Продукт ядерного деления
 | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Ноябрь 2021 г. ) |
| Ядерная физика |
|---|
 |
Продукты ядерного деления — это атомные фрагменты, оставшиеся после ядерного деления большого атомного ядра . Обычно большое ядро , такое как уран, делится путем деления на два ядра меньшего размера вместе с несколькими нейтронами , с выделением тепловой энергии ( кинетической энергии ядер) и гамма-лучей . Два меньших ядра являются продуктами деления . (См. также Продукты деления (по элементам) ).
Примерно от 0,2% до 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 номера, многие из них быстро подвергаются бета-распаду . При этом высвобождается дополнительная энергия в виде бета-частиц , антинейтрино и гамма-лучей . Таким образом, события деления обычно приводят к бета- и дополнительному гамма-излучению, которое начинается сразу после этого, хотя это излучение не создается непосредственно самим событием деления.
Образующиеся радионуклиды имеют разный период полураспада и, следовательно, различаются по радиоактивности . Например, стронций-89 и стронций-90 образуются в одинаковых количествах при делении, и каждое ядро распадается в результате бета- излучения. Но 90 Sr имеет период полураспада 30 лет, и 89 Период полураспада 50,5 дней. Таким образом, за 50,5 дней требуется половина 89 Атомы Sr распадаются, испуская то же количество бета-частиц, что и при распаде, менее 0,4% от 90 Атомы Sr распались, испустив лишь 0,4% бета-излучения. Интенсивность радиоактивных выбросов самая высокая у самых короткоживущих радионуклидов, хотя они и 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 излучению радиации, увеличивая выход радиации. Именно эти короткоживущие продукты деления представляют собой непосредственную опасность отработавшего топлива, а выделение энергии радиации также генерирует значительное количество тепла, которое необходимо учитывать при хранении отработавшего топлива. Поскольку образуются сотни различных радионуклидов, первоначальный уровень радиоактивности быстро снижается по мере распада короткоживущих радионуклидов, но никогда не прекращается полностью, поскольку более долгоживущие радионуклиды составляют все больше и больше остающихся нестабильных атомов. [1] Фактически короткоживущие продукты настолько преобладают, что 87 процентов распадаются до стабильных изотопов в течение первого месяца после удаления из активной зоны реактора. [2]
Формирование и распад
[ редактировать ]Сумма атомных масс двух атомов, образующихся в результате деления одного делящегося атома, всегда меньше атомной массы исходного атома. Это связано с тем, что часть массы теряется в виде свободных нейтронов , и как только кинетическая энергия продуктов деления была удалена (т. е. продукты были охлаждены для извлечения тепла, выделяемого реакцией), тогда масса, связанная с этой энергией, равна также теряется в системе и, таким образом, кажется «отсутствующим» в охлажденных продуктах деления.
Поскольку ядра, которые могут легко делиться, особенно богаты нейтронами (например, 61% нуклонов в уране -235 являются нейтронами), первоначальные 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 - 58%). Таким образом, первоначальные продукты деления могут быть нестабильными и обычно подвергаются бета-распаду , чтобы перейти к стабильной конфигурации, превращая нейтрон в протон с каждым бета-излучением. (Продукты деления не распадаются посредством альфа-распада .)
Несколько богатых нейтронами и короткоживущих первоначальных продуктов деления распадаются путем обычного бета-распада (это источник ощутимого периода полураспада, обычно от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд), за которым следует немедленная эмиссия нейтрона возбужденным веществом. дочерний продукт. Этот процесс является источником так называемых запаздывающих нейтронов , которые играют важную роль в управлении ядерным реактором .
Первые бета-распады происходят быстро и могут привести к высвобождению бета-частиц высокой энергии или гамма-излучения . Однако по мере того, как продукты деления приближаются к стабильным ядерным состояниям, последние один или два распада могут иметь длительный период полураспада и выделять меньше энергии.
