| Ядерная физика |
|---|
 |
| Ядро · Нуклоны ( p , n ) · Ядерная материя · Ядерная сила · Ядерная структура · Ядерная реакция |
Продукты ядерного деления - это атомные фрагменты, оставшиеся после ядерного деления большого атомного ядра . Обычно большое ядро, подобное ядру урана, делится путем расщепления на два меньших ядра вместе с несколькими нейтронами , выделением тепловой энергии ( кинетической энергии ядер) и гамма-излучения . Два меньших ядра являются продуктами деления . (См. Также продукты деления (по элементам) ).
Примерно от 0,2% до 0,4% делений приходится на тройные деления с образованием третьего легкого ядра, такого как гелий-4 (90%) или тритий (7%).
Сами продукты деления обычно нестабильны и поэтому радиоактивны. Из-за того, что их атомный номер относительно богат нейтронами, многие из них быстро претерпевают бета-распад . Это высвобождает дополнительную энергию в виде бета-частиц , антинейтрино и гамма-лучей . Таким образом, события деления обычно приводят к бета- и гамма-излучению, даже если это излучение не создается непосредственно самим событием деления.
Произведенные радионуклиды имеют различный период полураспада и, следовательно, разную радиоактивность . Например, стронций-89 и стронций-90 производятся в одинаковых количествах при делении, и каждое ядро распадается в результате бета- излучения. Но 90 Sr имеет период полураспада 30 лет, а 89 Sr - 50,5 дней. Таким образом, за 50,5 дней для распада требуется половина атомов 89 Sr, испускающих такое же количество бета-частиц, как и было распадов, менее 0,4% от 90Атомы Sr распались, испуская только 0,4% бета. Уровень радиоактивного выброса является самым высоким для самых короткоживущих радионуклидов, хотя они также быстрее всего распадаются. Кроме того, менее стабильные продукты деления с меньшей вероятностью распадаются на стабильные нуклиды, вместо этого распадаются на другие радионуклиды, которые подвергаются дальнейшему распаду и излучению, увеличивая выходное излучение. Именно эти короткоживущие продукты деления представляют непосредственную опасность для отработавшего топлива, а выходная энергия излучения также генерирует значительное количество тепла, которое необходимо учитывать при хранении отработавшего топлива. Поскольку создаются сотни различных радионуклидов, начальный уровень радиоактивности быстро исчезает по мере распада короткоживущих радионуклидов, но никогда не прекращается полностью, поскольку более долгоживущие радионуклиды составляют все больше и больше оставшихся нестабильных атомов.[1]
Формирование и распад [ править ]
Сумма атомных масс двух атомов, образовавшихся в результате деления одного делящегося атома , всегда меньше атомной массы исходного атома. Это связано с тем, что некоторая часть массы теряется в виде свободных нейтронов , и как только кинетическая энергия продуктов деления была удалена (т. Е. Продукты были охлаждены для извлечения тепла, выделяемого реакцией), тогда масса, связанная с этой энергией, равна также теряется в системе и, таким образом, кажется, «отсутствует» в охлажденных продуктах деления.
Поскольку ядра, которые могут легко подвергаться делению, особенно богаты нейтронами (например, 61% нуклонов в уране-235 составляют нейтроны), исходные продукты деления часто содержат больше нейтронов, чем стабильные ядра той же массы, что и продукт деления ( например, стабильный цирконий- 90 составляет 56% нейтронов по сравнению с нестабильным стронцием- 90 на 58%). Поэтому исходные продукты деления могут быть нестабильными и обычно претерпевают бета-распад, чтобы перейти к стабильной конфигурации, превращая нейтрон в протон с каждым бета-излучением. (Продукты деления не распадаются через альфа-распад .)
Несколько богатых нейтронами и короткоживущих исходных продуктов деления распадаются в результате обычного бета-распада (это источник ощутимого периода полураспада, обычно от нескольких десятых секунды до нескольких секунд), за которым следует немедленное испускание нейтрона возбужденным дочерний продукт. Этот процесс является источником так называемых запаздывающих нейтронов , которые играют важную роль в управлении ядерным реактором .
Первые бета-распады происходят быстро и могут высвобождать бета-частицы высокой энергии или гамма-излучение . Однако по мере того, как продукты деления приближаются к стабильным ядерным условиям, последние один или два распада могут иметь длительный период полураспада и выделять меньше энергии.
Радиоактивность с течением времени [ править ]
Продукты деления имеют период полураспада 90 лет ( самарий-151 ) или меньше, за исключением семи долгоживущих продуктов деления с периодом полураспада 211100 лет ( технеций-99 ) или более. Следовательно, общая радиоактивность смеси чистых продуктов деления быстро снижается в течение первых нескольких сотен лет (контролируемая короткоживущими продуктами), прежде чем стабилизироваться на низком уровне, который мало меняется в течение сотен тысяч лет (контролируемом семью долгоживущими продуктами). живые продукты).
