Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Центры ядерных исследований и технологий основные требования, существующий статус и перспективы развития. Учебное пособие
.pdf
61
Суть реакторного метода состоит в следующем:
На выходе горизонтального пучка нейтронов устанавливается
протяженная мишень из делящегося материала. За ней организована
непрерывная протяжка мембраны. Под воздействием нейтронов
осколки деления, разлетаясь, прошивают мембрану, оставляя латентные треки, протравливая которые получают поры необходимых
размеров. При подборе режимов и манипулируя фильтрами можно
добиться желаемых размеров пор.
Сферы применения трековых мембран:
- ТМ используются в исследовательских и сертификационных ра-
ботах при проведении химических и микробиологических исследований;
- в электронной промышленности в процессах тонкой очистки
воздуха, газообразных и жидких технологических сред;
- в работах по мониторингу окружающей среды при определении
дисперсного, элементного и микробиологического состава проб;
- в экстракционных процессах извлечения ценных компонентов
из бедных растворов и отходов производства, где трековые мембраны используются в качестве основы для жидких ионообменных
мембран;
- в криогенной технике при изготовлении экранно-вакуумной
изоляции;
- в процессе микробиологического анализа питьевой воды лабо-
раториями водопроводных станций;
- в цитологических исследованиях, для разделения компонентов
крови и для медицинской диагностики; трековые мембраны отвечают гигиеническим требованиям, предъявляемым к материалам,
используемым в производстве лекарственных препаратов;
- в пищевой промышленности при производстве ферментных
препаратов, молочного белка и молочного сахара из сывороток, стерилизации жидких пищевых продуктов и лекарственных препаратов
путём очистки от микрофлоры без снижения качества исходного
продукта;
- в медицине при создании перевязочных материалов при зажив-
лении ран.
62
1.3 Общие сведения о радиационно-химических технологиях
Предметом радиационно-химической технологии как области
науки являются исследование и разработка методов, приемов и
устройств для наиболее экономичного осуществления с помощью
ионизирующих излучений химических и физико-химических процессов для получения предметов потребления и средств производства или для придания материалам и готовым изделиям новых или
улучшенных эксплуатационных свойств, а также для решения экологических и ядерно-энергетических проблем [32].
Основные особенности радиационно-химической технологии
обусловлены тем, что в ней химические и физико-химические процессы осуществляются под действием ионизирующих излучений.
Это вызывает необходимость применения специфических аппаратов
с источниками этих ионизирующих излучений, а также особых
устройств и методов для обеспечения радиационной безопасности
обслуживающего персонала и потребителей продукции. Комплекс
устройств, необходимых для проведения радиационно-химических
процессов, называется радиационно-химической установкой. Она
состоит следующих основных частей:
- источника ионизирующего излучения;
- радиационно-химического аппарата, в котором собственно и
производится процесс;
- радиационной защиты, т.е. биологической защиты обслужива-
ющего персонала от облучения;
- вспомогательного оборудования, предназначенного для дози-
метрии, подготовки системы к облучению, перемещения ее в радиационно-химический аппарат и удаления из него после облучения,
дистанционного управления процессом, выполнения требуемых
операций с облученной системой и др.
В зависимости от типа используемого источника ионизирующего
излучения радиационно-химические установки делят на радиоизотопные установки и установки с электронными ускорителями. В радиоизотопной установке источником ионизирующего излучения
служит закрытый радионуклидный источник.
Таким образом, оборудование в радиационно-химической технологии отличается сравнительно большой сложностью, обусловленной требованиями техники безопасности.
63
В настоящее время в радиационно-химической технологии в качестве в качестве источников ионизирующего излучения используются главным образом изотопные гамма-установки на основе 60Со и
электронные ускорители. Энергия γ-излучения и быстрых электронов, применяемых в радиационно-химических технологиях, находятся в пределах 0.15 до 10 МэВ. При таких энергиях практически
исключено появление наведенной радиоактивности в производимой
продукции и используемом оборудовании.