Радиоактивность с течением времени
[ редактировать ]Продукты деления имеют период полураспада 90 лет ( самарий-151 ) или меньше, за исключением семи долгоживущих продуктов деления , период полураспада которых составляет 211 100 лет ( технеций-99 ) или более. Таким образом, общая радиоактивность смеси чистых продуктов деления быстро снижается в течение первых нескольких сотен лет (контролируется короткоживущими продуктами), а затем стабилизируется на низком уровне, который мало меняется в течение сотен тысяч лет (контролируется семью длинными продуктами деления). -живые продукты).
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 . Период полураспада некоторых из этих актинидов находится в недостающем диапазоне от 100 до 200 000 лет, что вызывает некоторые трудности с планами хранения в этом временном диапазоне непереработанного топлива открытого цикла.
Сторонники ядерных топливных циклов, которые стремятся уничтожить все свои актиниды путем деления, таких как Интегральный быстрый реактор и реактор с расплавленными солями , используют этот факт, чтобы заявить, что в течение 200 лет их топливные отходы будут не более радиоактивными, чем исходная урановая руда . [3]
Продукты деления испускают бета-излучение , а актиниды в основном испускают альфа-излучение . Многие из них также излучают гамма-излучение .
Урожай
[ редактировать ]
Каждое деление родительского атома производит различный набор атомов продуктов деления. Однако, хотя отдельное деление непредсказуемо, продукты деления статистически предсказуемы. Количество любого конкретного изотопа, образующегося при делении, называется его выходом и обычно выражается в процентах на родительское деление; следовательно, общая доходность составит 200%, а не 100%. (Истинное общее количество на самом деле немного превышает 200% из-за редких случаев тройного деления .)
Хотя продукты деления включают в себя все элементы, от цинка до лантаноидов , большинство продуктов деления имеют два пика. Один пик находится примерно при соотношении стронция к рутению (выраженном в атомных массах от 85 до 105) , тогда как другой пик находится примерно при расстоянии от теллура до неодима (выраженном в атомных массах 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 будут иметь одинаковую массу. Следовательно, по мере увеличения энергии нейтрона и/или энергии делящегося атома впадина между двумя пиками становится более мелкой. [4] Например, кривая урожайности от массы для 239 Пу имеет более мелкую долину, чем наблюдаемая для 235 U, когда нейтроны являются тепловыми нейтронами . Кривые деления более поздних актинидов имеют тенденцию образовывать еще более мелкие впадины. В крайних случаях, таких как 259 Fm виден только один пик; это является следствием того, что симметричное деление становится доминирующим из-за оболочечных эффектов . [5]
На соседнем рисунке показано типичное распределение продуктов деления урана. Обратите внимание, что в расчетах, использованных для построения этого графика, не учитывалась активация продуктов деления и предполагалось, что деление происходит в один момент, а не в течение определенного периода времени. На этой гистограмме показаны результаты для разного времени охлаждения (времени после деления).Из-за стабильности ядер с четным числом протонов и/или нейтронов кривая выхода элемента не является гладкой, а имеет тенденцию к чередованию. Обратите внимание, что кривая зависимости массового числа плавная. [6]
Производство
[ редактировать ]Небольшие количества продуктов деления естественным образом образуются либо в результате самопроизвольного деления природного урана, происходящего с низкой скоростью, либо в результате нейтронов радиоактивного распада или реакций с космических лучей частицами . Микроскопические следы, оставленные этими продуктами деления в некоторых природных минералах (в основном в апатите и цирконе ), используются при датировании треков деления , чтобы определить возраст охлаждения (кристаллизации) природных горных пород. Эффективный диапазон датирования этого метода 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 миллиардов лет назад в урановом рудном теле в Африке природный ядерный реактор проработал несколько сотен тысяч лет и произвел около 5 тонн продуктов деления. Эти продукты деления сыграли важную роль в доказательстве того, что произошел природный реактор.Продукты деления образуются при взрывах ядерного оружия , количество которых зависит от типа оружия.Крупнейшим источником продуктов деления являются ядерные реакторы . В современных ядерных энергетических реакторах около 3% урана в топливе преобразуется в продукты деления как побочный продукт выработки энергии. Большая часть этих продуктов деления остается в топливе, если только не произойдет отказ топливного элемента или ядерная авария , или топливо не будет переработано .
