книги из ГПНТБ / Быховский, А. В. Горячие аэрозольные частицы при техническом использовании атомной энергии

Радиоактивные аэрозоли при эксплуатации установки с герметичными оболочками препаратов у-излучения

Даже при герметичных оболочках препаратов у-из­ лучения наблюдается загрязнение выходящего из кана­ лов облучателя воздуха радиоактивными аэрозолями, возникающими в результате диспергирования остаточ­ ного загрязнения. Исследования показали, что при экс­ плуатации установки с герметичными оболочками препа­ ратов у-излучения интенсивность выноса радиоактивных аэрозолей невелика и составляет в среднем около 10~и кюри'ч в расчете на один канал облучателя.

Доля аэрозольной радиоактивности, сконцентрирован­ ной на отдельных радиоактивных частицах, равна 5— 25%. Данные о соотношении радиоактивности и раз­ меров 28 частиц приведены на рис. 7.2 в двойном логарифмическом масштабе. Как следует из этого ри­ сунка, радиоактивные частицы имеют размеры от 8 до 200 мкм и различную удельную активность, колеблю­ щуюся в пределах от 4~10~в до 0,1 кюри:г. Поэтому частицы одного размера могут иметь активность, разли­ чающуюся на один-два порядка. Однако согласно рис. 7.2 можно заключить, что зависимость активности частицы от ее размера вполне удовлетворительно вы­

мкм.

Средняя удельная активность материала частиц, по­ лученная из соотношения (7.1), составляет 4,8• 10~5 кюри/г. Наибольшее отклонение экспериментальных данных от соотношения (7.1) наблюдается в области мелких фракций (диаметром менее 20 мкм). Воз­ можно, что это отклонение связано с недостаточной чувствительностью применяемого метода обратимого проявления, так как нижний предел регистрируемой активности при двухдневной экспозиции составляет при­ мерно (2-^-3) -10-13 кюри. Поэтому радиоактивные ча­ стицы мелких фракций с низкой активностью, соответ­ ствующей формуле (7.1), возможно, не идентифициро­ вались.

На рис. 7.3 в вероятностно-логарифмической сетке отложены экспериментальные данные о размерах радио-

190

Рис. 7.2. Зависимость радиоактивности аэрозольных частиц от их размера.

част ицы , м кн

Диамет р

активных частиц с диаметром более 20 мкм. Видно, что экспериментальные точки вполне удовлетворительно ло­ жатся на прямую линию, соответствующую логарифми­ чески нормальному распределению со среднегеомет­ рическим диаметром 78 мкм и стандартным отклоне­ нием 2,4.

Радиоактивные аэрозоли при эксплуатации установки с негерметичными оболочками препаратов у-излучения

Вскоре после начала эксплуатации установки резко увеличилась интенсивность выноса радиоактивных аэро­ золей из каналов облучателя (до порядка 10~8 кюри/ч). При проверке герметичности оболочек препаратов, извлеченных из «подозрительных» каналов, были обна­ ружены признаки негерметичности оболочек препаратов

в соответствии с чем в данном диапазоне размеров мак­ симальная активность отдельной частицы пропорцио­ нальна ее массе. Это может служить косвенным дока­ зательством того, что некоторые радиоактивные частицы

вмелкодисперсных фракциях размера полностью

герметичности оболочек препаратов 60Со удельной актив­ ностью 46,5 и 8,4 кюри/г соответственно. Следовательно, с увеличением размера аэрозольных частиц наблюдается все большее обогащение их состава неактивным носите­ лем. В соответствии с этим активность частиц радио­ активных аэрозолей, диспергируемых с препаратов 60Со с негерметичными оболочками, не находится в прямой пропорциональности их массе. Связь между данными величинами сложна и изменчива и зависит от многих причин, трудно поддающихся учету.

192

По интегральным кривым распределения аэрозоль­ ной радиоактивности по фракциям размера (рис. 7.4), а также из рис. 7.5 можно заключить, что основная часть активности связана с аэрозольными частицами респирабельного диапазона размеров. Доля радиоактивности аэрозольных частиц с размерами менее 10 мкм соста-

Рис. 7.4. Интегральные кривые распределения ра­

с удельной активностью 46,5 кюриіг и 95% суммарной аэрозольной активности для случая разгерметизации препарата с удельной активностью 8,4 кюри/г.

