числом протонов и/или нейтронов кривая выхода в зависимости от элемента не является плавной кривой, а имеет тенденцию к чередованию. Обратите внимание, что кривая в зависимости от массового числа является плавной. [6]

Производство

Небольшие количества продуктов деления естественным образом образуются либо в результате спонтанного деления природного урана, которое происходит с низкой скоростью, либо в результате нейтронов от радиоактивного распада или реакций с частицами космических лучей . Микроскопические следы, оставленные этими продуктами деления в некоторых природных минералах (в основном апатите и цирконе ), используются в датировании треков деления для определения возраста охлаждения (кристаллизации) природных пород. Эффективный диапазон датирования этой методики составляет от 0,1 млн лет до >1,0 млрд лет в зависимости от используемого минерала и концентрации урана в этом минерале.

Около 1,5 миллиарда лет назад в урановой руде в Африке естественный ядерный реактор деления работал в течение нескольких сотен тысяч лет и произвел около 5 тонн продуктов деления. Эти продукты деления были важны для доказательства того, что естественный реактор произошел. Продукты деления производятся при взрывах ядерного оружия , причем их количество зависит от типа оружия. Самым большим источником продуктов деления являются ядерные реакторы . В современных ядерных энергетических реакторах около 3% урана в топливе преобразуется в продукты деления в качестве побочного продукта выработки энергии. Большая часть этих продуктов деления остается в топливе, если только не происходит отказ топливного элемента или ядерная авария , или топливо не перерабатывается .

Энергетические реакторы

Коммерческие ядерные реакторы деления работают в самозатухающем мгновенном подкритическом состоянии. Некоторые продукты деления распадаются в течение секунд или минут, производя дополнительные запаздывающие нейтроны, имеющие решающее значение для поддержания критичности. [7] [8] Примером является бром-87 с периодом полураспада около минуты. [9] Работая в этом запаздывающем критическом состоянии, мощность изменяется достаточно медленно, чтобы обеспечить человеческий и автоматический контроль. Аналогично противопожарным заслонкам, изменяющим движение древесных углей к новому топливу, регулирующие стержни перемещаются по мере сгорания ядерного топлива с течением времени. [10] [11] [12] [13]

В ядерном энергетическом реакторе основными источниками радиоактивности являются продукты деления вместе с актинидами и продуктами активации . Продукты деления составляют большую часть радиоактивности в течение первых нескольких сотен лет, в то время как актиниды доминируют примерно от 10 3  до 10 5  лет после использования топлива.

Большинство продуктов деления сохраняются вблизи точек их производства. Они важны для работы реактора не только потому, что некоторые из них выделяют запаздывающие нейтроны, полезные для управления реактором, но некоторые из них являются нейтронными ядами, которые подавляют ядерную реакцию. Накопление нейтронных ядов является ключом к тому, как долго данный топливный элемент может храниться в реакторе . Распад продуктов деления также генерирует тепло, которое продолжается даже после того, как реактор был остановлен и деление остановлено. Это остаточное тепло требует удаления после остановки; потеря этого охлаждения повредила реакторы на Три-Майл-Айленде и Фукусиме .

Если в оболочке топлива вокруг топлива образуются отверстия, продукты деления могут просочиться в первичный теплоноситель . В зависимости от химии они могут осесть в активной зоне реактора или пройти через систему охлаждения, и для их удаления предусмотрены системы контроля химии. В хорошо спроектированном энергетическом реакторе, работающем в нормальных условиях, радиоактивность теплоносителя очень низкая.

Изотоп, ответственный за большую часть гамма-облучения на заводах по переработке топлива (и на Чернобыльской АЭС в 2005 году), — это цезий-137 . Йод-129 — это основной радиоактивный изотоп, выбрасываемый на заводах по переработке. В ядерных реакторах как цезий-137, так и стронций-90 находятся в местах, удаленных от топлива, поскольку они образуются в результате бета-распада благородных газов ( ксенон -137 с периодом полураспада 3,8 минуты и криптон-90 с периодом полураспада 32 секунды), что позволяет им осаждаться вдали от топлива, например, на стержнях управления .

