ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Тема -11 Выход и распространение радиоактивных продуктов Количество, состав продуктов в реакторе. Распространение барьеры. Распространение атмосфере. и свойства радиоактивных продуктов радиоактивных Радиационное воздействие на прохождения радиоактивного облака. радиоактивных человека через продуктов в в результате
Количество, состав и свойства радиоактивных продуктов в реакторе 03 В случае аварии образовавшиеся в процессе работы реактора радиоактивные продукты могут выйти за пределы защитных барьеров. Классифицируя радиоактивные продукты, образующиеся в реакторе, следует иметь в виду различие в физико-химических свойствах высвобождающихся нуклидов, поскольку от этого зависит их распространение и задержка в помещениях АС, на окружающей местности, а также воздействие на человека.
04 Можно выделить три группы нуклидов: ● благородные радиоактивные газы (БРГ); ● йоды; ● тугоплавкие элементы.
05 Благородные радиоактивные газы (БРГ). Кг , Хе и др. Доля в выходе ‒ около 20 %. Характерные свойства: ■ химически инертные вещества, не связываемые другими веществами в помещениях АС и на местности; ■ не оседающие на местности; ■ в основном короткоживущие (примерно 10 дней).
06 Йоды. I 131; I 133; I 135 и некоторые сходные элементы. Доля в выходе ‒ около 10%. Характерные свойства: ■ химически активные элементы; ■ различные формы существования (йод атомарный, молекулярный, органический и др. ); ■ сильные воздействия на щитовидную железу человека; ■ в основном короткоживущие (примерно 10 дней).
07 Тугоплавкие элементы. Sr, Ва и др. Характерные свойства: ■ долгоживущие (десятки лет); ■ являются основным источником загрязнения поверхности; ■ хорошо «усваиваются» организмом человека через пищевые цепочки.
Распространение радиоактивных продуктов через барьеры. 08 Между местом образования радиоактивных продуктов в сердечниках твэлов и возможным их выходом за пределы АС имеются физические барьеры, препятствующие их выходу на окружающую территорию. Это ● топливная таблетка (матрица твэла), ● оболочка твэла, ● граница первого контура, ● локализующие системы (контайнмент). Удерживающие свойства каждого из барьеров зависят от ■ конструктивных характеристик барьера; ■ условий, в которых они оказываются при авариях.
09 Учёт условий требует ■ большого объёма научной информации о ▪развитии аварии, ▪ процессах взаимодействия продуктов деления между собой и окружающей средой, а также ■ больших вычислительных усилий. Для проведения таких расчётов разработаны и продолжают разрабатываться сложные программные комплексы, требующие информации о параметрах помещений и систем, а также научной (теоретической и экспериментальной) информации о характере физикохимических взаимодействий продуктов деления и окружающей среды.
10 Состав множества компьютерных кодов, необходимых для анализа сценариев нештатных переходных и аварийных режимов работы ЯЭУ КЛАССЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ КОДОВ физики реакторов исследования процессов в топливе термогидродинамические моделирования распространения радиоактивных выбросов в атмосфере исследования процессов в контайменте моделирования работы отдельных устройств ЯЭУ
11 ТИПЫ ТЕРМОГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ КОДОВ системные реалистические “приближение пористого тела” субканальные CFD-коды
12 Сегодня трудно определить, с какой точностью мы умеем считать задерживающие свойства каждого из барьеров в разных условиях их аварийного функционирования. Имеющиеся для блоков ВВЭР расчёты, показывают, что максимальная проектная авария с разрывом главного циркуляционного трубопровода, при проектной работе систем безопасности, приводящей к разгерметизации до 1 % твэлов и разрушению до 0, 1 % твэлов с контактом теплоносителя и при неплотности защитной оболочки в несколько десятых процентов приводит к выходу в сутки за пределы АС 104÷ 105 Ки (т. е. в 103÷ 104 раз меньше, чем было аккумулировано в твэлах (активной зоне)). При определённом составе выброс не приводит к превышению доз на местности, когда требуются защитные мероприятия для населения. Естественно, что для разных по физико-химическим свойствам группам нуклидов степень удержания различна.
13 На примере аварии TMI, когда разрушилась активная зона вследствие нарушения теплоотвода, но сохранились барьеры в виде первого контура и защитной оболочки, выход радиоактивных продуктов за пределы АС, был незначителен и не представлял существенной опасности для населения. Таблица 1 [Ковалевич] содержит данные по ожидаемым выходам из топлива различных элементов при полном расплавлении топлива, а также величины, полученные на основании обработки данных по аварии на TMI. В таблице 2 приведены сведения о выбросах некоторых гипотетических аварий.