Такое поведение чистых продуктов деления с удаленными актинидами контрастирует с распадом топлива, которое все еще содержит актиниды . Это топливо производится в так называемом «открытом» (т.е. без ядерной переработки ) ядерном топливном цикле . Некоторые из этих актинидов имеют период полураспада в недостающем диапазоне от 100 до 200000 лет, что вызывает некоторые трудности с планами хранения в этом временном диапазоне для необработанного топлива открытого цикла.
Сторонники ядерных топливных циклов, которые стремятся потреблять все свои актиниды путем деления, такие как интегральный быстрый реактор и реактор на расплавленной соли , используют этот факт, чтобы заявить, что в течение 200 лет их топливные отходы не более радиоактивны, чем исходная урановая руда . [2]
Продукты деления испускают бета-излучение , в то время как актиниды в основном испускают альфа-излучение . Многие из них также излучают гамма-излучение .
Доходность [ править ]
Каждое деление родительского атома дает различный набор атомов продуктов деления. Однако, хотя индивидуальное деление непредсказуемо, продукты деления статистически предсказуемы. Количество любого конкретного изотопа, образующегося при делении, называется его выходом, обычно выраженным в процентах на исходное деление; следовательно, общая доходность составляет 200%, а не 100%. (Истинная сумма на самом деле немного больше 200% из-за редких случаев тройного деления .)
В то время как продукты деления включают в себя все элементы, от цинка до лантаноидов , большинство продуктов деления имеют два пика. Один пик имеет место примерно (выраженный атомным номером) от стронция до рутения, а другой пик - от теллура до неодима . Выход в некоторой степени зависит от родительского атома, а также от энергии инициирующего нейтрона.
В общем, чем выше энергия состояния, в котором происходит ядерное деление, тем больше вероятность того, что два продукта деления имеют одинаковую массу. Следовательно, когда энергия нейтронов увеличивается и / или энергия делящегося атома увеличивается, впадина между двумя пиками становится более мелкой. [3] Например, кривая выхода по массе для 239 Pu имеет более мелкую долину, чем наблюдаемая для 235 U, когда нейтроны являются тепловыми нейтронами . Кривые деления более поздних актинидов имеют тенденцию к еще более пологим долинам. В крайних случаях, таких как 259 Fm , виден только один пик; это следствие того, что симметричное деление становится доминирующим из-заоболочечные эффекты . [4]
На соседнем рисунке показано типичное распределение продуктов деления при делении урана. Обратите внимание, что в расчетах, использованных для построения этого графика, не учитывалась активация продуктов деления, и предполагалось, что деление происходит за один момент, а не за промежуток времени. На этой гистограмме показаны результаты для разного времени охлаждения (время после деления). Из-за стабильности ядер с четным числом протонов и / или нейтронов кривая выхода в зависимости от элемента не является гладкой кривой, а имеет тенденцию к чередованию. Обратите внимание, что кривая зависимости от массового числа гладкая. [5]
Производство [ править ]
Небольшие количества продуктов деления естественным образом образуются либо в результате спонтанного деления природного урана, которое происходит с низкой скоростью, либо в результате нейтронов от радиоактивного распада или реакций с частицами космических лучей . Микроскопические треки, оставленные этими продуктами деления в некоторых природных минералах (в основном апатите и цирконе ), используются при датировании треков деления для определения возраста остывания (кристаллизации) природных горных пород. Этот метод имеет эффективный диапазон датировки от 0,1 млн. Лет до> 1,0 млрд. Лет в зависимости от используемого минерала и концентрации урана в нем.
Около 1,5 миллиарда лет назад в ураново-рудном теле в Африке естественный ядерный реактор деления проработал несколько сотен тысяч лет и произвел примерно 5 тонн продуктов деления. Эти продукты деления были важны для доказательства существования естественного реактора. При взрывах ядерного оружия образуются продукты деления , количество которых зависит от типа оружия. Самый большой источник продуктов деления - ядерные реакторы . В современных ядерных энергетических реакторах около 3% урана в топливе превращается в продукты деления в качестве побочного продукта производства энергии. Большая часть этих продуктов деления остается в топливе, если только не произойдет отказ тепловыделяющего элемента илиядерная авария или переработка топлива .