Данные о выносе радиоактивных частиц различных

В ней приведены также значения концентрации радио­ активных частиц различных фракций активности с* в воздухе рабочей камеры установки, в случае, если воз­ дух, выбрасываемый из трубок в рабочую камеру, по тем или иным причинам не будет очищаться от радио­ активных арозолей, т. е. эти значения представляют

верхнюю оценку степени возможной аэрозольной опас­ ности.

Поскольку воздух, выбрасываемый из каналов облу­ чателя, очищается от аэрозолей фильтрами из ткани ФПП, эффективность которой при реальных скоростях

Диаметр частицы, мкм

Рис. 7.5. Распределение размеров трех фракций радиоактивных аэрозольных частиц, кюри/частица:

прокачки и дисперсности радиоактивных аэрозолей превышает 99%, то загрязнение воздуха рабочей камеры радиоактивными аэрозолями при нормальных условиях эксплуатации пренебрежимо мало.

Распределения по размерам радиоактивных частиц, диспергированных с негерметичных препаратов 60Со

судельной активностью 46,5 и 8,4 кюри/г, приближаются

клогарифмически нормальным, параметры которых вместе с другими характеристиками радиоактивных аэрозолей приведены в табл. 7.4.

Из табл. 7.4 следует, что средний размер частиц радиоактивных аэрозолей имеет тенденцию к увеличе-

194

13* 195

нию при возрастании удельной активности негерметич­ ных препаратов 60Со. Это может быть связано с более высокой температурой поверхности у-препаратов, имею­ щих более высокую удельную активность [215, 216].

На рис. 7.6 показано распределение размеров аэро­ зольных частиц в зависимости от удельной активности

Рис. 7.6. Зависимость среднегеометрического диаметра частиц радиоактивных аэрозолей от удельной активности негерметичных источни­ ков б0Со.

негерметичных препаратов 60Со. Вертикальные от­ резки— доверительные границы, в которых находится «истинное» значение dg при 90%-ной доверительной вероятности [336]. Хотя экспериментальные точки ложатся с большим разбросом, в целом они указывают на линейную зависимость среднегеометрического диа­ метра dg радиоактивных аэрозолей от удельной актив­ ности А (кюри/г) негерметичного препарата 60Со, выра­ женную соотношением

и оно может быть использовано лишь при грубых оцен­ ках размеров частиц радиоактивных аэрозолей, диспер­ гируемых с негерметичных препаратов 60Со.

Существенным фактом, свидетельствующим о значи­ тельном увеличении степени радиационной опасности при нарушении герметичности оболочки препаратов 30Со, является то, что наряду с возрастанием выноса радио­ активных аэрозолей примерно в ІО3 раз происходит

196

резкое повышение дисперсности радиоактивных аэро­ золей, наиболее многочисленная фракция которых соот­ ветствует в этом случае респирабельному диапазону раз­ меров частиц.

7.3. КОНЦЕНТРАЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОАКТИВНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ НА МОЩНЫХ ГАММА-УСТАНОВКАХ СО СМЕШАННЫМ ТИПОМ ЗАЩИТЫ

При недостаточной герметичности оболочек у-препа- ратов на установках со смешанным типом защиты про­ исходит постоянное загрязнение воды колодца 60Со. Одновременно наблюдается и загрязнение 60Со поверх­ ностей и воздуха рабочей камеры.

Радиоактивные частицы, присутствующие в воздухе рабочей камеры, могут образовываться, во-первых, при переходе в аэрозольное состояние радиоактивного за­ грязнения воды бассейна в результате разбрызгивания воды и высушивания образующихся капель или в ре­ зультате флотации частиц радиоактивных взвесей пузырьками воздуха; во-вторых, в результате дисперги­ рования радиоактивного загрязнения, находящегося на поверхности облучателя. Для выяснения относитель­ ного вклада этих механизмов были исследованы радио­ активные аэрозоли в воздухе рабочих камер, а также радиоактивные взвеси в воде бассейна двух мощных гамма-установок со смешанным типом защиты — уста­ новки филиала Всесоюзного научно-исследовательского института консервной и овощесушильной промышлен­ ности (ВНИИКОП), предназначенной для облучения пищевых продуктов, и укрупненной гамма-установки КСВ-500, предназначенной для радиационнохимических целей [66]. В установку филиала ВНИИКОП загружены стандартные препараты 60Со в алюминиевых оболочках общей активностью около 160 000 г-экв радия. В уста­ новку КСВ-500 помещены 45 препаратов в алюминиевых оболочках и 139 препаратов в оболочках из нержавею­

