Реактор и его работа

Ядерный топливный цикл. Радиационно-опасные объекты (РОО).

Наиболее распространенными объектами, использующими ядерную энер­гию, являются атомные станции (АС). Их работа требует добычи урановой руды, ее переработки в обогащенное ураном-235 ядерное топливо, произ­водства тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), переработки отработанного топлива для извлечения делящегося материала, переработки и захоронения радиоактивных отходов.

Эти стадии образуют ядерный топливный цикл - ЯТЦ. Сюда же нужно добавить транспортировку радиоактивных материалов для обеспечения ра­боты всех стадий (Рис. 5.).

Рис. 5. Схема ЯТЦ.

Кроме того, в ЯТЦ входят предприя­тия радиохимической промышленности, объекты по переработке и захороне­нию отходов и др.

Все перечисленные объекты представляют химическую и радиологическую опасность. Наибольшую опасность представляют аварии на атомных станциях и объектах захоронения радиоактивных отходов.

Радиационно опасный объект (РОО) - научный, промышленный или обо­ронный объект, при авариях или разрушении которого могут произойти массовые поражения людей, животных и растений ионизирующими излучениями, а также радиоактивное загрязнение среды.

Основным объектом опасности АС является атомный реактор.

Ядерные реакторы по назначению делятся на:

- исследовательтские,

- для производства исскуственных изотопов,

- энергетические (производство электрической или тепловой энергии),

- для транспортных систем,

- для медицинских целей,

- для разработки новых технологий.

На атомных станциях в нашей стране эксплуатируются реакторы типов ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) и водо-графитовые реакторы типа РБМК (реактор большой мощности канальный), в которых топливом служит уран-238, обогащенный несколькими процентами урана-235. Ядерное топливо в виде цилиндрических таблеток размещается в тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах) - цилиндрах из циркониевых сплавов. ТВЭЛы объединя­ются в тепловыделяющие сборки (ТВС), которые помещаются в специальные вертикальные технологические каналы графитовой кладки реактора. По ним же циркулирует и теплоноситель (в реакторах ВВЭР и РБМК в качестве теплоносителя используется вода). Объем, занимаемый ТВС и графитовой кладкой, являющейся замедлителем нейтронов, называется активной зоной, так как в нем происходит цепная ядерная реакция.

Реактор размещается в бетонной шахте, которая создает биологичес­кую защиту от ионизирующих излучений.

Реактор работает дли­тельное время и значительная часть изотопов с малым периодом полурас­пада превращается в стабильные элементы. Одновременно накапливаются изотопы с большим периодом полураспада. Таким образом, чем дольше экс­плуатируется реактор, тем больше в нем будет накоплено радиоактивных продуктов деления, причем преобладать в них будут изотопы с большим периодом полураспада.

Начальная загрузка топлива в реактор ВВЭР-440 составляет 42 тонны, в которых содержится 3,3% (около 1,4 т) делящегося урана-235. После цикла отработки (примерно 3 года) остаточное количество ура­на-235 в ТВЭЛах составляет около 1% (400 кг), т.е. за время работы реактора 1 тонна урана-235 превращается в продукты деления.

Суммарная активность всех ТВЭЛов после цикла их отработки в реак­торе ВВЭР-440 составляет около 2 · 10¹⁹ Бк.

Наряду с делением ядер урана-235, в реакторе, под воздействием потока нейтронов, происходит превращение урана-238 в плутоний-239. За полный цикл эксплуатации ТВЭЛов в реакторе ВВЭР-440 образуется 10 кг плутония на одну исходную тонну ядерного горючего (т.е. урана-238). Кроме плутония, об­разуются и другие трансурановые элементы: америций-241, нептуний-237, кюрий-242.

Под воздействием нейтронов стабильные изотопы некоторых химичес­ких элементов становятся радиоактивными, например, железо-59, це­рий-60, магний-54, кобальт-60. Это так называемая наведенная актив­ность. Аналогичные процессы происходят и в реакторе типа РБМК.

Как уже упоминалось, при работе реакторов АС в их активной зоне идет непрерывный процесс накопления радиоактивных продуктов деления ядерно­го топлива, представляющих смесь 200 изотопов 35 химических элементов, изотопов наведенной активности и трансурановых элементов.

Дата добавления: 2014-02-28; просмотров: 425; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!