Энергетические реакторы [ править ]
В коммерческих ядерных реакторах деления система работает в самозатухающем быстром подкритическом состоянии. Специфические физические явления реактора, которые, тем не менее, поддерживают температуру выше уровня остаточного тепла , представляют собой предсказуемо запаздывающие [6] и, следовательно, легко контролируемые преобразования или движения жизненно важного класса продуктов деления по мере их распада. [7] Запаздывающие нейтроны испускаются богатыми нейтронами осколками деления, которые называются «предшественниками запаздывающих нейтронов». Бром-87 - один из таких долгоживущих «тлеющих углей» с периодом полураспада около минуты, поэтому при распаде он испускает запаздывающий нейтрон. [8] При работе в этом критическом состоянии с задержкой , которое зависит от изначально отложенного преобразования или движения продуктов деления для поддержания температуры, температура изменяется достаточно медленно, чтобы обеспечить обратную связь с человеком. Аналогично противопожарным заслонкам, изменяющим отверстие для управления движением древесных углей к новому топливу, регулирующие стержни сравнительно изменяются вверх или вниз по мере того, как ядерное топливо сгорает с течением времени. [9] [10] [11] [12]
В ядерном энергетическом реакторе основными источниками радиоактивности являются продукты деления, а также актиниды и продукты активации . Делительные продукты являются самым большим источником радиоактивности в течение первых нескольких сот лет, в то время как актиниды являются доминирующими примерно 10 3 до 10 5 лет после использования топлива.
Деление происходит в ядерном топливе, и продукты деления в основном удерживаются в топливе вблизи того места, где они производятся. Эти продукты деления важны для работы реактора, потому что некоторые продукты деления вносят вклад в запаздывающие нейтроны, которые полезны для управления реактором, в то время как другие являются нейтронными ядами, которые имеют тенденцию ингибировать ядерную реакцию. Накопление ядов в продуктах деления является ключевым фактором при определении максимальной продолжительности нахождения данного тепловыделяющего элемента в реакторе . Распад короткоживущих продуктов деления также является источником тепла в топливе, которое продолжается даже после того, как реактор был остановлен и реакции деления прекратились. Именно это остаточное тепло определяет требования к охлаждению реактора после останова.
Если в оболочке твэла вокруг топлива образуются дыры, продукты деления могут просочиться в теплоноситель первого контура . В зависимости от химического состава продуктов деления они могут оседать в активной зоне реактора или перемещаться по системе теплоносителя. Системы охлаждающей жидкости включают системы химического контроля, которые стремятся удалить такие продукты деления. В хорошо спроектированном энергетическом реакторе, работающем в нормальных условиях, радиоактивность теплоносителя очень мала.
Известно, что изотоп, ответственный за большую часть гамма-излучения на заводах по переработке топлива (и на Чернобыльской площадке в 2005 году), представляет собой цезий-137 . Йод-129 - один из основных радиоактивных элементов, выделяемых перерабатывающими заводами. В ядерных реакторах цезий-137 и стронций-90 находятся в местах, удаленных от топлива. Это потому , что эти изотопы образуются при бета - распаде из благородных газов ( ксенона-137 , с 3,8-минутного периода полураспада, а также криптон-90 , с 32-секундного периода полураспада) , которые позволяют эти изотопы , которые будут депонированы в места, удаленные от топлива (например, на управляющих стержнях ).
Яды для ядерных реакторов [ править ]
Некоторые продукты деления распадаются с выделением нейтрона. Поскольку может быть небольшая задержка во времени между исходным событием деления (которое немедленно высвобождает свои быстрые нейтроны ) и высвобождением этих нейтронов, последние называются « запаздывающими нейтронами ». Эти запаздывающие нейтроны важны для управления ядерным реактором.
Некоторые из этих продуктов деления, такие как ксенон-135 и самарий-149 , имеют высокие абсорбционные нейтроны поперечное сечения . Поскольку ядерный реактор зависит от баланса скорости производства и поглощения нейтронов, те продукты деления, которые удаляют нейтроны из реакции, будут иметь тенденцию останавливать реактор или «отравлять» реактор. Ядерное топливо и реакторы предназначены для борьбы с этим явлением с помощью таких функций, как выгорающие яды и регулирующие стержни. Накопление ксенона-135 во время останова или работы на малой мощности может отравить реактор в достаточной степени, чтобы помешать перезапуску или помешать нормальному контролю реакции во время перезапуска или восстановления полной мощности, что может вызвать или способствовать сценарию аварии..
Ядерное оружие [ править ]
В ядерном оружии деление используется в качестве частичного или основного источника энергии. В зависимости от конструкции оружия и места взрыва относительная важность радиоактивности продуктов деления будет варьироваться по сравнению с радиоактивностью продуктов активации в общей радиоактивности выпадающих осадков.
