6 Источники ионизирующих излучений на белоярской ас

Процесс получения электроэнергии на АС основан на использовании ядерного топлива (уран-235), при делении которого в реакторах более 80% освобождающейся энергии выделяется в виде кинетической энергии осколков деления и 20% в виде энергии ионизирующих излучений: нейтронов, гамма-квантов, бета-частиц.

Процесс деления сопровождается образованием новых радиоактивных веществ - осколков деления, а освоббождающиеся нейтроны производят активацию ядер теплоносителя, продуктов коррозии, газов и конструкционных материалов.

Основным источником нейтронов является работающий реактор БН-600. В активной зоне реактора потоки нейтронов достигают 10¹⁵-10¹⁶ нейтрон/(см²с).

При работе реактора образуются гамма-кванты с энергиями от 0,1 до 10 МэВ в результате следующих процессов:

- при делении ядер урана-235 возникает мгновенное гамма-излучение;

- при радиационном захвате тепловых нейтронов ядрами нуклидов конструкционных материалов происходят ядерные реакции (n,-квант).

- в активной зоне реактора происходит взаимодействие нейтронов с ядрами теплоносителя, продуктов коррозии, газов и конструкционных материалов по реакциям (n,), (n,р), (n,), (n,2n) и др.

Радионуклиды, образующиеся при этих реакциях обладают периодами полураспада от нескольких секунд до нескольких лет. Активность, обусловленная продуктами активации, называется наведенной.

Радиационная обстановка на оборудовании и в помещениях 1-й очереди определяется излучением долгоживущих продуктов деления (цезий-137) и радионуклидов активированных примесей и продуктов коррозии металлов (кобальт-60), которые отложились на поверхностях оборудования, арматуры и трубопроводов в процессе эксплуатации.

Источниками бета-излучения являются детали, извлекаемые из реакторов, технологическое оборудование, контурные и дренажные воды, радиоактивные газы и аэрозоли, натрий 1-го контура.

В насосах, теплообменниках и баке реактора блока №3 имеются свободные уровни натрия, полости которых для исключения контакта натрия с воздухом заполнены инертным газом-аргоном. Активность газовой системы при работе реактора определяется радионуклидом аргон-41, который образуется за счет активации аргона в газовой подушке реактора и активации аргона, растворенного в теплоносителе. Существенный вклад в активность газовой системы могут вносить газообразные продукты деления при разгерметизации ТВЭЛов.

Небольшой период полураспада аргона-41 (Т_1/2 = 1,82 часа) облегчает условия ремонта оборудования газовых контуров после останова реактора.

На блоке №3 теплоносителем 1-го и 2-го контуров является жидкий натрий. В активной зоне и в теплообменниках за внутрибаковой защитой происходит активация ядер стабильного изотопа натрия-23 и образование радионуклидов.

Натрий-24 является нестабильным радионуклидом с периодом полураспада Т_1/2 = 15 часов. Активность теплоносителя 1-го контура при работе реактора за счет натрия-24 составляет 21 Ки/л.

Уровни гамма-излучения в помещениях 1-го контура при работе реактора БН-600, а также в первые часы после останова составляют несколько рентген в секунду и определяются натрием-24.

Через каждые двое суток после останова реактора мощность дозы излучения от натрия-24 снижается в 10 раз. Необходимое время для распада натрия-24 - 10-12 суток.

Натрий-22 является нестабильным радионуклидом с периодом полураспада Т_1/2 = 2,6 года. Натрий-22 определяет активность теплоносителя 1-го контура при остановленном реакторе после распада натрия-24. При разгерметизации ТВЭЛов вклад в мощность дозы излучения от натриевого оборудования 1-го контура дают долгоживущие продукты деления, такие, как цезий-137, который преимущественно откладывается в относительно холодных местах на стенках оборудования.

Загрязнение 1-го контура радиоактивными продуктами коррозии в начальный период работы реактора не дает существенного вклада в активность теплоносителя и поверхностей оборудования 1-го контура с точки зрения вклада в мощность дозы излучения.

Активность натрия 2-го контура, практически, не влияет на радиационную обстановку в помещениях.

Гамма-излучение продуктов деления урана-235 (газобразные, аэрозольные, твердые) представляет наибольшую опасность для персонала из-за их высокой активности. Активность облученного топлива (ОТВС) за счет продуктов деления после извлечения его из реактора может составлять несколько десятков тысяч и даже сотен тысяч кюри.

Такие газообразные радионуклиды, как криптон-88 (Т_1/2 = 2,77 часа) и ксенон-138 (Т_1/2 = 17 мин.) при распаде генерируют аэрозольные частицы рубидий-88 и цезий-138 соответственно, которые при осаждении дают значительные по величине загрязнения поверхностей помещений и оборудования.

Источниками радиоактивных аэрозолей и поверхностных загрязнений являются технологическое оборудование при нарушении его герметичности (протечки, свищи) или при разборке, фильтры вытяжных вентсистем, извлекаемые из реактора предметы, радиоактивные отходы, газообразные продукты деления, продукты горения радиоактивного натрия.

Уровни радиоактивных загрязнений и концентрации радиоактивных аэрозолей могут значительно повышаться при проведении ремонтных и аварийных работ.

Особую опасность представляет горение радиоактивного натрия. При сгорании 1 см³ натрия в 1 см³ воздуха образуется концентрация радиоактивных аэрозолей, на несколько порядков превышающая допустимую.

При работе станции появляются жидкие, твердые и газообразные радиоактивные отходы.

Источниками жидких радиоактивных отходов являются вода после дезактивации оборудования и помещений, отмывки пакетов на блоке №3, трапные и обмывочные воды. Все воды, содержащие в растворенном виде или в виде взвесей радиоактивные вещества, поступают на спецводоочистку для переработки. Пульпа и кубовый остаток направляются в емкости хранилища жидких отходов на хранение, а конденсат в главный корпус на подпитку контуров и обмывку помещений. Часть дебалансных вод после соответствующей радиационного контроля направляется в хозяйственно-фекальную канализацию.

Источниками твердых радиоактивных отходов являются демонтированные детали технологического оборудования, пришедшие в негодность, теплоизоляция и спецодежда, средства дезактивации после их использования и т.д. Твердые радиоактивные отходы перевозятся на спецмашине в хранилище сухих отходов на хранение, либо перерабатываются.

Источниками газообразных и аэрозольных отходов являются вытяжные вентсистемы и газовые контуры. Удаление газообразных и аэрозольных радиоактивных отходов производится через вентиляционные трубы высотой 100м после очистки их от радиоактивных аэрозолей на фильтрах.