Яды ядерного реактора

Некоторые продукты деления распадаются с высвобождением запаздывающих нейтронов , важных для управления ядерным реактором.

Другие продукты деления, такие как ксенон-135 и самарий-149 , имеют высокое сечение поглощения нейтронов . Поскольку ядерный реактор должен уравновешивать скорость производства и поглощения нейтронов, продукты деления, поглощающие нейтроны, имеют тенденцию «отравлять» или выключать реактор; это контролируется с помощью выгорающих ядов и стержней управления. Накопление ксенона-135 во время выключения или работы на малой мощности может отравить реактор настолько, что это затруднит перезапуск или нарушит нормальное управление реакцией во время перезапуска или восстановления полной мощности. Это сыграло важную роль в катастрофе на Чернобыльской АЭС .

Ядерное оружие

Ядерное оружие использует деление как частичный или основной источник энергии. В зависимости от конструкции оружия и места его взрыва относительная важность радиоактивности продуктов деления будет варьироваться по сравнению с радиоактивностью продуктов активации в общей радиоактивности выпадений.

Непосредственные продукты деления ядерного оружия по сути такие же, как и продукты деления любого другого источника, немного зависящие от конкретного делящегося нуклида. Однако очень короткий временной масштаб реакции делает разницу в конкретной смеси изотопов, произведенных атомной бомбой.

Например, отношение 134 Cs/ 137 Cs обеспечивает простой метод различения осадков от бомбы и продуктов деления от энергетического реактора. Цезий-134 почти не образуется при ядерном делении (потому что ксенон -134 стабилен). 134 Cs образуется при активации нейтронами стабильного 133 Cs, который образуется при распаде изотопов в изобаре (A = 133). Таким образом, при кратковременной критичности к тому времени, когда поток нейтронов станет нулевым, пройдет слишком мало времени для присутствия 133 Cs. В то время как в энергетическом реакторе достаточно времени для распада изотопов в изобаре с образованием 133 Cs, образованный таким образом 133 Cs может затем активироваться с образованием 134 Cs, только если время между началом и концом критичности велико.

Согласно учебнику Иржи Халы [14], радиоактивность в смеси продуктов деления в атомной бомбе в основном вызвана короткоживущими изотопами, такими как йод-131 и барий-140 . Примерно через четыре месяца церий-141 , цирконий-95 / ниобий-95 и стронций-89 представляют наибольшую долю радиоактивного материала. Через два-три года церий-144 / празеодим-144 , рутений-106 / родий-106 и прометий-147 ответственны за большую часть радиоактивности. Через несколько лет в излучении преобладают стронций-90 и цезий-137, тогда как в период от 10 000 до миллиона лет доминирует технеций-99 .

Приложение

Некоторые продукты деления (например, 137 Cs) используются в медицинских и промышленных радиоактивных источниках . Ион 99 TcO 4 ( пертехнетат ) может реагировать со стальными поверхностями, образуя коррозионно-стойкий слой . Таким образом, эти металоксо-анионы действуют как анодные ингибиторы коррозии — они делают стальную поверхность пассивной. Образование 99 TcO 2 на стальных поверхностях — один из эффектов, который замедлит высвобождение 99 Tc из бочек с ядерными отходами и ядерного оборудования, которое было утеряно до дезактивации (например, реакторы атомных подводных лодок , которые были утеряны в море).