Непосредственные продукты деления от деления ядерного оружия по существу такие же, как и от любого другого источника деления, в некоторой степени в зависимости от конкретного делящегося нуклида. Однако очень короткий промежуток времени для реакции имеет значение для конкретной смеси изотопов, произведенных из атомной бомбы.
Например, отношение 134 Cs / 137 Cs обеспечивает простой способ отличить выпадение от бомбы от продуктов деления от энергетического реактора. При делении ядер цезий-134 почти не образуется (потому что ксенон- 134 стабилен). 134 Cs формируется за счет нейтронной активации стабильного 133 Cs , который образуется в результате распада изотопов в изобары (А = 133). Таким образом, при мгновенной критичности к тому времени, когда нейтронный поток станет равным нулю, пройдет слишком мало времени для любых 133C присутствовать. В то время как в энергетическом реакторе существует достаточно времени для распада изотопов в изобаре с образованием 133 Cs, образующиеся таким образом 133 Cs могут затем активироваться с образованием 134 Cs, только если время между началом и концом критичности составляет длинный.
Согласно учебнику Иржи Хала, [13] радиоактивность смеси продуктов деления в атомной бомбе в основном вызвана короткоживущими изотопами, такими как йод-131 и барий-140 . Примерно через четыре месяца церий-141 , цирконий-95 / ниобий-95 и стронций-89 составляют наибольшую долю радиоактивных материалов. Через два-три года церий-144 / празеодим-144 , рутений-106 / родий-106 и прометий-147ответственны за основную часть радиоактивности. Через несколько лет в излучении преобладают стронций-90 и цезий-137, тогда как в период от 10 000 до миллиона лет доминирует технеций-99 .
Заявление [ править ]
Некоторые продукты деления (например, 137 Cs) используются в медицинских и промышленных радиоактивных источниках .99 ТсО 4 - ион может реагировать со стальными поверхностями, образуя устойчивый слой коррозии . Таким образом, эти металоксоанионы действуют как ингибиторы анодной коррозии - они делают поверхность стали пассивной. Образование 99 TcO 2 на стальных поверхностях - это один из эффектов, который замедлит высвобождение 99 Tc из бочек с ядерными отходами и ядерного оборудования, которое было потеряно до дезактивации (например, атомная подводная лодка реакторы, потерянные в море).
Подобным образом выброс радиоактивного йода при серьезной аварии энергетического реактора может быть замедлен за счет адсорбции на металлических поверхностях внутри атомной станции. [14] Большая часть других работ по химическому составу йода, которые могли бы произойти во время тяжелой аварии, уже выполнены. [15]
Распад [ править ]
При делении урана-235 преобладающими радиоактивными продуктами деления являются изотопы йода , цезия , стронция , ксенона и бария . Со временем угроза становится меньше. В местах , где радиационные поля один раз , связанная непосредственная смертельная опасность, такие как большая части Чернобыльской АЭС в день один из аварии и земель нулевых сайтов атомных взрыва в США в Японии (6 часов после взрыва) в настоящее время относительно безопасный , поскольку радиоактивности имеет распался до низкого уровня. Многие продукты деления распадаются на очень короткоживущие изотопы с образованиемстабильные изотопы , но значительное количество радиоактивных изотопов имеют период полураспада больше , чем в день.
Радиоактивность в смеси продуктов деления первоначально в основном вызвана короткоживущими изотопами, такими как йод-131 и 140 Ba; примерно через четыре месяца 141 Ce, 95 Zr / 95 Nb и 89 Sr получают наибольшую долю, а примерно через два или три года наибольшую долю получают 144 Ce / 144 Pr, 106 Ru / 106 Rh и 147 Pm. Позже основными радиоизотопами стали 90 Sr и 137 Cs, на смену которым пришли 99Tc. В случае выброса радиоактивности из энергетического реактора или отработанного топлива происходит выброс только некоторых элементов; в результате изотопная сигнатура радиоактивности сильно отличается от ядерной детонации на открытом воздухе , когда все продукты деления рассредоточены.
Контрмеры Fallout [ править ]
Целью готовности к радиационной аварийной ситуации является защита людей от последствий радиационного облучения после ядерной аварии или взрыва бомбы. Эвакуация - самая эффективная мера защиты. Однако, если эвакуация невозможна или даже сомнительна, наилучшую защиту обеспечивают местные убежища от радиоактивных осадков и другие меры. [17]
Йод [ править ]
Важны как минимум три изотопа йода . 129 I , 131 I (радиоактивный йод) и 132 I. Ядерные испытания на открытом воздухе и чернобыльская катастрофа привели к выбросу йода-131.
