Продукт ядерного деления - Nuclear fission product

Ядерная физика
NuclearReaction.svg
Ядро  · Нуклоны  (п, п ) · Ядерное дело  · Ядерная сила  · Ядерная структура  · Ядерная реакция

Продукты ядерного деления атомные фрагменты, оставшиеся после того, как большое атомное ядро ​​подвергается ядерное деление. Как правило, большой ядро как у уран деления путем разделения на два меньших ядра, а также несколько нейтроны, выделение тепловой энергии (кинетическая энергия ядер), и гамма лучи. Два меньших ядра - это продукты деления. (Смотрите также Продукты деления (по элементам) ).

От 0,2% до 0,4% делений тройное деление, производя третье легкое ядро, такое 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 подвергаются бета-распад. Это высвобождает дополнительную энергию в виде бета-частицы, антинейтрино, и гамма лучи. Таким образом, события деления обычно приводят к бета- и гамма-излучению, даже если это излучение не создается непосредственно самим делением.

Произведенный радионуклиды иметь разные период полураспада, и поэтому различаются радиоактивность. Например, стронций-89 и стронций-90 образуются в аналогичных количествах при делении, и каждое ядро ​​распадается на бета эмиссия. Но 90Sr имеет период полураспада 30 лет, и 89Sr с периодом полураспада 50,5 дней. Таким образом, за 50,5 дней требуется половина 89Атомы Sr распадаются, испуская такое же количество бета-частиц, как и было распадов, менее 0,4% от 90Атомы Sr распались, испуская только 0,4% бета. Уровень радиоактивного выброса наиболее высок 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, исходный 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

Сумма атомная масса двух атомов, образовавшихся при делении одного делящийся атом всегда меньше атомной массы исходного атома. Это потому, что часть массы теряется как свободная нейтроны, и как только кинетическая энергия продуктов деления была удалена (т. е. продукты были охлаждены для извлечения тепла, выделяемого в результате реакции), тогда масса, связанная с этой энергией, также теряется для системы, и, таким образом, кажется, что " отсутствует »в охлаждаемых продуктах деления.

Поскольку ядра, которые могут легко подвергаться делению, особенно богаты нейтронами (например, 61% нуклоны в уран-235 являются нейтронами), исходные продукты деления часто содержат больше нейтронов, чем стабильные ядра той же массы, что и продукт деления (например, стабильные цирконий -90 - это 56% нейтронов по сравнению с нестабильным стронций -90 при 58%). Поэтому исходные продукты деления могут быть нестабильными и обычно бета-распад двигаться 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 называемого запаздывающие нейтроны, которые играют важную роль в управлении ядерного реактора.

Первые бета-распады быстрые и могут выделять большую энергию бета-частицы или гамма-излучение. Однако по мере приближения продуктов деления к стабильным ядерным условиям последние один или два распада могут иметь длительный период полураспада и высвободить меньше энергии.

Радиоактивность с течением времени

Продукты деления имеют период полураспада 90 лет (самарий-151 ) или меньше, кроме семи долгоживущие продукты деления с периодом полураспада 211100 лет (технеций-99 ) или больше. 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 длинными 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. ядерная переработка ) ядерный топливный цикл. Некоторые из этих актинидов имеют период полураспада в недостающем диапазоне от 100 до 200 000 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 с расплавленной солью используют этот факт, чтобы утверждать, что в течение 200 лет их топливные отходы не более радиоактивны, чем исходные урановая руда.[2]

Выбросы продуктов деления бета-излучение, а актиниды в основном выделяют альфа-излучение. Многие из них также излучают гамма-излучение.

Уступать

Основная статья: Выход продуктов деления
Выходы продуктов деления по массе для тепловой нейтрон деление уран-235, плутоний-239, сочетание двух типичных для современных ядерных энергетических реакторов, и уран-233 используется в ториевый цикл.

Каждое деление родительского атома производит 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 выражается в процентах на исходное деление; следовательно, общая доходность составляет 200%, а не 100%. (Истинная сумма на самом деле немного превышает 200% из-за редких случаев тройное деление.)

В то время как продукты деления включают каждый элемент из цинк сквозь лантаноиды, большинство продуктов деления приходится на два пика. Один пик возникает примерно при (выраженном атомным номером) стронций к рутений в то время как другой пик примерно теллур к неодим. Выход в некоторой степени зависит от родительского атома, а также от энергии инициирующего нейтрона.