Аналогичным образом выброс радиоактивного йода при серьезной аварии энергетического реактора может быть замедлен путем адсорбции на металлических поверхностях внутри атомной станции. [15] Большая часть других работ по химии йода, которые могут возникнуть во время серьезной аварии, уже проделана. [16]

Разлагаться

Доза внешнего гамма- облучения человека, находящегося на открытом воздухе вблизи места катастрофы на Чернобыльской АЭС .
Доля общей дозы радиации (в воздухе), вносимая каждым изотопом в зависимости от времени после Чернобыльской катастрофы , на месте ее возникновения. Обратите внимание, что это изображение было нарисовано с использованием данных из отчета ОЭСР и второго издания "Радиохимического руководства". [17]

Для деления урана-235 преобладающими радиоактивными продуктами деления являются изотопы йода , цезия , стронция , ксенона и бария . Угроза становится меньше с течением времени. Места, где радиационные поля когда-то представляли непосредственную смертельную угрозу, такие как большая часть Чернобыльской АЭС в первый день аварии и места эпицентра атомных бомбардировок США в Японии (через 6 часов после взрыва), теперь относительно безопасны, поскольку радиоактивность снизилась до низкого уровня. Многие продукты деления распадаются через очень короткоживущие изотопы, образуя стабильные изотопы , но значительное количество радиоизотопов имеет период полураспада более суток.

Радиоактивность в смеси продуктов деления изначально в основном вызвана короткоживущими изотопами, такими как 131 I и 140 Ba; примерно через четыре месяца наибольшую долю занимают 141 Ce, 95 Zr/ 95 Nb и 89 Sr, в то время как примерно через два или три года наибольшую долю занимают 144 Ce/ 144 Pr, 106 Ru/ 106 Rh и 147 Pm. Позже основными радиоизотопами становятся 90 Sr и 137 Cs, за которыми следует 99 Tc. В случае выброса радиоактивности из энергетического реактора или отработанного топлива высвобождаются только некоторые элементы; в результате изотопная сигнатура радиоактивности сильно отличается от ядерного взрыва на открытом воздухе , где все продукты деления рассеиваются.

Меры противодействия радиоактивным осадкам

Целью готовности к радиологическим чрезвычайным ситуациям является защита людей от последствий радиационного облучения после ядерной аварии или бомбы. Эвакуация является наиболее эффективной защитной мерой. Однако, если эвакуация невозможна или даже неопределенна, то местные убежища от радиоактивных осадков и другие меры обеспечивают наилучшую защиту. [18]

Йод

Дозы облучения щитовидной железы на душу населения в континентальной части США от йода-131 , полученные в результате всех путей воздействия от всех атмосферных ядерных испытаний, проведенных на испытательном полигоне в Неваде . См. также Downwinders .

По крайней мере три изотопа йода имеют важное значение. 129 I , 131 I (радиоактивный йод) и 132 I. Ядерные испытания на открытом воздухе и катастрофа на Чернобыльской АЭС привели к выбросу йода-131.

Короткоживущие изотопы йода особенно вредны, поскольку щитовидная железа собирает и концентрирует йодид — как радиоактивный, так и стабильный. Поглощение радиоактивного йода может привести к острым, хроническим и отсроченным эффектам. Острые эффекты от высоких доз включают тиреоидит , в то время как хронические и отсроченные эффекты включают гипотиреоз , узлы щитовидной железы и рак щитовидной железы . Было показано, что активный йод, выброшенный из Чернобыля и Маяка [19], привел к увеличению заболеваемости раком щитовидной железы в бывшем Советском Союзе .

Одной из мер защиты от риска радиоактивного йода является прием дозы йодида калия (KI) перед воздействием радиоактивного йода. Нерадиоактивный йодид «насыщает» щитовидную железу, в результате чего в организме сохраняется меньше радиоактивного йода. Введение йодида калия снижает воздействие радиоактивного йода на 99% и является разумным и недорогим дополнением к убежищам от радиоактивных осадков . Недорогой альтернативой имеющимся в продаже таблеткам йода является насыщенный раствор йодида калия. Длительное хранение KI обычно осуществляется в форме кристаллов химического класса . [18]