197

водой, циркулирующей по замкнутому контуру: коло­

рабочей камеры установки филиала ВНИИ КОП колеб­ лется от 0,9-ІО-18 до 0,8-ІО-16 кюри/л, при этом макси­ мальная концентрация наблюдается, когда облучатель в период отбора пробы находится в рабочем положении. Максимальная концентрация частиц с активностью более ІО-12 кюри составляет около 3 -10—s частица/м?, а активностью более ICH0 кюри — примерно 7 -10-5 час­ тица/м3. Доля активности аэрозолей, находящихся на радиоактивных частицах, колеблется в пределах от 50

до 96%.

Загрязнение воздуха рабочей камеры установки КСВ-500 как радиоактивными аэрозолями, так и от­

в воздухе не обнаружено, что связано с более тонкой дисперсностью радиоактивных частиц, образующихся при эксплуатации установки КСВ-500.

Результаты определения дисперсности и других ха­ рактеристик радиоактивных частиц аэрозолей в воздухе рабочих камер установок и взвесей в воде бассейнов приведены в табл. 7.5. Радиоактивные взвеси в воде бассейна установки филиала ВНИИКОП не обнару­ жены; в воде колодца установки КСВ-500 они обнару­ жены лишь в пробе, отобранной в придонном слое бассейна сразу же после взмучивания донного осадка. Как следует из табл. 7.5, среднегеометрические диа­ метры радиоактивных частиц в пробах, отобранных в рабочей камере установки филиала ВНИИКОП, равны 34 и 26,6 мкм соответственно. Максимальная удельная

Средняя удельная активность сухого остатка в период отбора проб равнялась ІО“7 кюри/г, вследствие чего трудно ожидать образования аэрозольных частиц с удельной активностью около 10“2 кюри/г при высушива­ нии капель воды из бассейна. Отсутствие радиоактив­ ных взвешенных частиц в воде бассейна и низкая удель­ ная активность сухого остатка подтвердили вывод об образовании радиоактивных частиц при подъеме облу-

198

Т а б л и ц а 7 . 5

Характеристика радиоактивных аэрозолей в воздухе рабочих камер и взвесей в воде бассейна установки филиала ВНИИК.ОП и КСВ-500

чателя в рабочую камеру установки филиала ВНИИК.ОП. Данные табл. 7.5 свидетельствуют также о том, что радиоактивные аэрозоли на установке КСВ-500 харак­ теризуются более мелкими размерами и менее высокой степенью полидисперсности и имеют более высокую удельную активность, чем радиоактивные взвеси в воде бассейна. Параметры наблюдаемых логарифмически нормальных распределений равны dg= 5,5 мкм и ag= l,8 для частиц радиоактивных аэрозолей и dg=16,8 мкм

и Gg= 7,7 для частиц взвесей в воде.

Средняя удельная активность частиц радиоактивных аэрозолей равна 1,7-10^2 кюри/г, в то время как анало­ гичная величина для радиоактивных взвесей составляет 6 -10- 5 кюри/г. Для сравнения укажем, что радиоактив­ ность воды в период проведения исследований равня­ лась 1,6-10~10 кюри/'л, а содержание сухого остатка — 40 мг/л, что соответствует удельной активности сухого остатка 4 -10-9 кюри/г. Все это наводит на мысль, что образование радиоактивных аэрозолей в воздухе рабо­ чей камеры при разбрызгивании воды бассейна вряд ли может привести к появлению в воздухе горячих аэро­ зольных частиц, поскольку удельная активность сухого остатка на несколько порядков ниже удельной актив­ ности горячих частиц. Предположение о том, что горячие

199