18. Особености на радиоактивното замърсяване на атмосферата при нормална експлоатация на аец

• 
  Първият експериментален ядрен реактор е конструиран през 1942 г. в Чикаго от италианския физик Енрико Ферми.
  
• 
  През 1954 г. Съветският съюз пуска в експлоатация първата в света атомна електроцентрала.
  
• 
  През 1974 г. България пуска в експлоатация Козлодуйската атомна централа. Днес тя разполага с 2 реактора.
  
• 
  Около 40% от добиваната в България електроенергия се произвежда от атомната електроцентрала. Този процент за Франция е 70 -75.
  
• 
  Много от атомните централи в света са разположени в гъсто населени райони. Това налага ефективно решение на всички проблеми на радиационната безопасност на персонала и цялото население и опазване на природната среда от замърсяване с радиоактивни вещества.
  

Атомните реактори, енергетични и експериментални, представляват сложни съоръжения за поддържане на управляема верижна реакция. От атомната физика е известно, че облъчването на ядрата на някои тежки елементи (уран, плутоний) с неутрони предизвиква

• 
  В тях се осъществява стационарна, само поддържаща се верижна реакция и се осигурява т.н. критичен режим, при който коефициентът на размножение на неутроните (К) е равен точно на единица.
  
• 
  коефициентът е равен на 1, когато един неутрон от първия акт на деление (първото поколение) предизвиква второ деление и най- малко един неутрон от второто деление, предизвиква трето деление и т.н.;
  
• 
  когато К<1 настъпва подкритичен режим - броят на деленията постепенно намалява и реакцията спира;
  
• 
  когато К>1 броят на делящите се ядра се увеличава и верижната реакция се усилва;
  

Всички типове ядрени реактори са конструирани на горните теоретични принципи и се състоят от:

• 
  активна зона, в която се намират горивните елементи. Те съдържат уранов окис или метален уран, херметически затворен в метални обвивки;
  
• 
  забавители на неутроните - използват се: графит, тежка вода, обикновена вода и др.;
  
• 
  топлоносител или охладител - вода, тежка вода, течен натрий, азот, специални течности и др.;
  
• 
  система за регулиране - състои се от пръти от кадмий, бор и др. материали, които поглъщат неутрони. С тях се поддържа критичен режим на верижната реакция или тя може да бъде спряна;
  
• 
  други конструктивни елементи: защитни съоръжения, които намаляват дозата гама лъчи и неутрони; пулт за дистанционно управление;
  

• 
  Реакторите с кипяща вода наподобяват водно-водните, но горивните елементи превръщат водата директно в пара, която постъпва в турбината.
  
• 
  В реакторите с газово охлаждане, като забавител на неутрони се използва графит, а като топлоносител въглероден двуокис.
  
• 
  В уран-графитения реактор (КРМК), ядреното гориво под формата на уранови пръти е поставено в графитен блок, който изпълнява ролята на забавител на неутроните. Регулиращите пръти от кадмий са разположени перпендикулярно на урановите и преминават също през графитения блок.
  
• 
  В конструктивно безопасните реактори ядреното гориво, смесено със стабилен торий, под формата на малки сфери.
  
• 
  При изпускане контрола на верижната реакция и повишаване на температурата, стабилният торий поглъща неутроните и верижната реакция спира.
  
• 
  Вместо вода в този тип реактори като топлоносител се използва течен хелий.
  
• 
  В резултат на верижната реакция, в ядрените реактори се образуват голям брой изкуствени радионуклиди – продукти на делението, елементи, образувани в резултат на радиоактивните превръщания и на ядрените реакции на радиоактивните и стабилни продукти на деление.
  
• 
  В ядрените реактори се образуват около 600 радионуклиди, с масово число от 72 до 166 и 60 актиниди – трансуранови и трансплутонови елементи;
  
• 
  Освен продуктите на деление, в резултат на облъчване на въздуха в зоната на реактора с неутрони, се образуват радиоактивни газове и аерозоли - аргон-41, кислород-19, желязо-59, силиций-31 и др.
  
• 
  Продуктите на корозия на стоманата, както и примесите и замърсяванията на течния топлоносител, при преминаване в активната зона също се облъчват с неутрони и стават вторично радиоактивни. Поради това в топлоносителя от първи контур могат да се открият: кобалт-60, кобалт-58, желязо-59, хром-51, манган-54, манган-56, волфрам-185, молибден-99, натрий-24.
  
• 
  Облъчването на обикновена вода с неутрони дава: тритий, азот-16, азот-17, натрий-24, хлор-38, калций-45.
  

• 
  Водата от първия контур на водно-водните реактори е винаги замърсена с радиоактивни вещества. Поради корозия и нарушена херметичност радиоактивните елементи могат да замърсят водата и на втория контур. Водата в третия контур е винаги чиста и тя може да бъде изпускана в откритите водоеми - реки, езера и т.н.. Замърсената с радиоактивни вещества вода от първия контур подлежи на деконтаминация с помощта на йонообменни филтри.
  

• 
  В съвременните АЕЦ такова очистване е предвидено и за водата от втория контур;
  
• 
  Отделените от топлоносителя радиоактивни елементи се отвеждат в атмосферата през високи комини, където се разреждат в големия обем чист въздух;
  

Нормалната експлоатация на АЕЦ все пак е свързана с невисоко замърсяване на околната среда с радиоактивни вещества.

• 
  За водно-водните реактори основните замърсители са радиоактивните изотопи на благородните газове и йода.
  
• 
  в радиоактивната смес на ядреното гориво се установяват:
  
  • 
    18 изотопа на криптона
    
  • 
    15 изотопа на ксенона
    
  • 
    20 изотопа на йода
    

• 
  поради много малкият период на полуразпад и незначителните количества повечето от тези изотопи имат малък относителен дял в сумарната активност;
  
• 
  По-съществено значение за формиране на радиоактивната
  обстановка около АЕЦ имат:
  
  • 
    Криптон-85
    
  • 
    Ксенон-133
    
  • 
    Ксенон-135
    
  • 
    Йод-131
    
  • 
    Йод-133
    

• 
  Делът на радиоелементите - продукти на ядрено деление (стронций-895, стронций-90, цезий-134, цезий-137) както и изотопите, получени в резултат на облъчването с неутрони на корозионните материали (кобалт-58, кобалт-60, манган-54 и т.н.) е също много малък.