Введение известных струмогенных веществ также может быть использовано в качестве профилактики для снижения биопоглощения йода (будь то пищевой нерадиоактивный йод-127 или радиоактивный йод, радиоактивный йод - чаще всего йод-131 , поскольку организм не может различать различные изотопы йода ). Было показано, что ионы перхлората , распространенный загрязнитель воды в США из-за аэрокосмической промышленности , снижают поглощение йода и, таким образом, классифицируются как струмогенные вещества . Ионы перхлората являются конкурентным ингибитором процесса, посредством которого йодид активно откладывается в фолликулярных клетках щитовидной железы. Исследования с участием здоровых взрослых добровольцев определили, что при уровнях выше 0,007 миллиграммов на килограмм в день (мг/(кг·д)) перхлорат начинает временно подавлять способность щитовидной железы поглощать йод из кровотока («ингибирование поглощения йодида», таким образом, перхлорат является известным струмогенным веществом). [20] Сокращение пула йодида перхлоратом имеет двойной эффект — снижение избыточного синтеза гормонов и гипертиреоза, с одной стороны, и снижение синтеза ингибиторов щитовидной железы и гипотиреоза, с другой. Перхлорат остается очень полезным в качестве однократного применения в тестах, измеряющих выброс радиоактивного йодида, накопленного в щитовидной железе в результате множества различных нарушений в дальнейшем метаболизме йодида в щитовидной железе. [21]

Лечение тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса) с помощью 600–2000 мг перхлората калия (430–1400 мг перхлората) ежедневно в течение нескольких месяцев или дольше было когда-то обычной практикой, особенно в Европе, [20] [22] и использование перхлората в более низких дозах для лечения проблем со щитовидной железой продолжается и по сей день. [23] Хотя изначально использовалась доза 400 мг перхлората калия, разделенная на четыре или пять ежедневных доз, и была признана эффективной, были введены более высокие дозы, когда было обнаружено, что 400 мг/день не контролирует тиреотоксикоз у всех субъектов. [20] [21]

Современные схемы лечения тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса), когда пациент подвергается воздействию дополнительных источников йода, обычно включают 500 мг перхлората калия два раза в день в течение 18–40 дней. [20] [24]

Профилактика с использованием воды, содержащей перхлорат, в концентрации 17 ppm , что соответствует 0,5 мг/кг в день личного потребления, если человек весит 70 кг и потребляет 2 литра воды в день, как было обнаружено, снижает базовое поглощение радиоактивного йода на 67% [20] Это эквивалентно потреблению в общей сложности всего 35 мг ионов перхлората в день. В другом связанном исследовании, где субъекты выпивали всего 1 литр воды, содержащей перхлорат, в день в концентрации 10 ppm, т.е. ежедневно потреблялось 10 мг ионов перхлората, наблюдалось среднее снижение поглощения йода на 38%. [25]

Однако, когда среднее поглощение перхлората у рабочих завода по производству перхлората, подвергающихся наибольшему воздействию, оценивается примерно в 0,5 мг/кг в день, как в предыдущем абзаце, можно было бы ожидать снижения поглощения йода на 67%. Исследования хронически подвергавшихся воздействию рабочих, однако, до сих пор не смогли обнаружить никаких отклонений в функции щитовидной железы, включая поглощение йода. [26] это вполне может быть связано с достаточным ежедневным воздействием или потреблением здорового йода-127 среди рабочих и коротким 8-часовым биологическим периодом полураспада перхлората в организме. [20]

Таким образом, полная блокировка поглощения йода-131 путем целенаправленного добавления ионов перхлората в водоснабжение населения, нацеленное на дозировку 0,5 мг/кг в день или концентрацию воды 17 ppm, будет совершенно недостаточным для реального снижения поглощения радиоактивного йода. Концентрации ионов перхлората в водоснабжении региона должны быть намного выше, по крайней мере 7,15 мг/кг веса тела в день или концентрация воды 250 ppm , предполагая, что люди выпивают 2 литра воды в день, чтобы быть действительно полезными для населения в предотвращении биоаккумуляции при воздействии радиоактивной среды йода, [20] [24] независимо от доступности препаратов йодата или йодида .