Энергетические реакторы
[ редактировать ]Коммерческие ядерные реакторы деления эксплуатируются в самозатухающем быстром подкритическом состоянии. Некоторые продукты деления распадаются в течение секунд или минут, образуя дополнительные запаздывающие нейтроны, имеющие решающее значение для поддержания критичности. [7] [8] Примером является бром-87 с периодом полураспада около минуты. [9] В этом критическом состоянии с задержкой мощность меняется достаточно медленно, чтобы обеспечить возможность человеческого и автоматического управления. Аналогично противопожарным заслонкам, изменяющим движение древесных углей к новому топливу, стержни управления перемещаются по мере того, как ядерное топливо сгорает с течением времени. [10] [11] [12] [13]
В ядерном энергетическом реакторе основными источниками радиоактивности являются продукты деления наряду с актинидами и продуктами активации . Продукты деления составляют большую часть радиоактивности в течение первых нескольких сотен лет, тогда как актиниды доминируют примерно в 10 раз. 3 до 10 5 лет после использования топлива.
Большая часть продуктов деления остается вблизи мест их производства. Они важны для работы реактора не только потому, что некоторые из них выделяют запаздывающие нейтроны, полезные для управления реактором, но и потому, что некоторые из них являются нейтронными ядами, которые ингибируют 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 остановки реактора и прекращения деления. Это остаточное тепло необходимо удалить после остановки; потеря этого охлаждения повредила реакторы на Три-Майл-Айленде и Фукусиме .
топлива Если в оболочке вокруг топлива образуются дыры, продукты деления могут просочиться в теплоноситель первого контура . В зависимости от химического состава они могут оседать в активной зоне реактора или проходить через систему теплоносителя, и для их удаления предусмотрены системы химического контроля. В хорошо спроектированном энергетическом реакторе, работающем в нормальных условиях, радиоактивность теплоносителя очень мала.
Изотопом, ответственным за большую часть гамма-излучения на заводах по переработке топлива (и на Чернобыльской АЭС в 2005 году), является цезий-137 . Йод-129 является основным радиоактивным изотопом, выбрасываемым на заводах по переработке. В ядерных реакторах и цезий-137, и стронций-90 находятся вдали 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 откладывать их подальше от топлива, например, на регулирующих стержнях .
Яды ядерных реакторов
[ редактировать ]Некоторые продукты деления распадаются с выделением запаздывающих нейтронов , что важно для управления ядерным реактором.
Другие продукты деления, такие как ксенон-135 и самарий-149 , имеют высокое сечение поглощения нейтронов . Поскольку ядерный реактор должен балансировать скорости производства и поглощения нейтронов, продукты деления, поглощающие нейтроны, имеют тенденцию «отравлять» или останавливать реактор; это контролируется с помощью горючих ядов и стержней управления. Накопление ксенона-135 во время остановки или работы на малой мощности может отравить реактор настолько, что затруднит перезапуск или помешает нормальному контролю реакции во время перезапуска или восстановления полной мощности. Это сыграло главную роль в Чернобыльской катастрофе .
Ядерное оружие
[ редактировать ]Ядерное оружие использует деление в качестве частичного или основного источника энергии. В зависимости от конструкции оружия и места его взрыва относительная значимость радиоактивности продуктов деления будет варьироваться по сравнению с радиоактивностью продуктов активации в общей радиоактивности выпадений.
Непосредственные продукты деления ядерного оружия по существу такие же, как и продукты любого другого источника деления, незначительно зависящие от конкретного нуклида, который делится. Однако очень короткий временной масштаб реакции имеет значение для конкретной смеси изотопов, получаемой из атомной бомбы.
Например, 134 Cs/ 137 Соотношение Cs позволяет легко отличить выпадения бомбы от продуктов деления энергетического реактора. При делении ядер почти не цезий-134 образуется (поскольку ксенон -134 стабилен). 134 Cs образуется в результате нейтронной активации стабильного 133 Cs, образующийся при распаде изотопов на изобаре (А = 133). Таким образом, при мгновенной критичности к моменту, когда поток нейтронов станет равным нулю, пройдет слишком мало времени для любого 133 Cs присутствовать. В то время как в энергетическом реакторе существует достаточно времени для распада изотопов в изобаре с образованием 133 Cs, 133 Образовавшийся таким образом Cs затем может быть активирован с образованием 134 Cs только в том случае, если время между началом и окончанием критичности велико.