Короткоживущие изотопы йода особенно вредны, потому что щитовидная железа собирает и концентрирует йодид - как радиоактивный, так и стабильный. Поглощение радиоактивного йода может вызывать острые, хронические и отсроченные эффекты. Острые эффекты от высоких доз включают тиреоидит , в то время как хронические и отсроченные эффекты включают гипотиреоз , узелки щитовидной железы и рак щитовидной железы . Было показано, что выброс активного йода из Чернобыля и Маяка [18] привел к увеличению заболеваемости раком щитовидной железы в бывшем Советском Союзе .
Одной из мер, которая защищает от риска, связанного с радиоактивным йодом, является прием дозы йодида калия (KI) перед воздействием радиоактивного йода. Нерадиоактивный йодид «насыщает» щитовидную железу, в результате чего в организме накапливается меньше радиоактивного йода. Введение йодида калия снижает воздействие радиоактивного йода на 99% и является разумным и недорогим дополнением к убежищам от радиоактивных осадков . Недорогая альтернатива имеющимся в продаже таблеткам с йодом - насыщенный раствор йодида калия. Долгосрочное хранение KI , как правило , в виде реагентов класса кристаллов. [19]
Введение известных зобогенных веществ также можно использовать в качестве профилактики для снижения биоабсорбции йода (будь то пищевой нерадиоактивный йод-127 или радиоактивный йод, радиоактивный йод - чаще всего йод-131 , поскольку организм не может различать разные изотопы йода ). Было показано, что ионы перхлората , распространенные загрязнители воды в США из-за аэрокосмической промышленности , снижают поглощение йода и, таким образом, классифицируются как зобогенные.. Ионы перхлората являются конкурентным ингибитором процесса, посредством которого йодид активно депонируется в фолликулярных клетках щитовидной железы. Исследования с участием здоровых взрослых добровольцев показали, что при уровнях выше 0,007 миллиграмма на килограмм в день (мг / (кг · сут)) перхлорат начинает временно подавлять способность щитовидной железы поглощать йод из кровотока («ингибирование поглощения йода», таким образом, перхлорат известный гойтроген). [20]Уменьшение пула йодидов перхлоратом имеет двойной эффект - уменьшение избыточного синтеза гормонов и гипертиреоза, с одной стороны, и снижение синтеза ингибиторов щитовидной железы и гипотиреоза, с другой. Перхлорат остается очень полезным в качестве однократной дозы в тестах, измеряющих выделение радиойодида, накопленного в щитовидной железе в результате множества различных нарушений дальнейшего метаболизма йодида в щитовидной железе. [21]
Лечение тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса) 600–2000 мг перхлората калия (430–1400 мг перхлората) в день в течение нескольких месяцев или более когда-то было обычной практикой, особенно в Европе [20] [22], а применение перхлората в снижение доз для лечения проблем с триоидом продолжается и по сей день. [23] Хотя первоначально использовалось 400 мг перхлората калия, разделенное на четыре или пять дневных доз, и было сочтено эффективным, более высокие дозы были введены, когда было обнаружено, что 400 мг / день не контролируют тиреотоксикоз у всех субъектов. [20] [21]
Текущие схемы лечения тиреотоксикоза (включая болезнь Грейвса), когда пациент подвергается воздействию дополнительных источников йода, обычно включают 500 мг перхлората калия два раза в день в течение 18-40 дней. [20] [24]
Было обнаружено, что профилактика перхлоратсодержащей водой в концентрации 17 ppm , что соответствует индивидуальному потреблению 0,5 мг / кг в день, если человек весит 70 кг и потребляет 2 литра воды в день, снижает исходное поглощение радиоактивного йода на 67% [20 ] Это эквивалентно потреблению всего 35 мг перхлорат-ионов в день. В другом родственном исследовании, где испытуемые выпивали всего 1 литр перхлорат-содержащей воды в день с концентрацией 10 ppm, то есть ежедневно принимали 10 мг перхлорат-ионов, наблюдалось снижение поглощения йода в среднем на 38%. [25]
Однако, когда среднее поглощение перхлората у рабочих перхлоратных заводов, подвергшихся наибольшему воздействию, было оценено как приблизительно 0,5 мг / кг в день, как в предыдущем абзаце, можно было бы ожидать снижения поглощения йода на 67%. Однако исследования рабочих, подвергающихся хроническому воздействию, до сих пор не выявили каких-либо нарушений функции щитовидной железы, включая поглощение йода. [26] это вполне может быть связано с достаточным ежедневным воздействием или потреблением здорового йода-127 среди рабочих и коротким биологическим периодом полураспада перхлората в организме, составляющим 8 часов . [20]
Следовательно, полностью блокировать поглощение йода-131 путем целенаправленного добавления перхлорат-ионов в водоснабжение населения, стремясь к дозировке 0,5 мг / кг в день или концентрации воды 17 ppm, было бы совершенно недостаточно для истинного снижения уровня радиоактивного йода. поглощение. Концентрация перхлорат-иона в системе водоснабжения региона должна быть намного выше, не менее 7,15 мг / кг веса тела в день или концентрация воды 250 ppm , если люди пьют 2 литра воды в день, чтобы быть действительно полезными для население в предотвращении биоаккумуляции при воздействии радиоактивного йода [20] [24] независимо от доступности йодата или йодидных препаратов.