В целом, чем выше энергия состояния, в котором происходит деление ядра, тем более вероятно, что два продукта деления имеют одинаковую массу. Следовательно, по мере увеличения энергии нейтронов и / или энергии делящийся атом увеличивается, долина между двумя пиками становится более мелкой.[3]Например, кривая доходности от массы для 239Pu имеет более мелкую долину, чем наблюдаемая для 235U, когда нейтроны тепловые нейтроны. Кривые деления более поздних актиниды имеют тенденцию делать еще более мелкие долины. В крайних случаях, например, 259FM виден только один пик; это следствие того, что симметричное деление становится доминирующим из-за эффекты оболочки.[4]

На соседнем рисунке показано типичное распределение продуктов деления от деления 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 четное число протонов и / или нейтронов, кривая доходности по отношению к элементу не является плавной кривой, но имеет тенденцию к чередованию. Обратите внимание, что кривая зависимости от массового числа гладкая.[5]

Производство

Небольшие количества продуктов деления образуются естественным образом в результате либо спонтанное деление природного урана, который происходит с низкой скоростью, или в результате нейтронов от радиоактивный распад или реакции с космический луч частицы. Микроскопические следы, оставленные этими продуктами деления в некоторых природных минералах (в основном апатит и циркон ) используются в датировка треков деления обеспечить возраст остывания (кристаллизации) природных горных пород. Методика обладает эффективным знакомства диапазон от 0,1 млн лет до> 1,0 млрд лет в зависимости от используемого минерала и концентрации урана в этом минерале.

Около 1,5 миллиарда лет назад в теле урановой руды в Африке естественный ядерный реактор деления проработал несколько сотен тысяч лет и произвел около 5 тонн продуктов деления. Эти продукты деления сыграли важную роль в доказательстве существования естественного реактора. ядерное оружие взрывы, количество которых зависит от типа оружия. Самый большой источник продуктов деления - от ядерные реакторы. В настоящее время атомная энергия В реакторах около 3% урана в топливе превращается в продукты деления в качестве побочного продукта при производстве энергии. Большая часть этих продуктов деления остается в топливе, если нет отказ топливного элемента или ядерная авария, или топливо переработанный.

Энергетические реакторы

Смотрите также: Отработавшее ядерное топливо

В коммерческих ядерные реакторы деления, система работает в самозатухающем быстрый подкритический штат. Специфические физические явления реактора, которые, тем не менее, поддерживают температуру выше спад тепла уровень, являются предсказуемо задержанными,[6] и, следовательно, легко контролируемые трансформации 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, и поэтому он испускает с задержкой нейтрон при распаде.[8] Работая в этом отложенный критический В состоянии, которое зависит от изначально отложенного преобразования или движения продуктов деления для поддержания температуры, температура изменяется достаточно медленно, чтобы обеспечить обратную связь с человеком. Аналогично противопожарные заслонки варьируя отверстие, чтобы контролировать движение древесных углей к новому топливу, стержни управления сравнительно варьируются в большую или меньшую сторону, поскольку ядерные топливо сгорает через некоторое время.[9][10][11][12]

В ядерном энергетическом реакторе основными источниками радиоактивности являются продукты деления, а также актиниды и продукты активации. Продукты деления являются крупнейшим источником радиоактивности в течение первых нескольких сотен лет, в то время как актиниды преобладают примерно 10 раз.3 до 105 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 запаздывающие нейтроны, которые полезны для управления реактором, в то время как другие представляют собой нейтронные яды, которые имеют тенденцию ингибировать ядерную реакцию. Накопление ядов продуктов деления является ключевым фактором при определении максимальная продолжительность 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. Это это спад тепла устанавливающий требования к охлаждению реактора после останова.

Если топливо облицовка вокруг топлива образуются дыры, после чего продукты деления могут просачиваться в первичный охлаждающая жидкость. В зависимости от химического состава продуктов деления он может оседать в активная зона реактора или проехать через систему охлаждения. Системы охлаждающей жидкости включают в себя 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 в переработка топлива заводов (и Чернобыльская площадка в 2005 г.) цезий-137. Йод-129 является одним из основных радиоактивных элементов, выделяемых перерабатывающими заводами. В ядерных реакторах и цезий-137, и стронций-90 находятся в местах, удаленных от топлива. Это потому, что эти изотопы образуются бета-распад из благородные газы (ксенон-137, с периодом полураспада 3,8 минуты, и криптон-90, с периодом полураспада 32 секунды), что позволяет осаждать эти изотопы в местах, удаленных от топлива (например, на стержни управления ).