Постоянное распространение таблеток перхлората или добавление перхлората в водоснабжение должно продолжаться не менее 80–90 дней, начиная сразу после обнаружения первоначального выброса радиоактивного йода. По истечении 80–90 дней выброшенный радиоактивный йод-131 распадется до менее чем 0,1% от его первоначального количества, и в это время опасность биопоглощения йода-131 по существу исчезнет. [27]

В случае выброса радиоактивного йода прием профилактического йодида калия, если он доступен, или даже йодата, будет справедливо иметь приоритет перед приемом перхлората и станет первой линией обороны для защиты населения от выброса радиоактивного йода. Однако в случае слишком масштабного и широко распространенного выброса радиоактивного йода, чтобы его можно было контролировать ограниченным запасом профилактических препаратов йодида и йодата, добавление ионов перхлората в водоснабжение или распространение таблеток перхлората послужит дешевой, эффективной второй линией обороны против канцерогенного бионакопления радиоактивного йода.

Прием струмогенных препаратов, как и йодида калия, также не лишен опасностей, таких как гипотиреоз . Однако во всех этих случаях, несмотря на риски, профилактические преимущества вмешательства с йодидом, йодатом или перхлоратом перевешивают серьезный риск рака от биоаккумуляции радиоактивного йода в регионах, где радиоактивный йод в достаточной степени загрязнил окружающую среду.

Цезий

В результате аварии на Чернобыльской АЭС произошло высвобождение большого количества изотопов цезия , которые были рассеяны на большой территории. 137 Cs — это изотоп, который вызывает долгосрочную озабоченность, поскольку он остается в верхних слоях почвы. Растения с поверхностной корневой системой, как правило, поглощают его в течение многих лет. Следовательно, трава и грибы могут переносить значительное количество 137 Cs, который может передаваться человеку через пищевую цепочку .

Одной из лучших контрмер в молочном животноводстве против 137 Cs является перемешивание почвы путем глубокой вспашки. Это приводит к тому, что 137 Cs становится недоступным для поверхностных корней травы, следовательно, уровень радиоактивности в траве будет снижен. Кроме того, удаление верхних нескольких сантиметров почвы и ее захоронение в неглубокой траншее снизит дозу облучения людей и животных, поскольку гамма-лучи от 137 Cs будут ослаблены при прохождении через почву. Чем глубже и удаленнее траншея, тем выше степень защиты. Удобрения, содержащие калий, можно использовать для разбавления цезия и ограничения его поглощения растениями.

В животноводстве еще одной мерой противодействия 137 Cs является кормление животных берлинской лазурью . Это соединение действует как ионообменник . Цианид настолько прочно связан с железом, что человеку безопасно потреблять несколько граммов берлинской лазури в день. Берлинская лазурь сокращает биологический период полураспада (отличный от ядерного периода полураспада ) цезия. Физический или ядерный период полураспада 137 Cs составляет около 30 лет. Цезий в организме человека обычно имеет биологический период полураспада от одного до четырех месяцев. Дополнительным преимуществом берлинской лазури является то, что цезий, который удаляется из животного в помете, находится в форме, которая недоступна для растений. Следовательно, это предотвращает переработку цезия. Форма берлинской лазури, необходимая для лечения животных, включая людей, является специальной. Попытки использовать пигментную сортировку, используемую в красках, не увенчались успехом. [28]

Стронций

Добавление извести в почвы, бедные кальцием , может снизить поглощение стронция растениями. Аналогично в районах, где почва бедна калием , добавление калийного удобрения может препятствовать поглощению цезия растениями. Однако такие обработки известью или калием не следует проводить легкомысленно, поскольку они могут значительно изменить химию почвы , что приведет к изменению экологии растений на этой земле. [29]