Согласно учебнику Иржи Хала, [14] Радиоактивность 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 составляют наибольшую долю радиоактивного материала. Через два-три года на церий-144 / празеодим-144 , рутений-106 / родий-106 и прометий-147 основная часть радиоактивности приходится . 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
[ редактировать ]Некоторые продукты деления (например, 137 Cs) используются в медицинских и промышленных радиоактивных источниках . 99 ТСО 4 − Ион ( пертехнетат ) может вступать в реакцию со стальными поверхностями, образуя устойчивый к коррозии слой . Таким образом, эти металлоксо-анионы действуют как анодной ингибиторы коррозии , делая поверхность стали пассивной. Формирование 99 TcO 2 на стальных поверхностях является одним из эффектов, который замедляет выделение 99 Tc из контейнеров с ядерными отходами и ядерного оборудования, утраченного до дезактивации (например, реакторов атомных подводных лодок , потерянных в море).
Подобным же образом выброс радиойода при серьезной аварии на энергетическом реакторе можно было бы замедлить за счет адсорбции на металлических поверхностях внутри атомной станции. [15] Большая часть других работ по химии йода, которые могут произойти во время серьезной аварии, уже проделана. [16]
Разлагаться
[ редактировать ]
При делении урана-235 преобладающими радиоактивными продуктами деления являются изотопы йода , цезия , стронция , ксенона и бария . С течением времени угроза становится меньше. Места, где радиационные поля когда-то представляли непосредственную смертельную угрозу, такие как большая часть Чернобыльской АЭС в первый день аварии и эпицентр атомных бомбардировок США в Японии (через 6 часов после взрыва), теперь являются относительно безопасными, поскольку радиоактивность снизился до низкого уровня.Многие продукты деления распадаются на очень короткоживущие изотопы с образованием стабильных изотопов , но значительное количество радиоизотопов имеют период полураспада более суток.
Радиоактивность смеси продуктов деления изначально в основном вызвана короткоживущими изотопами, такими как 131 я и 140 Ба; примерно через четыре месяца 141 Этот, 95 Зр/ 95 Нб и 89 Старшие получают наибольшую долю, а примерно через два-три года наибольшую долю получают 144 Этот/ 144 Пр, 106 Ру/ 106 Rh и 147 Пм. Позже 90 старший и 137 Cs является основным радиоизотопом, на смену ему приходят 99 Тк. В случае выброса радиоактивности из энергетического реактора или отработанного топлива высвобождаются лишь некоторые элементы; в результате изотопная сигнатура радиоактивности сильно отличается от ядерного взрыва на открытом воздухе , при котором все продукты деления рассеиваются.
Меры противодействия радиоактивным осадкам
[ редактировать ]| Часть серии о |
| Загрязнение |
|---|
 |
Целью готовности к радиационной аварийной ситуации является защита людей от последствий радиационного воздействия после ядерной аварии или взрыва. Эвакуация является наиболее эффективной защитной мерой. Однако если эвакуация невозможна или даже неопределенна, то местные убежища от радиоактивных осадков и другие меры. наилучшую защиту обеспечивают [18]
Йод
[ редактировать ]
как минимум три изотопа йода . Важны 129 я , 131 Я (радиойод) и 132 на открытом воздухе I. Ядерные испытания и чернобыльская катастрофа привели к выбросу йода-131.
Короткоживущие изотопы йода особенно вредны, поскольку щитовидная железа собирает и концентрирует йодид – как радиоактивный, так и стабильный. Абсорбция радиоактивного йода может привести к острым, хроническим и отсроченным последствиям. Острые последствия высоких доз включают тиреоидит , а хронические и отсроченные эффекты включают гипотиреоз , узлы щитовидной железы и рак щитовидной железы . Показано, что активный йод, выделившийся из Чернобыля и Маяка [19] привело к увеличению заболеваемости раком щитовидной железы в бывшем Советском Союзе .