14 Таблица 1 ‒ Доля выхода отдельных нуклидов из топлива при тяжёлых авариях БРГ Ru, Ce J, Cs Te Sr Полное расплавление топлива 1. 00 0. 01 0. 60 0. 30 0. 10 Авария на TMI 0. 80 ― 0. 40 ― 0. 02
15 Таблица 2 ‒ Выход отдельных нуклидов за пределы АС при запроектных авариях при различных эффективностях защитной оболочки, Ки Характер аварии Нуклид I 131 Cs 134 Cs 137 Sr 90 Разрушение оболочки на ранней стадии аварии 1· 107 5· 105 1· 106 1. 5· 105 Потеря герметичности оболочки с утечкой 30% в сутки 9· 105 2. 5· 104 7· 103 Утечка из защитной оболочки 3% в сутки 6· 105 4. 8· 103 8. 4· 104 6· 102 Фильтруемый выброс из защитной оболочки 3· 104 3· 103 1· 103
Распространение радиоактивных продуктов в атмосфере. 16 Выброс ‒ выход радиоактивных газовых продуктов в атмосферу (через вытяжную трубу, неплотности локализующих систем и зданий). Сброс ‒ выход жидких радиоактивных продуктов через неплотности строительных сооружений или из-за неполадок систем в грунт или водоёмы.
Рассмотрим выбросы Поведение радиоактивных веществ, выброшенных в атмосферу 17
18
19 Схематическое изображение распределения концентрации и дисперсии δz и δу Происходит распространение облака по направлению ветра с диффузионным и турбулентным размыванием облака, с вымыванием части нуклидов осадками (если они есть) и сухим осаждением на поверхность земли.
В общем случае изменение концентрации нуклидов в зависимости от расстояния X от точки выброса, а также размывание по перпендикулярным к оси X осям Y и Z зависит от следующих факторов: 20 ● эффективной высоты выброса, учитывающей реальную высоту трубы и гравитационный подъём выходящих из трубы газов из-за разницы температуры газов и окружающей среды (Hэфф=Нтр+ΔНгр); ● скорости и направления ветра; ● состояния атмосферы, характеризуемое категориями А, В, С, D, Е, F, отражающими распределение температурных градиентов в атмосфере по высоте в момент прохождения облака. (От этих категорий погоды в значительной степени зависит размывание облака по осям Y и Z: при категории А она минимальна, при категории F ‒ максимальна);
21 ● скорости оседания радиоактивной частицы, определяемой их составом, размером и другими условиями; ● рельефа местности (равнина, холмы, горы); ● шероховатости (степь, лес); ● продолжительности выброса; ● периода полураспада нуклида.
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
Радиационное воздействие на человека в результате прохождения радиоактивного облака. В результате прохождения радиоактивного облака возможны три вида воздействия на человека: ● внешнее облучение от облака; ● облучение от поверхности, заражённой в результате оседания нуклидов; ● облучение за счёт попадания в организм радиоактивных продуктов по пищевым цепочкам (вода, потребляемые продукты). 39
40 Индивидуальная доза от проходящего облака для i-го нуклида на оси следа прохождения облака на расстоянии X от точки выброса определяется по формуле ИDi(x)=Qi. Di. C(X) , где Qi ‒ выброс i-го нуклида, Кu; Di ‒ дозовый коэффициент i -ro нуклида, (бэр·м 3)/(Кu·с); С(X) ‒ коэффициент разбавления, с/м 3.
41 Суммарная доза от всех изотопов соответственно определится ИD(x)=Σ{Qi. Di. C(X)}. Дозовый коэффициент Di учитывает уровень энергии и воздействие на организм человека испускаемого нуклидом излучения. Таблица 3 [Ковалевич] даёт представление о различии в опасности от излучения некоторых нуклидов.
Таблица 3 ‒ Дозовые коэффициенты ряда нуклидов, на всё тело и на щитовидную железу 42
Радиоактивные продукты, осевшие под действием гравитационных сил и осадков на поверхности земли, образуют области загрязнения с величиной загрязнения менее Si. 43 Нуклиды стронция (Sr) и цезия (Cs) играют преобладающую роль. По ним обычно ведутся замеры и предпринимаются соответствующие меры.
44
45
46
Вопросы, выносимые на контрольную (на зачёт) 47 1. По каким основным показателям осуществляется оценка состояния радиационной безопасности? 2. Каковы обязанности эксплуатирующей организация в случае возникновения радиационной аварии при осуществлении деятельности по использованию атомной энергии, приведшей к выбросу в окружающую среду радиоактивных веществ сверх установленных пределов? 3. Дайте, пожалуйста, классификацию радиоактивных нуклидов, образующихся в процессе работы ядерного реактора. Охарактеризуйте кратко каждую из названных классификационных групп. 4. Перечислите, пожалуйста, защитные барьеры на пути выхода радиоактивных продуктов, образующихся при работе АЭС. От чего зависят удерживающие свойства барьеров? 5. Поясните, пожалуйста, смысл терминов «выброс» и «сброс» , при употреблении их применительно к РАО. 6. От каких факторов зависит (в общем случае) изменение концентрации нуклидов в зависимости от расстояния от точки выброса, а также размывание по осям координат, перпендикулярным к оси, задающей направление распространения? 7. Какие свойства и параметры должны быть оценены для радиоактивных источников при нормальных и аварийных выбросах в атмосферу? 8. Изобразите, пожалуйста, схематически (снабдив необходимыми пояснениями) равнозагрязнённые области, образующиеся на поверхности после прохождения радиоактивного облака.
ДЗЯКУЙ ЗА ЎВАГУ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ THANK FOR YOUR ATTENTION
Скачать презентацию ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Тема -11 Выход
L_NS11_2015.pptx