Проблемы со здоровьем

Для введения радионуклидов в организм наиболее важным путем является прием пищи. Нерастворимые соединения не всасываются из кишечника и вызывают только локальное облучение перед тем, как они будут выведены. Растворимые формы, однако, показывают широкий диапазон процентов абсорбции. [30]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Тритиевая вода также может впитываться через кожу. Обратите внимание, что эффективный период полураспада (комбинация биологического периода полураспада и периода полураспада распада) относительно короткий: около 10 дней (10 дней и 13 лет). [31]

Ссылки

  1. ^ Ф. Уильям Уокер, д-р Джордж Дж. Кируак, Фрэнсис М. Рурк. 1977. Карта нуклидов , двенадцатое издание. Лаборатория атомной энергетики Ноллса, компания General Electric.
  2. ^ «Что происходит с ядерными отходами в США?». 19 ноября 2019 г.
  3. ^ "Введение в программу IFR ANL". 9 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 9 октября 2007 г.
  4. Newton, Amos S. (1 января 1949 г.). «Деление тория альфа-частицами». Physical Review . 75 (1): 17–29. Bibcode : 1949PhRv...75...17N. doi : 10.1103/PhysRev.75.17. S2CID  93655149.
  5. ^ Paşca, H.; Andreev, AV; Adamian, GG; Antonenko, NV (2018). "Charge distributions of fission fragments of low- and high-energy fission of Fm, No, and Rf isotopes". Physical Review C. 97 ( 3): 034621–1–034621–12. Bibcode : 2018PhRvC..97c4621P. doi : 10.1103/PhysRevC.97.034621.
  6. ^ "Nuclear Fission Yield". Архивировано из оригинала 28 мая 2007 года . Получено 13 мая 2009 года .
  7. ^ "Элементарная физика управления реактором" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 12 июля 2019 года . Получено 15 апреля 2018 года .
  8. ^ "Деление ядра - Реакция деления". Ядерная энергетика .
  9. ^ «БЫСТРЫЕ И ЗАДЕРЖАННЫЕ НЕЙТРОНЫ». nuclearpowertraining.tpub.com .
  10. ^ Мгновенные и запаздывающие нейтроны Тот факт, что нейтрон образуется в результате этого типа распада и это происходит на порядки позже по сравнению с испусканием мгновенных нейтронов, играет чрезвычайно важную роль в управлении реактором.
  11. ^ ""Ввиду очень низкой концентрации используемого урана, с точки зрения физики, коммерческий ядерный реактор не может взорваться как атомная бомба. Хорошей аналогией было бы сравнение алкогольных напитков с пивом. Алкогольные напитки, такие как водка, обычно содержат 40% алкоголя и легко воспламеняются. Пиво, которое обычно содержит менее 5% алкоголя, не горит."". Архивировано из оригинала 1 августа 2018 года . Получено 15 апреля 2018 года .
  12. ^ «Примеры метафор, объясняемых ядерной тематикой с помощью аналогии». www.metamia.com .
  13. ^ Ядерное образование для школьников K-12 Мифы о ядерной энергии Реактор не может взорваться, как ядерное оружие; это оружие содержит особые материалы в особых конфигурациях, ни один из которых не присутствует в ядерном реакторе.
  14. ^ Хала, Иржи; Джеймс Д. Навратил (2003). Радиоактивность, ионизирующая радиация и ядерная энергия . Брно: Конвой. ISBN 80-7302-053-X.
  15. ^ Х. Гленнескуг. Взаимодействие I 2 и CH 3 I с химически активными металлами в условиях тяжелых аварий BWR, Nucl. Engineering and Design , 2004, 227 , 323-329
  16. ^ Семинар по йодным аспектам управления тяжелыми авариями. Резюме и выводы. Агентство по ядерной энергии. Комитет по безопасности ядерных установок. OCDE. 7 марта 2000 г.