Яды для ядерных реакторов

Основные статьи: Ядерный яд и Йодная яма

Некоторые продукты деления распадаются с выделением нейтрона. Поскольку между исходным событием деления (которое высвобождает собственные быстрые нейтроны немедленно) и высвобождение этих нейтронов, последние называются "запаздывающие нейтроны ". Эти запаздывающие нейтроны важны для управления ядерным реактором.

Некоторые продукты деления, такие как ксенон-135 и самарий-149, имеют высокое поглощение нейтронов поперечное сечение. Поскольку ядерный реактор зависит от баланса в скоростях 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. Скопление ксенона-135 во время останова или работы на малой мощности может отравить реактор настолько, чтобы препятствовать перезапуску или вмешиваться в нормальный контроль реакции во время перезапуска или восстановления полной мощности, что может вызвать или способствовать сценарий аварии.

Ядерное оружие

Ядерное оружие использовать деление либо как частичный, либо как основной источник 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, 134Cs /137Отношение Cs обеспечивает простой метод отличия между выпадением бомбы и продуктами деления энергетического реактора. Почти нет цезий-134 образуется при делении ядер (потому что ксенон -134 стабильно). В 134Cs образуется нейтронная активация конюшни 133Cs, образующийся при распаде изотопов в изобара (А = 133). Так что в момент критичности, к тому времени, когда нейтрон поток становится равным нулю слишком мало времени пройдет для любого 133C присутствовать. Хотя в энергетическом реакторе существует достаточно времени для распада изотопов в изобара формировать 133Cs, 133Образованный таким образом Cs может быть затем активирован с образованием 134Cs, только если время между началом и концом критичности велико.

Согласно учебнику Иржи Халы,[13] радиоактивность в смеси продуктов деления в атомная бомба в основном вызывается короткоживущими изотопами, такими как йод-131 и барий-140. Примерно через четыре месяца церий-141, цирконий-95 /ниобий-95, и стронций-89 представляют наибольшую долю радиоактивных материалов. Через два-три года церий-144 /празеодим-144, рутений-106 /родий-106, и прометий-147 ответственны 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 в нем преобладают стронций-90 и цезий-137. технеций-99 что доминирует.

заявка

Некоторые продукты деления (например, 137Cs) используются в медицинских и промышленных радиоактивные источники.99TcO4− ион может реагировать со стальными поверхностями с образованием антикоррозийный слой. Таким образом, эти металоксоанионы действуют как анодный ингибиторы коррозии - делает поверхность стали пассивной. Формирование 99TcO2 на сталь поверхности - это один из эффектов, который замедлит высвобождение 99Tc от ядерные отходы барабаны и ядерное оборудование, которое было потеряно до дезактивация (например. атомная подводная лодка реакторы, потерянные в море).

Точно так же выброс радиоактивного йода при серьезной аварии энергетического реактора может быть замедлен за счет адсорбция 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

Внешний гамма доза для человека на открытом воздухе рядом с Чернобыльская катастрофа сайт.
Доля общей дозы облучения (в воздухе), вносимая каждым изотопом, в зависимости от времени после Чернобыльская катастрофа, на его сайте. Обратите внимание, что это изображение было нарисовано с использованием данных из отчета ОЭСР и второго издания «Радиохимического руководства».[16]

Для деления уран-235, преобладающими радиоактивными продуктами деления являются изотопы йод, цезий, стронций, ксенон и барий. Со временем угроза становится меньше. Места, где радиационные поля когда-то представляли непосредственную смертельную угрозу, например, большая часть Чернобыльская АЭС в первый день несчастный случай и нулевой уровень сайты Атомные бомбардировки США в Японии (Через 6 часов после взрыва) теперь относительно безопасны, потому что уровень радиоактивности снизился до низкого. Многие продукты деления распадаются на очень короткоживущие изотопы с образованием стабильные изотопы, но значительное количество радиоизотопы имеют период полураспада дольше суток.