Одной из мер защиты от риска, связанного с радиоактивным йодом, 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 разумной и недорогой добавкой к убежищам от радиоактивных осадков . Недорогой альтернативой имеющимся в продаже таблеткам йода является насыщенный раствор йодида калия. При длительном хранении KI обычно находится в форме кристаллов реактивной чистоты . [20]
Введение известных зобогенных веществ также можно использовать в качестве профилактики снижения биологического поглощения йода (будь то пищевой нерадиоактивный йод-127 или радиоактивный йод, радиоактивный йод - чаще всего йод-131 , поскольку организм не может различать различные изотопы йода ). ионы перхлората , распространенный загрязнитель воды в США из-за деятельности аэрокосмической промышленности Было показано, что , снижают поглощение йода и поэтому классифицируются как зобогенные вещества . Перхлорат-ионы являются конкурентным ингибитором процесса активного отложения йодида в фолликулярных клетках щитовидной железы. Исследования с участием здоровых взрослых добровольцев показали, что при дозах выше 0,007 миллиграммов на килограмм в день (мг/(кг·сут)) перхлорат начинает временно подавлять способность щитовидной железы поглощать йод из кровотока («ингибирование захвата йода», таким образом, перхлорат известный зобоген). [21] Уменьшение пула йода 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 дальнейшего метаболизма йодида в щитовидной железе. [22]
Лечение тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса) дозой 600–2000 мг перхлората калия (430–1400 мг перхлората) ежедневно в течение нескольких месяцев и более когда-то было обычной практикой, особенно в Европе. [21] [23] и использование перхлората в более низких дозах для лечения проблем с щитовидной железой продолжается и по сей день. [24] Хотя изначально использовалось 400 мг перхлората калия, разделенное на четыре или пять ежедневных доз, и оно оказалось эффективным, более высокие дозы были введены, когда было обнаружено, что 400 мг/день не контролируют тиреотоксикоз у всех субъектов. [21] [22]
Современные схемы лечения тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса), когда пациент подвергается воздействию дополнительных источников йода, обычно включают прием 500 мг перхлората калия два раза в день в течение 18–40 дней. [21] [25]
Было обнаружено , что профилактика с использованием перхлоратсодержащей воды в концентрации 17 частей на миллион , что соответствует индивидуальному потреблению 0,5 мг/кг в день, если человек весит 70 кг и потребляет 2 литра воды в день, снижает исходное поглощение радиоактивного йода на 67%. [21] Это эквивалентно приему всего 35 мг перхлорат-ионов в день. В другом аналогичном исследовании, где испытуемые выпивали всего 1 литр воды, содержащей перхлорат, в день в концентрации 10 частей на миллион, т.е. ежедневно потреблялось 10 мг перхлорат-ионов, наблюдалось среднее снижение поглощения йода на 38%. [26]
Однако, если средняя абсорбция перхлората у работников перхлоратного завода, подвергшихся наибольшему воздействию, оценивается примерно в 0,5 мг/кг-день, как указано в приведенном выше параграфе, можно ожидать снижения потребления йода на 67%. Однако исследования рабочих, хронически подвергающихся воздействию, до сих пор не выявили каких-либо нарушений функции щитовидной железы, включая поглощение йода. [27] 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. [21]
Таким образом, полностью блокировать поглощение йода-131 путем целенаправленного добавления ионов перхлората в систему водоснабжения населения, стремясь к дозировке 0,5 мг/кг в день или концентрации в воде 17 частей на миллион, было бы совершенно недостаточно для реального снижения содержания радиоактивного йода. поглощение. Концентрация перхлорат-ионов в системе водоснабжения региона должна быть намного выше, по крайней мере, 7,15 мг/кг массы тела в день, или концентрация в воде 250 частей на миллион , если предположить, что люди пьют 2 литра воды в день, чтобы быть действительно полезными. населения в предотвращении биоаккумуляции при воздействии радиоактивного йода в среде, [21] [25] независимо от наличия йодатов или йодидных препаратов.