  17. ^ "Лаборатория оценки ядерных данных" . Получено 13 мая 2009 г.
  18. ^ ab C. Kearney, Навыки выживания в ядерной войне, Орегонский институт науки и медицины, http://www.oism.org/
  19. ^ Г. Мушкачева, Э. Рабинович, В. Привалов, С. Поволоцкая, В. Шорохова, С. Соколова, В. Турдакова, Е. Рыжова, П. Холл, А. Б. Шнайдер, Д. Л. Престон и Э. Рон, «Аномалии щитовидной железы, связанные с длительным воздействием на детей 131I из атмосферных выбросов с оружейного завода «Маяк» в России», Radiation Research , 2006, 166 (5), 715-722
  20. ^ abcdefg Грир, Монте А.; Гудман, Гей; Плеус, Ричард К.; Грир, Сьюзан Э. (2002). «Оценка последствий для здоровья при загрязнении окружающей среды перхлоратом: доза-ответ для ингибирования поглощения радиоактивного йода щитовидной железой у людей». Перспективы охраны окружающей среды и здоровья . 110 (9): 927–37. doi :10.1289/ehp.02110927. PMC 1240994. PMID  12204829 . 
  21. ^ ab Wolff, J (1998). «Перхлорат и щитовидная железа». Pharmacological Reviews . 50 (1): 89–105. PMID  9549759.
  22. ^ Барзилай, Д.; Шейнфельд, М. (1966). «Смертельные осложнения после использования перхлората калия при тиреотоксикозе. Отчет о двух случаях и обзор литературы». Израильский журнал медицинских наук . 2 (4): 453–6. PMID  4290684.
  23. ^ Военкхаус, Ю.; Гирлич, К. (2005). «Терапия и профилактика гипертиреоза». Дер Интернист (на немецком языке). 46 (12): 1318–23. дои : 10.1007/s00108-005-1508-4. PMID  16231171. S2CID  13214666.
  24. ^ ab Bartalena, L.; Brogioni, S; Grasso, L; Bogazzi, F; Burelli, A; Martino, E (1996). «Лечение тиреотоксикоза, вызванного амиодароном, — сложная задача: результаты проспективного исследования». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 81 (8): 2930–3. doi : 10.1210/jcem.81.8.8768854 . PMID  8768854.
  25. ^ Лоуренс, Дж. Э.; Ламм, Ш. Х.; Пино, С.; Ричман, К.; Браверман, Л. Э. (2000). «Влияние кратковременного применения низких доз перхлората на различные аспекты функции щитовидной железы». Thyroid . 10 (8): 659–63. doi :10.1089/10507250050137734. PMID  11014310.
  26. ^ Ламм, Стивен Х.; Браверман, Льюис Э.; Ли, Фэн Сяо; Ричман, Кент; Пино, Сэм; Хоуэрт, Грегори (1999). «Состояние здоровья щитовидной железы у работников, работающих с перхлоратом аммония: поперечное исследование профессиональной гигиены». Журнал профессиональной и экологической медицины . 41 (4): 248–60. doi :10.1097/00043764-199904000-00006. PMID  10224590.
  27. ^ «Ядерная химия: периоды полураспада и радиоактивное датирование».
  28. ^ Более подробную информацию об использовании берлинской лазури см. в отчете МАГАТЭ об аварии в Гоянии .[1]
  29. ^ Развитие, Управление исследований и. "Полномасштабные и стендовые исследования по удалению стронция из воды (аннотация)". cfpub.epa.gov . Получено 14 июня 2019 г. .
  30. ^ Баратта, Эдмонд Дж.; Организация Объединенных Наций по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (10 февраля 1994 г.). Руководство по контролю качества пищевых продуктов: Радионуклиды в пищевых продуктах. Продовольственная и сельскохозяйственная организация. ISBN 9789251035788– через Google Книги.
  31. ^ "Half-period, effective". www.euronuclear.org . Архивировано из оригинала 9 июля 2014 . Получено 25 декабря 2012 .

Библиография

Пауль Ройсс, Нейтронная физика , глава 2.10.2, стр. 75

Внешние ссылки