Радиоактивность в смеси продуктов деления изначально в основном вызвана короткоживущими изотопами, такими как Йод-131 и 140Ba; примерно через четыре месяца 141Ce, 95Zr /95Nb и 89Sr занимает наибольшую долю, а примерно через два-три года наибольшую долю занимает 144Ce /144Пр, 106RU/106Rh и 147Вечера. Позже 90Sr и 137Cs являются основными радиоизотопами, на смену которым приходят 99Tc. В случае выброса радиоактивности из энергетического реактора или отработанного топлива происходит выброс только некоторых элементов; в результате изотопная сигнатура радиоактивности сильно отличается от радиоактивности на открытом воздухе. ядерный взрыв, где все продукты деления рассеяны.

Противодействие Fallout

Целью готовности к радиационной аварийной ситуации является защита людей от последствий радиационного облучения после ядерной аварии или взрыва бомбы. Эвакуация это самая эффективная защитная мера. Однако, если эвакуация невозможна или даже сомнительна, то местные убежища от радиоактивных осадков и другие меры обеспечивают лучшую защиту.[17]

Йод

Дозы щитовидной железы на душу населения в континентальных Соединенных Штатах йод-131 в результате всех путей облучения в результате всех ядерных испытаний в атмосфере, проведенных на Испытательный полигон в Неваде. Смотрите также Downwinders.

Как минимум три изотопы йода важные. 129я, 131я (радиоактивный йод) и 132I. Открытый воздух ядерные испытания и Чернобыльская катастрофа оба выпустили йод-131.

Недолговечный изотопы йода особенно вредны, потому что щитовидная железа собирает и концентрирует йодид - радиоактивный, а также стабильный. Поглощение радиоактивного йода может вызывать острые, хронические и замедленные 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 активный йод высвобождается из Чернобыль и Маяк[18] привело к увеличению заболеваемости раком щитовидной железы в бывших Советский Союз.

Одна из мер, которая защищает от риска, связанного с радиоактивным йодом, - это прием дозы йодистый калий (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 убежища от радиоактивных осадков. Недорогая альтернатива коммерчески доступным таблеткам йода - это насыщенный раствор йодида калия. Длительное хранение KI обычно в виде реактивная чистота кристаллы.[19]

Администрация известных зоб вещества также могут использоваться в качестве профилактика в снижении биопоглощения йода (будь то пищевой нерадиоактивный йод-127 или радиоактивный йод, радиоактивный йод - чаще всего йод-131, так как организм не может различить разные йода изотопы ).Перхлорат ионами, обычным загрязнителем воды в США из-за аэрокосмическая промышленность, было показано, что снижает поглощение йода и, таким образом, классифицируется как зоб. 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 разряд 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 и более когда-то было обычной практикой, особенно в Европе.[20][22] и использование перхлората в более низких дозах для лечения триоидных заболеваний продолжается и по сей день.[23] Хотя первоначально использовалось 400 мг перхлората калия, разделенных на четыре или пять дневных доз, и было обнаружено, что они эффективны, более высокие дозы были введены, когда было обнаружено, что 400 мг / день не контролируют тиреотоксикоз у всех субъектов.[20][21]

Текущие схемы лечения тиреотоксикоз (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]

Профилактика перхлоратсодержащей водой в концентрации 17 промилле, что соответствует индивидуальному потреблению 0,5 мг / кг в день, если человек весит 70 кг и потребляет 2 литра воды в день, снижает исходное потребление радиоактивного йода на 67%.[20] Это эквивалентно потреблению всего 35 мг перхлорат-ионов в день. В другом родственном исследовании, в котором субъекты пили всего 1 литр перхлоратсодержащей 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, подвергшихся хроническому облучению, пока не выявили каких-либо нарушений функции щитовидной железы, в том числе поглощения йода.[26] это вполне может быть связано с достаточным ежедневным воздействием или потреблением здорового йода-127 среди рабочих и коротким 8-часовым биологический период полураспада перхлората в организме.[20]

Следовательно, полностью заблокировать 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 массы тела в день или концентрация воды 250. промилле, предполагая, что люди пьют 2 литра воды в день, чтобы быть действительно полезным для населения в предотвращении биоаккумуляция при воздействии радиоактивного йода,[20][24] независимо от наличия йодат или йодид наркотики.

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 внутрь 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, чтобы его можно было контролировать с помощью ограниченного запаса йодидных и йодатных профилактических препаратов, добавление перхлорат-ионов к водопроводу или распространение перхлоратных таблеток могло бы служить дешевым и эффективным , вторая линия защиты от канцерогенный биоаккумуляция радиоактивного йода.

Прием лекарств от зоба, 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 из-за биоаккумуляции радиоактивного йода в регионах, где радиоактивный йод достаточно загрязнил окружающую среду.