Постоянное распространение таблеток перхлората или добавление перхлората в воду должно продолжаться не менее 80–90 дней, начиная сразу после обнаружения первоначального выброса радиоактивного йода. По прошествии 80–90 дней высвободившийся радиоактивный йод-131 распался бы до уровня менее 0,1% от его первоначального количества, и в это время опасность биопоглощения йода-131 практически миновала. [28]
В случае выброса радиоактивного йода прием профилактического йодида калия, если таковой имеется, или даже йодата будет по праву иметь приоритет над введением перхлората и станет первой линией защиты населения от выброса радиоактивного йода. Однако в случае выброса радиоактивного йода, слишком массового и широко распространенного, чтобы его можно было контролировать с помощью ограниченных запасов йодидных и йодатных профилактических препаратов, добавление ионов перхлората в систему водоснабжения или распространение перхлоратных таблеток послужит дешевым и эффективным средством. , вторая линия защиты от канцерогенного бионакопления радиоактивного йода.
Прием препаратов, вызывающих зоб, так же, как и йодид калия, также не лишен опасностей, таких как гипотиреоз . Однако во всех этих случаях, несмотря на риски, профилактические преимущества применения йодида, йодата или перхлората перевешивают серьезный риск развития рака из-за биоаккумуляции радиоактивного йода в регионах, где радиоактивный йод в достаточной степени загрязнил окружающую среду.
Цезий
[ редактировать ]Чернобыльская авария привела к выбросу большого количества изотопов цезия , которые были рассеяны на обширной территории. 137 Cs — это изотоп, вызывающий долгосрочную озабоченность, поскольку он остается в верхних слоях почвы. Растения с неглубокой корневой системой склонны поглощать его в течение многих лет. Следовательно, трава и грибы могут нести значительное количество 137 Cs, который может передаваться человеку по пищевой цепи .
Одна из лучших контрмер в молочном животноводстве против 137 Cs – перемешивать почву путем глубокой вспашки. Это приводит к тому, что 137 Cs вне досягаемости неглубоких корней травы, следовательно, уровень радиоактивности в траве будет снижен. Кроме того, удаление верхних нескольких сантиметров почвы и захоронение ее в неглубокой траншее позволит снизить дозу облучения людей и животных, поскольку гамма-лучи от 137 Cs будет ослаблен 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 одна мера противодействия 137 Cs – скармливать животным берлинскую лазурь . Это соединение действует как ионообменник . Цианид настолько прочно связан с железом , что человеку безопасно потреблять несколько граммов берлинской лазури в день. Берлинская лазурь уменьшает 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, выделяемый из животных с пометом, находится в форме, недоступной для растений. Следовательно, это предотвращает переработку цезия. Форма берлинской лазури, необходимая для лечения животных, в том числе человека, представляет собой особый сорт. Попытки использовать пигмент , используемый в красках, не увенчались успехом. [29]
Стронций
[ редактировать ]Добавление извести в почвы, бедные кальцием, может снизить поглощение стронция растениями. Аналогичным образом, в районах с низким содержанием калия в почве добавление калийных удобрений может препятствовать поглощению цезия растениями. Однако к такой обработке известью или калием не следует относиться легкомысленно, поскольку они могут значительно изменить химический состав почвы , что приведет к изменению растительной экологии земли. [30]
Проблемы со здоровьем
[ редактировать ]Наиболее важным путем поступления радионуклидов в организм является глотание. Нерастворимые соединения не всасываются из кишечника и перед выведением вызывают только местное облучение. Однако растворимые формы демонстрируют широкий диапазон процентной абсорбции. [31]
| Изотоп | Радиация | Период полураспада | желудочно-кишечного тракта поглощение |
|---|---|---|---|
| Стронций-90 / иттрий-90 | б | 28 лет | 30% |
| Цезий-137 | б, в | 30 лет | 100% |
| Прометий-147 | б | 2,6 года | 0.01% |
| Церий-144 | б, в | 285 дней | 0.01% |
| Рутений-106 / родий-106 | б, в | 1,0 года | 0.03% |
| Цирконий-95 | б, в | 65 дней | 0.01% |
| Стронций-89 | б | 51 день | 30% |
| Рутений-103 | б, в | 39,7 дней | 0.03% |
| Ниобий-95 | б, в | 35 дней | 0.01% |
| Церий-141 | б, в | 33 дня | 0.01% |
| Барий-140 / лантан-140 | б, в | 12,8 дней | 5% |
| Йод-131 | б, в | 8,05 дней | 100% |
| Тритий | б | 12,3 года | 100% [а] |
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Тритиевая вода также может впитываться через кожу. Обратите внимание, что эффективный период полураспада (комбинация биологического периода полураспада и периода полураспада) относительно невелик: прибл. 10 дней (10 дней и 13 лет). [32]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ф. Уильям Уокер, доктор Джордж Дж. Кируак, Фрэнсис М. Рурк. 1977. Карта нуклидов , двенадцатое издание. Лаборатория атомной энергии Ноллса, компания General Electric.