Наряду с большими сложностями, возникающими при работе с
источниками ионизирующих излучений, радиационно-химические
технологии по сравнению с обычными видами технологии имеет ряд
важных преимуществ. Среди них главное - значительно более высокая энергетическая эффективность ионизирующего излучения в
сравнении с другими типами воздействия. Это связано с высокой
энергией ионизирующего излучения, которое генерирует в веществе
реакционноспособные частицы, инициирующие химические и физико-химические превращения. Кроме этого, энергию ионизирующего излучения возможно полностью локализовать в пределах реакционного объема. Также можно указать на ряд других преимуществ
радиационно-химических технологий:
- скорость инициирования радиационно-химических процессов
практически не зависит от температуры. Поэтому многие радиационно-химические процессы можно проводить при низких комнатных температурах;
- радиационно-химические процессы осуществляются без хими-
ческих инициаторов, что приводит к получению более чистых продуктов;
- радиационно-химический процесс можно сравнительно просто
регулировать, изменяя мощность дозы излучения;
- ионизирующие излучения обладают стерилизующим дей-
ствием.
Радиационно-химические технологии - относительно молодая
область знания. За почти семидесятилетний период развития был
опробован широкий спектр получения или модифицирования материалов. Радиационные методы используются при изготовлении термостойкой полиэтиленовой и поливинилхлоридной кабельной изоляции, самослипающихся электроизоляционных материалов на ос-
64
нове силоксановых каучуков, термоусаживающейся полиэтиленовых лент, пленок, труб, фасонных изделий, пенополиэтилена, в производстве ряда химических реагентов, различных тканей, панелей
для радио- и телеаппаратуры, паркета, бетоно-полимерных материалов, линз из полиметилметакрилата, модифицировании автомобильных шин, стерильных медицинских изделий и оборудования,
при очистке сточных вод и выбросных газов, для удлинения сроков
хранения пищевых продуктов и т.д.
1.3.1 Ускорители электронов различного назначения
Стерилизация медицинских изделий, радиационная обработка пищевых и других продуктов
Радиационная стерилизация медицинских изделий и оборудования - одна из наиболее развитых областей применения излучения.
Радиационная обработка позволяет существенно продлить сроки
хранения продовольственного сырья и пищевых продуктов, контролировать развитие в них насекомых, паразитов, патогенных и
условно-патогенных микроорганизмов. Показана возможность применения радиационной обработки для продления сроков хранения
пищевых материалов, замедления созревания плодов, предупреждения прорастания, подавления жизнедеятельности или гибели насе-
65
комых, паразитов, патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Радиационная обработка при низких дозах проводится с целью выборочного подавления микроорганизмов конкретного типа,
при более высоких дозах с целью увеличения продолжительности
хранения и подавления патогенных для человека микроорганизмов,
а также для промышленной стерилизации пищевых продуктов.
Наиболее широко радиационная обработка в АПК и пищевой промышленности применяется за рубежом. Вопрос оправданности широкомасштабного применения радиационной обработки пищевых
продуктов в настоящий момент окончательно не решен и широко
обсуждается в мире. Требуется доказательное научное обоснование
безопасности таких продуктов, их полноценности и безвредности.
1.3.2 Облучательные гамма-установки
В настоящее время в радиационной химии и радиационно-химических технологиях используются гамма-установки на основе радионуклида 60Со. Конструкции изотопных кобальтовых установок
весьма разнообразны. Они различаются по типу защиты в нерабочем
состоянии (вода, бетон и др.), способам перевода облучателя из нерабочего состояния в рабочее (механических, пневматический, электромагнитный, гидравлический и др.). Изотопные установки, используемые в настоящее время в радиационно-химических исследованиях, можно разделить на два типа. К первому типу относят так
называемые «самозащищенные» установки. Они имеют неподвижный облучатель, который находится внутри массивного свинцового
блока, являющегося биологической защитой. Исследуемый образец
механически перемещается в зону облучения. Эти установки не требуют специальных помещений. Ко второму типу принадлежат установки, размещаемые в специальных помещениях.
Установки первого типа достаточно удобны для проведения радиационно-химических экспериментов с небольшими образцами.
Их преимущество - отсутствие необходимости специального помещения, равномерность дозного поля и постоянство мощности дозы.