Цезий

В результате аварии на Чернобыльской АЭС было выброшено большое количество изотопы цезия которые были рассредоточены по обширной территории. 137Cs - это изотоп, который вызывает долгое время и 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 137Cs, который может передаваться людям через пищевая цепочка.

Одна из лучших контрмер в молочное животноводство против 137Cs - это перемешивание почвы путем глубокой вспашки почвы. Это приводит к тому, что 137Cs недоступен для мелких корней травы, поэтому уровень радиоактивности в траве будет снижен. Кроме того, удаление нескольких сантиметров верхнего слоя почвы и их захоронение в неглубокой траншее снизит дозу облучения людей и животных в виде гамма-излучения. фотоны от 137Cs будет ослабляться при прохождении через почву. Чем глубже и удаленнее траншея, тем лучше степень защиты.Удобрения содержащий калий может использоваться для разбавления цезия и ограничения его поглощения растениями.

В домашний скот сельское хозяйство, еще одна мера противодействия 137Cs - кормить животных берлинская лазурь. Это соединение действует как ионообменник. В цианид настолько прочно связан с железом, что человеку безопасно потреблять несколько граммов берлинской лазури в день. Берлинская лазурь уменьшает биологический период полураспада (отличается от период полураспада ядра ) цезия. Физический или ядерный период полураспада 137C составляет около 30 лет. Цезий в организме человека обычно имеет период полувыведения 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 пигмент сорт, используемый в краски не увенчались успехом.[28]

Стронций

Добавление Лайм к почвам, которые бедны кальций может снизить потребление стронций по растениям. Аналогичным образом в районах, где в почве мало калий, добавление калийных удобрений может препятствовать усвоению цезия растениями. Однако такая обработка известью или поташ не следует относиться к ним легкомысленно, поскольку они могут изменить химия почвы сильно, поэтому в результате изменения растения экология земли.[29]

Проблемы со здоровьем

Наиболее важным путем попадания радионуклидов в организм является прием внутрь. Нерастворимые соединения не всасываются из кишечника и вызывают только местное облучение, прежде чем они будут выведены из организма. Однако растворимые формы демонстрируют широкий диапазон процентов абсорбции.[30]

ИзотопРадиацияПериод полураспадаGI поглощениеЗаметки
Стронций-90 /иттрий-90β28 лет30%
Цезий-137β, γ30 лет100%
Прометий-147β2,6 года0.01%
Церий-144β, γ285 дней0.01%
Рутений-106 /родий-106β, γ1.0 года0.03%
Цирконий-95β, γ65 дней0.01%
Стронций-89β51 день30%
Рутений-103β, γ39.7 дней0.03%
Ниобий-95β, γ35 дней0.01%
Церий-141β, γ33 дня0.01%
Барий-140 /лантан-140β, γ12,8 дней5%
Йод-131β, γ8.05 дней100%
Тритийβ12,3 года100%[а]

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Тритированный вода может проникать через кожу (см. также Вот ). Обратите внимание, что эффективный период полураспада (изотопное (13 лет) соединение с биологический[31]) относительно короткая: ок. 10 дней.[31]