Непрерывное распространение таблеток перхлората или добавление перхлората к водопроводу должно продолжаться не менее 80–90 дней, начиная сразу после обнаружения первоначального выброса радиоактивного йода. По прошествии 80–90 дней высвободившийся радиоактивный йод-131 распался бы до менее 0,1% от своего первоначального количества, и к этому времени опасность биопоглощения йода-131 практически исчезла. [27]
В случае выброса радиоактивного йода прием профилактического йодида калия, если таковой имеется, или даже йодата по праву будет иметь приоритет перед введением перхлората и станет первой линией защиты населения от выброса радиоактивного йода. Однако в случае слишком массового и широко распространенного выброса радиоактивного йода, который невозможно контролировать с помощью ограниченного запаса йодидных и йодатных профилактических препаратов, добавление перхлорат-ионов к водопроводу или раздача перхлоратных таблеток может служить дешевым и эффективным , вторая линия защиты от канцерогенного биоаккумуляции радиоактивного йода.
Прием лекарств от гойтрогена, как и йодид калия, также не лишен опасностей, таких как гипотиреоз . Однако во всех этих случаях, несмотря на риски, профилактические преимущества вмешательства с йодидом, йодатом или перхлоратом перевешивают серьезный риск рака от биоаккумуляции радиоактивного йода в регионах, где радиоактивный йод достаточно загрязнил окружающую среду.
Цезий [ править ]
В результате аварии на Чернобыльской АЭС было выброшено большое количество изотопов цезия, которые были разбросаны по большой территории. 137 Cs - изотоп, вызывающий долгосрочное беспокойство, поскольку он остается в верхних слоях почвы. Растения с неглубокой корневой системой, как правило, впитывают его в течение многих лет. Следовательно, трава и грибы могут нести значительное количество 137 Cs, которое может передаваться человеку через пищевую цепочку .
Один из лучших контрмер в молочном скотоводстве против 137 Cs, чтобы перепутать почву глубоко вспашки почвы. Это приведет к тому, что 137 Cs окажется вне досягаемости мелких корней травы, следовательно, уровень радиоактивности в траве будет снижен. Кроме того , удаление верхних несколько сантиметров почвы и его захоронения в неглубокой траншее уменьшит дозу для человека и животных , как гамма - кванты от 137 Cs будут ослаблены их прохождением через почву. Чем глубже и удаленнее траншея, тем лучше степень защиты. Удобрения, содержащие калий, можно использовать для разбавления цезия и ограничения его поглощения растениями.
В животноводстве еще одной мерой против 137 Cs является кормление животных берлинской лазурью . Это соединение действует как ионообменник . Цианид настолько тесно связан с железом , что она безопасна для человека , чтобы потреблять несколько граммов ферроцинсодержащего в день. Бирюзовая лазурь уменьшает биологический период полураспада (отличный от периода полураспада в ядре) цезия. Физический или ядерный период полураспада 137Cs около 30 лет. У человека цезий обычно имеет период биологического полураспада от одного до четырех месяцев. Дополнительным преимуществом берлинской лазурки является то, что цезий, который удаляется из животных с пометом, находится в форме, недоступной для растений. Следовательно, он предотвращает переработку цезия. Форма берлинской лазури, необходимая для лечения животных, в том числе человека, относится к особому сорту. Попытки использовать марку пигмента, используемую в красках , не увенчались успехом. [28]
Стронций [ править ]
Добавление извести в почвы, бедные кальцием, может снизить поглощение стронция растениями. Точно так же в районах с низким содержанием калия в почве добавление калийных удобрений может препятствовать усвоению цезия растениями. Однако такие обработки известью или калием не следует проводить легкомысленно, поскольку они могут сильно изменить химический состав почвы , что приведет к изменению экологии растений на земле. [29]
