Современные типы ядерных реакторов и загрязнения ими НС

Атомная промышленность может быть источником радиоактивного загрязнения на 4 этапах:

• При добычи и обогащении рудничной сырья;

• При использовании его в реакторах;

• При переработке ядерного топлива в установках;

• При авариях на АЭС.

 

Если при добыче рудничной сырья и его переработке загрязнения небольшое, то потенциальные возможности заражения НС от атомных реакторов значительно выше, особенно на заводах по производству ядерного оружия.

 

В настоящее время существуют 3 основных типа реакторов:

• Реакторы, работающие по схеме природный уран - графит - газ. В этом случае охлаждение сердечника производится СО2 под давлением, затем газ в обменнике передает полученное тепло в повторный цепь. В реакторах данного типа аварийное расторжения кожуха, окружающего ядерное топливо, бывает очень редко: между 2 последовательными расторжении может пройти много лет. Основной радиоактивной примесью СО2 является 41Ar (аргон) ? = 2 года. 41Ar накапливается на станции и через определенное время, когда его активность значительно снижена, выбрасывается в атмосферу. Международной комиссией по защите от радиации решается выбрасывать до 106 Ки отходов. Реакторы этого типа почти не жидких и твердых отходов. Они значительно загрязняют НС, потому что здесь выбрасывается только 41Ar. Этот инертный газ с коротким периодом полураспада не может накапливаться в значительных количествах. По разным причинам такие станции перестали строить, несмотря на то, что они безопасны с точки зрения защиты от радиации.

• Реакторы, работающие по схеме обогащенный уран - тяжелая вода. Они загрязняют НС в значительно большей степени, чем реакторы 1 типа.

 

Хотя реакторы второго типа работают по замкнутому циклу, у них иногда нарушается герметичность кожуха. Кроме того, в этих реакторах необходимо периодически заменять воду в первичной цепи. Расторжение кожуха вызывают заражения охлаждающей жидкости продуктами распада: криптоном-85 (Kr), ксеноном-133 (Xe) и 131I (летучие вещества или газы), а также тритием. Этот радиоактивный изотоп водорода образуется на третьем этапе реакции, начинается с бора, содержащегося в воде первичной цепи.

 

Радиоактивные изотопы редких элементов и 131I выбрасываются в атмосферу, а трите сбрасывается в реки с учетом ГПК, предусмотренным законодательством. На каждую 1000 МВт произведенных электростанцией этого типа, приходится несколько тысяч кюр трития, сбрасываемой в реки.

С другой стороны, станции второго типа выбрасывают в атмосферу меньше газов, чем первого: несколько десятков кюр в год. Однако реакторы второго типа освобождают 131I, что опасный своей высокой биологической активностью, и 85Kr - который может накапливаться в атмосфере, так как его ? = 10 годам.

 

• Реакторы, работающие по схеме обогащенный уран - кипящая вода, обладают лишь одной цепью. Вода обеспечивает и охлаждения сердечника, и действие паровой турбины. Преимуществом станций данного типа состоит в том, что не образуется трите. Но, с другой стороны, образуется значительное количество 85Kr. Это вызывает серьезные трудности, хотя и решаемые: нужно беречь газ в течение времени (? = 10 лет), необходимого для уничтожения элементов с коротким периодом полураспада. Следует отметить, что существуют технические возможности создания реакторов, не выбрасывают которых или радиоактивных отходов в НС. В подобной системе 85Kr, 131I собираются и хранятся, а трите снова используется в первичной цепи. Такие реакторы построены в США и эксплуатируются. В этом случае проблема удаления радиоактивных отходов стоит только на стадии получения ядерного топлива.