- ^ «Что происходит с ядерными отходами в США?» . 19 ноября 2019 г.
- ^ «Введение в программу IFR ANL» . 9 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 9 октября 2007 г.
- ^ Ньютон, Амос С. (1 января 1949 г.). «Деление тория альфа-частицами» . Физический обзор . 75 (1): 17–29. Бибкод : 1949PhRv...75...17N . дои : 10.1103/PhysRev.75.17 . S2CID 93655149 .
- ^ Пашка, Х.; Андреев А.В.; Адамян, Г.Г.; Антоненко, Н.В. (2018). «Зарядовые распределения осколков деления низких и высоких энергий изотопов Fm, No и Rf» . Физический обзор C . 97 (3): 034621–1–034621–12. Бибкод : 2018PhRvC..97c4621P . дои : 10.1103/PhysRevC.97.034621 .
- ^ «Выход ядерного деления» . Архивировано из оригинала 28 мая 2007 года . Проверено 13 мая 2009 г.
- ^ «Элементарная физика управления реактором» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 12 июля 2019 года . Проверено 15 апреля 2018 г.
- ^ «Деление ядра – реакция деления» . Ядерная энергетика .
- ^ «БЫСТРЫЕ И ЗАПАДОЧНЫЕ НЕЙТРОНЫ» . Nuclearpowertraining.tpub.com .
- ^ 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.
- ^ « Ввиду очень низкой концентрации используемого урана, с точки зрения физики, коммерческий ядерный реактор не может взорваться, как атомная бомба. Хорошей аналогией было бы сравнение спиртных напитков с пивом. Алкогольные напитки, такие как водка, обычно имеют содержание алкоголя 40% и легко воспламеняются. Пиво, содержание алкоголя в котором обычно составляет менее 5%, не горит » . Архивировано из оригинала 1 августа 2018 года . Проверено 15 апреля 2018 г.
- ^ «Ядерное объяснение метафорических примеров по аналогии» . www.metamia.com .
- ^ ядерное образование для учащихся K-12. Мифы о ядерной энергии. Реактор не может взорваться, как ядерное оружие; это оружие содержит совершенно особые материалы в очень специфических конфигурациях, ни один из которых не присутствует в ядерном реакторе .
- ^ Хала, Иржи; Джеймс Д. Навратил (2003). Радиоактивность, ионизирующая радиация и ядерная энергия . Брно: Конвой. ISBN 80-7302-053-Х .
- ^ Х. Гленнеског. Взаимодействие I 2 и CH 3 I с химически активными металлами в условиях тяжелой аварии BWR, Nucl. Инженерия и дизайн , 2004, 227 , 323-329.
- ^ Семинар по йодным аспектам управления тяжелыми авариями. Резюме и выводы . Агентство ядерной энергии. Комитет по безопасности ядерных установок. ОКДЕ. 7 марта 2000 г.
- ^ «Лаборатория оценки ядерных данных» . Проверено 13 мая 2009 г.