Проблемы со здоровьем [ править ]
Наиболее важным путем попадания радионуклидов в организм является прием внутрь. Нерастворимые соединения не всасываются из кишечника и вызывают только местное облучение перед тем, как вывести их из организма. Однако растворимые формы демонстрируют широкий диапазон процентов абсорбции. [30]
| Изотоп | Радиация | Период полураспада | Абсорбция GI | Заметки |
|---|---|---|---|---|
| Стронций-90 / иттрий-90 | β | 28 лет | 30% | |
| Цезий-137 | β, γ | 30 лет | 100% | |
| Прометий-147 | β | 2,6 года | 0,01% | |
| Церий-144 | β, γ | 285 дней | 0,01% | |
| Рутений-106 / родий-106 | β, γ | 1.0 года | 0,03% | |
| Цирконий-95 | β, γ | 65 дней | 0,01% | |
| Стронций-89 | β | 51 день | 30% | |
| Рутений-103 | β, γ | 39.7 дней | 0,03% | |
| Ниобий-95 | β, γ | 35 дней | 0,01% | |
| Церий-141 | β, γ | 33 дня | 0,01% | |
| Барий-140 / лантан-140 | β, γ | 12,8 дней | 5% | |
| Йод-131 | β, γ | 8.05 дней | 100% | |
| Тритий | β | 12,3 года | 100% | [а] |
См. Также [ править ]
- Выход продуктов деления
- Продукты деления (по элементам)
- Долгоживущие продукты деления
Заметки [ править ]
- ^ Тритированная вода может проникать через кожу (см. Также здесь ). Обратите внимание, что эффективный период полураспада (изотопное (13 лет) соединение с биологическим [31] ) относительно короткий: прибл. 10 дней. [31]
Ссылки [ править ]
- ^ Ф. Уильям Уокер, доктор Джордж Дж. Кируак, Фрэнсис М. Рурк. 1977. Карта нуклидов , двенадцатое издание. Лаборатория атомной энергии Knolls, компания General Electric.
- ^ «Введение в программу IFR ANL» . 9 октября 2007 года Архивировано из оригинала 9 октября 2007 года.
- ^ Ньютон, Амос С. (1 января 1949). «Деление тория альфа-частицами» . Физический обзор . 75 (1): 17–29. Полномочный код : 1949PhRv ... 75 ... 17N . DOI : 10.1103 / PhysRev.75.17 .
- ^ Paşca, H .; Андреев А.В.; Адамян, Г.Г .; Антоненко, Н.В. (2018). «Зарядовые распределения фрагментов деления низко- и высокоэнергетических изотопов Fm, No и Rf» . Physical Review C . 97 (3): 034621–1–034621–12. DOI : 10.1103 / PhysRevC.97.034621 .
- ^ "Выход ядерного деления" . Архивировано из оригинала на 2007-05-28 . Проверено 13 мая 2009 .
- ^ (PDF) https://web.archive.org/web/20190712141242/http://www.nuceng.ca/ep6p3/class/Module3B_ReactorKineticsJun21.pdf . Архивировано из оригинального (PDF) на 2019-07-12 . Проверено 15 апреля 2018 . Отсутствует или пусто
|title=( справка ) - ^ «Ядерное деление - реакция деления» . Атомная энергетика .
- ^ «БЫСТРЫЕ И ЗАДЕРЖИВАЕМЫЕ НЕЙТРОНЫ» . Nuclearpowertraining.tpub.com .
- ^ Быстрые и запаздывающие нейтроны Тот факт, что нейтрон образуется в результате этого типа распада, и это происходит на несколько порядков позже по сравнению с испусканием быстрых нейтронов, играет чрезвычайно важную роль в управлении реактором.
- ^ «Ввиду очень низкой концентрации используемого урана, коммерческий ядерный реактор не может взорваться как атомная бомба с точки зрения физики. Хорошей аналогией было бы сравнение алкогольных напитков с пивом. как водка, как правило, содержит 40% алкоголя и легко воспламеняется. Пиво, которое обычно имеет содержание алкоголя менее 5%, не горит ».
- ^ "Ядерное объяснение с помощью примеров метафор аналогии" . www.metamia.com .
- ^ ядерное образование для школьников K-12 Мифы об атомной энергии Реактор не может взорваться, как ядерное оружие; это оружие содержит очень особые материалы в очень специфических конфигурациях, ни один из которых не присутствует в ядерном реакторе .
- ↑ Хала, Иржи; Джеймс Д. Навратил (2003). Радиоактивность, ионизирующее излучение и ядерная энергия . Брно: Конвой. ISBN 80-7302-053-X.
- ^ Х. Гленнеског. Взаимодействие I 2 и CH 3 I с химически активными металлами в условиях тяжелых аварий BWR, Nucl. Инжиниринг и дизайн , 2004, 227 , 323-329
- ^ Практикум по йодным аспектам управления тяжелыми авариями. Резюме и выводы . Агентство по ядерной энергии. Комитет по безопасности ядерных установок. OCDE. 7 марта 2000 г.