Но они имеют и недостатки: малый объём рабочей камеры, невозможность изменения мощности дозы в широком диапазоне, сложности в проведении экспериментов при различных условиях (нагрев
или охлаждение, термостатирование, при повышенных давлениях
66
или в вакууме и др.). Хотя размещение установок второго типа требует специальных помещений, они существенно расширяют физико-химические условия проведения экспериментов. Рабочие камеры этих установок имеют бетонные стены и лабиринтные ходы
или массивные защитные двери. Как правило, эти установки имеют
подвижный облучатель. Во время подготовки эксперимента или
проведения планово-предупредительного ремонта облучатель находится в хранилище, заполненном свинцовой или чугунной дробью
(так называемая «сухая» защита) или в бассейне под большим (до
семи метров) слоем воды (водная защита). Перемещение облучателя
в рабочую камеру производится с помощью различных механизмов.
Площадь рабочей камеры достаточно велика для размещения необходимого научного оборудования и изменения в широком диапазоне
мощности дозы в облучаемой системе, что достигается перемещением облучаемого образца на различные расстояния от облучателя.
Этого можно достичь вводом в рабочую камеру различного количества источников, находящихся в облучателе. Управление этими
установками - дистанционное, как правило, осуществляется видеоконтроль.
67
2. Особенности подхода к созданию ЦЯИТ: проблемы и пути
решения
2.1 Создание инфраструктуры регулирующих и надзорных
органов
Служба по экологическому, технологическому и атомному
надзору (Ростехнадзор страны размещения) является федеральным
органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке и реализации государственной политики и нормативно-правовому регулированию в установленной сфере деятельности, а
также в сфере технологического и атомного надзора, функции по
контролю (надзору) в сфере безопасного ведения работ, связанных с
пользованием недрами, промышленной безопасности, безопасности
при использовании атомной энергии и других сферах [34].
2.1.1 Ядерная и радиационная безопасность
Основные функции и задачи структурного подразделения по
атомному надзору
Управление по регулированию безопасности атомных станций и
исследовательских ядерных установок (далее – Управление) является структурным подразделением центрального аппарата Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному
надзору. Основной задачей Управления является осуществление
государственного регулирования (за исключением нормативногоправового регулирования):
− Ядерной и радиационной безопасности при размещении, со-
оружении, эксплуатации и выводе из эксплуатации атомных станций (блоков атомных станций) и исследовательских ядерных установок, обращения с ядерными материалами, радиоактивными веществами и радиоактивными отходами на атомных станциях и исследовательских ядерных установках, при проектировании атомных
станций (блоков атомных станций) и исследовательских ядерных
установок и конструировании реакторных установок для них, а так
же при иных видах деятельности в области использования атомной
энергии применительно к атомным станциям и исследовательским
ядерным установкам и другим объектам использования атомной
энергии (пунктам хранения ядерных материалов и радиоактивных
веществ, радиационным источникам, хранилищам радиоактивных
68
отходов), предназначенным для размещения и использования на
территории атомных станций и исследовательских ядерных установок;
− Технической безопасности при конструировании, изготовле-
нии и эксплуатации специального оборудования атомных станций,
исследовательских ядерных установок и других объектов использования атомной энергии, предназначенных для размещения и использования на территории атомных станций и исследовательских ядерных установок совместно с другими управлениями в соответствии с
разграничением полномочий, установленным руководителем Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному
надзору (далее – Служба);
− Организации и участия в установленном порядке в лицензи-
ровании деятельности в области использования атомной энергии,
относящейся к сфере деятельности Управления;
Организации и участия в установленном порядке в выдаче работникам атомных станций и исследовательских ядерных установок
разрешений Службы на право ведения работ в области использования атомной энергии [34].
Для взаимодействия с надзорными органами в ЦЯИТ создается
подразделение для оформления необходимых отчетов контроля сроков исполнения предписаний и т.д.
2.1.2 Санитарный надзор в ЦЯИТ
Государственный санитарно-эпидемиологический надзор включает в себя: контроль за выполнением санитарного законодательства, санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий, предписаний и постановлений должностных лиц, осуществляющих государственный санитарно-эпидемиологический
надзор; санитарно-карантинный контроль в пунктах пропуска через
Государственную границу; меры пресечения нарушений санитарного законодательства, выдачу предписаний и вынесение постановлений о фактах нарушения санитарного законодательства и т.д. [35].