- ^ К. Кирни, Навыки выживания в ядерной войне, Орегонский институт науки и медицины, http://www.oism.org/
- ^ Г. Мушкачева, Е. Рабинович, В. Привалов, С. Поволоцкая, В. Шорохова, С. Соколова, В. Турдакова, Э. Рыжова, П. Холл, А. Б. Шнайдер, Д. Л. Престон и Э. Рон, «Щитовидная железа» Аномалии, связанные с длительным воздействием 131I в детстве в результате атмосферных выбросов с оружейного завода "Маяк" в России", Радиационные исследования , 2006, 166 (5), 715-722.
- ^ К. Кирни, Навыки выживания в ядерной войне (гл. 13), Орегонский институт науки и медицины, http://www.oism.org/
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Грир, Монте А.; Гудман, Гей; Плеус, Ричард К.; Грир, Сьюзен Э. (2002). «Оценка воздействия на здоровье загрязнения окружающей среды перхлоратами: доза-эффект для ингибирования поступления радиоактивного йода в щитовидную железу у людей» . Перспективы гигиены окружающей среды . 110 (9): 927–37. дои : 10.1289/ehp.02110927 . ПМК 1240994 . ПМИД 12204829 .
- ^ Jump up to: а б Вольф, Дж (1998). «Перхлорат и щитовидная железа». Фармакологические обзоры . 50 (1): 89–105. ПМИД 9549759 .
- ^ Барзилай, Д; Шейнфельд, М. (1966). «Смертельные осложнения после применения перхлората калия при тиреотоксикозе. Отчет о двух случаях и обзор литературы». Израильский журнал медицинских наук . 2 (4): 453–6. ПМИД 4290684 .
- ^ Военхаус, Ю.; Гирлич, К. (2005). «Терапия и профилактика гипертиреоза». Терапевт (на немецком языке). 46 (12): 1318–23. дои : 10.1007/s00108-005-1508-4 . ПМИД 16231171 . S2CID 13214666 .
- ^ Jump up to: а б Барталена, Л.; Броджиони, С; Грассо, Л; Богацци, Ф; Бурелли, А; Мартино, Э. (1996). «Лечение тиреотоксикоза, вызванного амиодароном, сложная задача: результаты проспективного исследования» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 81 (8): 2930–3. дои : 10.1210/jcem.81.8.8768854 . PMID 8768854 .
- ^ Лоуренс, Дж. Э.; Ламм, С.Х.; Пино, С.; Ричман, К.; Браверман, Л.Е. (2000). «Влияние кратковременного приема низких доз перхлората на различные аспекты функции щитовидной железы». Щитовидная железа . 10 (8): 659–63. дои : 10.1089/10507250050137734 . ПМИД 11014310 .
- ^ Ламм, Стивен Х.; Браверман, Льюис Э.; Ли, Фэн Сяо; Ричман, Кент; Пино, Сэм; Ховерт, Грегори (1999). «Состояние здоровья щитовидной железы у работников, работающих с перхлоратом аммония: перекрестное исследование гигиены труда». Журнал профессиональной и экологической медицины . 41 (4): 248–60. дои : 10.1097/00043764-199904000-00006 . ПМИД 10224590 .
- ^ «Ядерная химия: периоды полураспада и радиоактивное датирование» .
- ^ Более подробную информацию об использовании берлинской лазури можно найти в отчете МАГАТЭ об аварии в Гоянии . [1]
- ^ Развитие, Управление исследований и. «Натурные и стендовые исследования по удалению стронция из воды (аннотация)» . cfpub.epa.gov . Проверено 14 июня 2019 г.
- ^ Баратта, Эдмонд Дж.; Наций, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (10 февраля 1994 г.). Руководство по контролю качества пищевых продуктов: Радионуклиды в пищевых продуктах . Продовольственная и сельскохозяйственная организация. ISBN 9789251035788 – через Google Книги.
- ^ «Период полураспада, эффективен» . www.euronuclear.org . Архивировано из оригинала 9 июля 2014 года . Проверено 25 декабря 2012 г.
Библиография
[ редактировать ]Пауль Ройсс, Нейтронная физика , глава 2.10.2, стр. 75.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Исследования выпадения йода в США
Живая диаграмма нуклидов — МАГАТЭ Цветная карта выхода продукта и подробные данные по щелчку на нуклиде.
