Книжная полка

Книжная полка NCBI. Служба Национальной медицинской библиотеки, Национальных институтов здоровья.

Комитет по анализу риска развития рака у населения вблизи ядерных объектов – этап I; Совет по ядерным и радиационным исследованиям; Отдел исследований Земли и жизни; Национальный исследовательский совет. Анализ рисков рака среди населения вблизи ядерных установок: Фаза I. Вашингтон (округ Колумбия): National Academy Press (США); 2012 29 марта.

Анализ канцерогенных рисков у населения вблизи ядерных объектов: Фаза I.

Комитет по анализу риска развития рака у населения вблизи ядерных объектов – этап I; Совет по ядерным и радиационным исследованиям; Отдел исследований Земли и жизни; Национальный исследовательский совет.

Вашингтон (округ Колумбия): Издательство национальных академий (США); 2012 29 марта.

• Содержание
• Печатная версия в National Academy Press

D Происхождение радиоактивности на атомных станциях

Ядерные энергетические реакторы 1 работают на уране, слегка обогащенном изотопом урана-235. 2 Этот изотоп способен поддерживать управляемую цепную ядерную реакцию, необходимую для производства электроэнергии.Цепная реакция приводит к образованию нейтронов, которые вызывают радиоактивность в топливе, охлаждающей воде и конструктивных элементах реактора.

Радиоактивность возникает главным образом в результате процессов, связанных с захватом нейтронов атомами урана в топливе. деление возникает, когда ядро ​​атома урана-235 (реже атома урана-238) захватывает нейтрон, становится нестабильным и распадается на два и (реже) три 3 более легких ядра; эти ядра называются продукты деления. Деление урана приводит к бимодальному распределению продуктов деления по массе, показанному на рисунке D.1. Наиболее распространенные продукты деления имеют массовые числа около 90 и 137 (например, стронций-90 и цезий-137).

Продукты деления, образующиеся в ядерном энергетическом реакторе, охватывают периодическую таблицу. Они включают:

Благородные газы, например, криптон-85 и ксенон-133.
Галогены, например, йодид-131.

РИСУНОК D.1 Массовое распределение в результате деления урана-235 тепловыми нейтронами.

ИСТОЧНИК: Данные из файла Joint Evaluated Fission and Fusion File, данные о нейтронных инцидентах, http://www-nds.iaea.org/exfor/endf00.htm, 2 октября 2006 г.; см. http://www-nds.iaea.org/sgnucdat/c1.htm.

Щелочные металлы, например, цезий-137.
Щелочноземельные металлы, например, стронций-90.

Реже водород-3, чаще называемый тритий (Т) от тройного деления атомов урана.

Захват нейтронов также может вызвать радиоактивность через трансмутация одного химического элемента в другой. Процесс трансмутации приводит к испусканию ядерных частиц (например, протонов) и излучению ядра. Некоторые реакции превращения и продукты, важные для энергетических реакторов, включают следующее:

Производство азота-16 за счет захвата нейтрона ядром атома кислорода: кислород-16 + нейтрон —> азот-16 + протон (сокращенно 16 O(n, p) 16 N).Азот-16 имеет короткий (7 секунд) период полураспада и в первую очередь представляет опасность для работников атомных станций.

Образование углерода-14 за счет захвата нейтронов ядрами атомов азота, кислорода или углерода: 14 N(n, p) 14 C; 13 С(n, у) 14 С; 17 О(н, а) 14 С.

Получение трития (T) при захвате нейтрона ядром атома бора: 10 B(n,2a)T. Это важная реакция в реакторах с водой под давлением, в которых бор используется в охлаждающей воде для контроля реактивности.

Производство трития путем захвата нейтрона атомом дейтерия, естественным образом присутствующим в охлаждающей воде реактора.

Захват нейтронов также может вызвать радиоактивность через активация. Захват нейтрона возбуждает ядро, которое быстро переходит в менее энергетическое состояние за счет испускания излучения. Некоторые реакции активации и продукты, важные для энергетических реакторов, включают следующее:

Получение кобальта-60 из кобальта-59 по реакции 59 Co(n, y) 60 Co.
Получение железа-55 из железа-54 по реакции 54 Fe(n, y) 55 Fe.

Кобальт-60 и железо-55 являются обычными продуктами активации в конструктивных элементах реакторов.

Изотопы, образующиеся в результате этих процессов захвата нейтронов, почти всегда радиоактивны. Их распад включает испускание альфа-, бета- и гамма-излучения с образованием как радиоактивных, так и нерадиоактивных продукты распада. Реакция распада имеет особое значение в ядерных энергетических реакторах:

Эта реакция производит плутоний-239 за счет захвата нейтронов урана-238 с последующими двумя бета-распадами.

Частицы и другое излучение, испускаемое при захвате нейтронов, могут взаимодействовать с атомами в топливе, теплоносителе и конструкциях реактора, вызывая дополнительную радиоактивность. Например, взаимодействие энергичных электронов с материалами в реакторе приводит к испусканию фотонов, известных как тормозное излучение. Это излучение проявляется в виде слабого голубого свечения, когда электроны взаимодействуют с охлаждающей водой в реакторе и бассейнах с отработавшим топливом.

Сноски

Условия ядерные энергетические реакторы а также атомная электростанция относятся к реакторам, которые используются на коммерческой основе для производства электроэнергии. Такие реакторы обычно производят порядка 1000 мегаватт электроэнергии и 3000 мегаватт тепловой энергии.

Природный уран содержит около 99,3% урана-238 и 0,7% урана-235. Топливо, используемое в энергетических реакторах, обычно обогащено ураном-235 до уровня 3-5 процентов.

Упоминается как тройное деление.