В ЦЯИТ основная функция санитарно-эпидемиологический
надзора состоит в выдаче санитарно-эпидемиологических заключений на рабочие места в объектах использования атомной энергии.
Кроме этого контролируются:
69
− Обеспечение лечебно-профилактическим питанием работ-
ников;
− Качество питьевой воды;
− Выбросы радионуклидов в атмосферу;
− Выбросы и сбросы вредных веществ;
− Полученные дозы облучения работниками ЦЯИТ;
− Воздействие на окружающую среду деятельность ЦЯИТ и
т.д.
Для взаимодействия с органом санитарно-эпидемиологический
надзора в ЦЯИТ создается подразделение.
2.1.3 Система государственного учета ЯМ, РВ и РАО
В стране, где будет построен ЦЯИТ, должна быть создана система государственного непрерывного учета и контроля (СГУК)
ядерных материалов (ЯМ), радиоактивных веществ (РВ) и радиоактивных отходов (РАО).
СГУК ЯМ создается для непрерывного учета наличия ядерных
материалов с целью предотвращения использования ЯМ в террористических целях. Все перемещения ЯМ фиксируются и подтверждаются первичными документами. Места хранения ЯМ (зоны баланса
материалов) определяются и контролируются. Технические средства измерения основных характеристик ЯМ определяются и контролируются. Устройства индикации вмешательства (доступ в зону
баланса материалов) определяются для каждого ОИАЭ. Определяются и утверждаются в установленном порядке нормы безвозвратных потерь ЯМ при технологических операциях. Устанавливается
периодичность плановых инвентаризаций и форма отчетности на региональном и федеральном уровне. Система строится на законах,
федеральных нормативных документах, а также с учетом рекомендаций и гарантий МАГАТЭ [1].
СГУК РВ создается для непрерывного учета наличия радиоактивных веществ их передвижения и обращения. В зависимости от типа
РВ (закрытый радиационный источник (ЗРИ), открытый радиационный источник (ОРИ)) устанавливаются различные критерии учета и
контроля. Устанавливается также периодичность плановых инвентаризаций и форма отчетности на региональном и федеральном
уровне. Система строится на федеральных нормативных документах.
70
СГУК РАО создается для учета поступления радиоактивных отходов (РАО) в места временного хранения с целью дальнейшей отправки оператору по переработке и хранению РАО. Отходы хранятся отдельно в зависимости от типа (ВАО, САО и НАО). При
окончании срока эксплуатации РВ также могут быть переведены в
РАО. Как и для вышеупомянутых категорий устанавливается также
периодичность плановых инвентаризаций и форма отчетности на региональном и федеральном уровне. Система строится на федеральных нормативных документах.
Таким образом, в стране ЦЯИТ функционирует государственная
система, которая осуществляет непрерывный контроль за обращением ЯМ, РВ и РАО. Вся информация собирается в единый центр,
что сводит к минимуму вероятность пропажи или хищения материалов [33].
2.2 Выбор площадки
Существуют специализированные нормативные документы, где
представлены подробно технические требования к выбору площадки для строительства объекта использования атомной энергии.
В данном случае самые жесткие требования предъявляются к выбору места для расположения ИЯУ, как основной составляющей
ЦЯИТ. Проектная организация (генеральный проектировщик) осуществит выбор площадки, отвечающий всем необходимым критериям.
Рассмотрим общеинженерные подходы и требования Заказчика,
после выполнения которых, можно приступать к геологическому и
метеорологическому обследованию площадок-кандидатов.
1. Район размещения желателен с пониженной сейсмоопасно-
стью, отсутствие оползней, обвалов и т.д. В противном случае, предстоят дополнительные затраты на сейсмоустойчивое исполнение основных элементов реактора (корпус, 1-й контур, теплообменное
оборудование, системы управления и защиты и т.д.).
2. Место должно быть выше предполагаемых затоплений (сезон-
ных наводнений, цунами и т.д.).
3. Уровень грунтовых вод должен быть не выше - 10 м. Это необ-
ходимо для надежной защиты подземных резервуаров для промежуточного хранения ЖРО, временных хранилищ ТРО. Верховые воды
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]