- ^ "Лаборатория оценки ядерных данных" . Проверено 13 мая 2009 .
- ^ К. Кирни, Навыки выживания в ядерной войне, Институт науки и медицины Орегона, http://www.oism.org/
- ^ Г. Мушкачева, Е. Рабинович, В. Привалов, С. Поволоцкая, В. Шорохова, С. Соколова, В. Турдакова, Е. Рыжова, П. Холл, А. Б. Шнайдер, Д. Л. Престон, Э. Рон, "Щитовидная железа" Аномалии, связанные с длительным воздействием 131I в детском возрасте в результате атмосферных выбросов от оружейного комплекса «Маяк» в России », Radiation Research , 2006, 166 (5), 715-722
- ^ К. Кирни, Навыки выживания в ядерной войне (глава 13), Институт науки и медицины Орегона, http://www.oism.org/
- ^ a b c d e f g Greer, Monte A .; Гудман, Гей; Pleus, Ричард С .; Грир, Сьюзан Э. (2002). «Оценка воздействия на здоровье загрязнения окружающей среды перхлоратами: реакция на дозу для ингибирования поглощения тироидного радиоактивного йода людьми» . Перспективы гигиены окружающей среды . 110 (9): 927–37. DOI : 10.1289 / ehp.02110927 . PMC 1240994 . PMID 12204829 .
- ^ а б Вольф, J (1998). «Перхлорат и щитовидная железа». Фармакологические обзоры . 50 (1): 89–105. PMID 9549759 .
- ^ Барзилай, D; Шейнфельд, М. (1966). «Смертельные осложнения после использования перхлората калия при тиреотоксикозе. Отчет о двух случаях и обзор литературы». Израильский журнал медицинских наук . 2 (4): 453–6. PMID 4290684 .
- ^ Woenckhaus, U .; Гирлич, К. (2005). "Терапия и профилактика гипертиреоза" [Терапия и профилактика гипертиреоза]. Der Internist (на немецком языке). 46 (12): 1318–23. DOI : 10.1007 / s00108-005-1508-4 . PMID 16231171 . S2CID 13214666 .
- ^ a b Bartalena, L .; Brogioni, S; Грассо, L; Bogazzi, F; Бурелли, А; Мартино, Э (1996). «Лечение тиреотоксикоза, вызванного амиодароном, сложная задача: результаты проспективного исследования». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 81 (8): 2930–3. DOI : 10,1210 / jc.81.8.2930 . PMID 8768854 .
- ^ Лоуренс, JE; Ламм, Ш; Пино, С .; Richman, K .; Браверман, Л. Е. (2000). «Влияние кратковременных низких доз перхлората на различные аспекты функции щитовидной железы». Щитовидная железа . 10 (8): 659–63. DOI : 10.1089 / 10507250050137734 . PMID 11014310 .
- ^ Ламм, Стивен Х .; Braverman, Lewis E .; Ли, Фэн Сяо; Ричман, Кент; Пино, Сэм; Ховарт, Грегори (1999). «Состояние здоровья щитовидной железы рабочих, связанных с перхлоратом аммония: кросс-секционное исследование гигиены труда». Журнал профессиональной и экологической медицины . 41 (4): 248–60. DOI : 10.1097 / 00043764-199904000-00006 . PMID 10224590 .
- ^ «Ядерная химия: период полураспада и радиоактивное свидание» .
- ^ Дополнительные сведения об использовании берлинской лазури см. Вотчете МАГАТЭ об аварии в Гоянии . [1]
- ^ Развитие, Отдел исследований и. «Полномасштабные и лабораторные исследования по удалению стронция из воды (аннотация)» . cfpub.epa.gov . Проверено 14 июня 2019 .
- ^ Баратта, Эдмонд Дж .; Наций, Продовольственная и сельскохозяйственная организация США (10 февраля 1994 г.). Руководство по контролю качества пищевых продуктов: Радионуклиды в пищевых продуктах . Продовольственная и сельскохозяйственная организация. ISBN 9789251035788 - через Google Книги.
- ^ a b «Период полураспада, эффективный» . www.euronuclear.org . Архивировано из оригинала на 2014-07-09 . Проверено 25 декабря 2012 .
Библиография [ править ]
Пол Ройсс, Нейтронная физика , гл. 2.10.2, стр. 75
Внешние ссылки [ править ]
- Исследования выпадений йода в США
- Живая диаграмма нуклидов - цветная карта МАГАТЭ по выходу продуктов и подробные данные при нажатии на нуклид.
| vтеЯдерная технология | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Категория
Commons
Портал