использованная литература

  1. ^ Ф. Уильям Уокер, доктор Джордж Дж. Кируак, Фрэнсис М. Рурк. 1977 г. Карта нуклидов, издание двенадцатое. Лаборатория атомной энергии Knolls, компания General Electric.
  2. ^ «Введение в программу IFR ANL». 9 октября 2007 г. Архивировано с оригинал 9 октября 2007 г.
  3. ^ Ньютон, Амос С. (1 января 1949 г.). "Деление тория альфа-частицами". Физический обзор. 75 (1): 17–29. Bibcode:1949ПхРв ... 75 ... 17Н. Дои:10.1103 / PhysRev.75.17.
  4. ^ Paşca, H .; Андреев, А.В .; Адамян, Г.Г .; Антоненко, Н.В. (2018). «Зарядовые распределения фрагментов деления низко- и высокоэнергетических изотопов Fm, No и Rf». Физический обзор C. 97 (3): 034621–1–034621–12. Дои:10.1103 / PhysRevC.97.034621.
  5. ^ «Выход ядерного деления». Архивировано из оригинал на 2007-05-28. Получено 2009-05-13.
  6. ^ "Wayback Machine" (PDF). Cite использует общий заголовок (Помогите)Индекс архива на Wayback Machine
  7. ^ «Ядерное деление - реакция деления». Атомная энергия.
  8. ^ «БЫСТРЫЕ И ЗАДЕРЖИВАЕМЫЕ НЕЙТРОНЫ». Nuclearpowertraining.tpub.com.
  9. ^ 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 мгновенных нейтронов, играет чрезвычайно важную роль в управлении реактором.
  10. ^ «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. Крепкие спиртные напитки, такие как Водка, как правило, содержит 40% алкоголя и легко воспламеняется. Пиво, которое обычно имеет содержание алкоголя менее 5%, не горит ».
  11. ^ «Ядерное объяснение на примерах метафор аналогии». www.metamia.com.
  12. ^ ядерное образование для школьников K-12 Мифы об атомной энергии Реактор не может взорваться как ядерное оружие; это оружие содержит особые материалы в очень специфических конфигурациях, ни один из которых не присутствует в ядерном реакторе..
  13. ^ Хала, Иржи; Джеймс Д. Навратил (2003). Радиоактивность, ионизирующее излучение и ядерная энергия. Брно: Конвой. ISBN  80-7302-053-X.
  14. ^ H. Glänneskog. Взаимодействие я2 и CH3I с химически активными металлами в условиях тяжелой аварии BWR, Nucl. Инжиниринг и дизайн, 2004, 227, 323-329
  15. ^ Практикум по йодным аспектам управления тяжелыми авариями. Резюме и выводы. Агентство по ядерной энергии. Комитет по безопасности ядерных установок. OCDE. 7 марта 2000 г.
  16. ^ «Лаборатория оценки ядерных данных». Получено 2009-05-13.
  17. ^ К. Кирни, «Навыки выживания в ядерной войне», Институт науки и медицины Орегона, http://www.oism.org/
  18. ^ 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, «Нарушения щитовидной железы. Связано с длительным воздействием 131I в детстве в результате атмосферных выбросов объекта "Маяк" в России ", Радиационные исследования, 2006, 166(5), 715-722
  19. ^ К. Кирни, Навыки выживания в ядерной войне (глава 13), Институт науки и медицины Орегона, http://www.oism.org/
  20. ^ а б c d е ж г 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. Дои:10.1289 / ehp.02110927. ЧВК  1240994. PMID  12204829.
  21. ^ а б Вольф, Дж (1998). «Перхлорат и щитовидная железа». Фармакологические обзоры. 50 (1): 89–105. PMID  9549759.
  22. ^ Барзилай, Д; 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.
  23. ^ Woenckhaus, U .; Гирлич, К. (2005). "Therapie und Prävention der Hyperthyreose" [Терапия и профилактика гипертиреоза]. Der Internist (на немецком). 46 (12): 1318–23. Дои:10.1007 / s00108-005-1508-4. PMID  16231171. S2CID  13214666.
  24. ^ а б 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. Дои:10.1210 / jc.81.8.2930. PMID  8768854.
  25. ^ Lawrence, J. E .; Lamm, S. H .; Пино, С .; Richman, K .; Браверман, Л. Э. (2000). «Влияние кратковременных низких доз перхлората на различные аспекты функции щитовидной железы». Щитовидная железа. 10 (8): 659–63. Дои:10.1089/10507250050137734. PMID  11014310.
  26. ^ Ламм, Стивен Х .; Браверман, Льюис Э .; Ли, Фэн Сяо; Ричман, Кент; Пино, Сэм; Ховарт, Грегори (1999). «Состояние здоровья щитовидной железы рабочих перхлората аммония: перекрестное исследование гигиены труда». Журнал профессиональной и экологической медицины. 41 (4): 248–60. Дои:10.1097/00043764-199904000-00006. PMID  10224590.
  27. ^ «Ядерная химия: период полураспада и радиоактивное датирование».
  28. ^ Для получения дополнительной информации об использовании берлинской лазурной см. МАГАТЭ отчет о Гоянская авария.[1]
  29. ^ Отдел развития и исследований. «Полномасштабные и лабораторные исследования по удалению стронция из воды (аннотация)». cfpub.epa.gov. Получено 2019-06-14.
  30. ^ 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.
  31. ^ а б «Период полураспада, эффективный». www.euronuclear.org. Архивировано из оригинал на 2014-07-09. Получено 2012-12-25.

Список используемой литературы

Пол Ройсс, Нейтронная физика, гп 2.10.2, п 75

внешние ссылки