Вы здесь

Уран і плутоній у ґрунтах ближньої зони Чорнобильської АЕС

Автор: 
Чебаненко Сергій Іванович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2006
Артикул:
0406U003016
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ОБЛУЧЕННОЕ УРАНОВОЕ ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО
В ПОЧВАХ БЛИЖНЕЙ ЗОНЫ ЧАЭС.
ТОПЛИВНЫЕ “ГОРЯЧИЕ” ЧАСТИЦЫ
На сегодняшний день не существует однозначной оценки количества облученного
уранового ядерного топлива, поступившего в окружающую среду вследствии аварии
на Чернобыльской АЭС.
Так, в соответствии с данными, представленными в "Итоговом докладе о совещании
по рассмотрению причин и последствий аварии в Чернобыле" выброс реакторного
топлива составил приблизительно 3,5 % (или 7550 кг) от его штатной загрузки
(~ 200000 кг) [51]. Другие авторы склонны считать, что только в виде аэрозолей
из активной зоны четвертого энергоблока ЧАЭС в атмосферу поступило не менее 10
000 кг облученного диоксида урана [152]. Имеются и более масштабные оценки
степени загрязнения окружающей среды диспергированным урановым топливом [110,
155].
На мой взгляд, такое расхождение обусловлено, прежде всего, тем, что все
существующие оценки топливного выброса базируются, как правило, исключительно
на характере послеаварийного распределения в зоне влияния ЧАЭС осколочных
продуктов деления U-235 (Cs-134, Cs-137, Ce-144, Sr-90 и т. д.) и не
подкреплены прямыми данными об изотопном составе и количественном содержании в
объектах окружающей среды основного топливного элемента: реакторного урана
(U-234, U-235, U-236, U-238).
В этом плане весьма показательным представляется случай, когда факт поступления
в окружающую среду ядерного топлива в принципе удалось зафиксировать
исключительно на основании изучения изотопного состава урана. Речь идет об
инцинденте, когда из реактора атомной подводной лодки произошел аварийный
выброс свежезагруженного высокообогащенного уранового топлива, практи­чески не
содержащего осколочных продуктов деления. Вследствие аварии в почвах одного из
районов Приморья валовый изотопный состав урана достиг аномальных показателей.
Атомное отношение U-238 / U-235 составило ~ 6,01, а отношение активностей U-234
/ U-238 ? 16 при природных значениях соответственно 137,88 и ~ 1,0 [74].
В связи с вышесказанным, до сих пор остается открытым и вопрос о количестве
топлива, сосредоточенного в настоящее время в объекте "Укрытие". Это крайне
затрудняет рассмотрение этого уникального скопления различных
высокорадиоактивных материалов, как при составлении прогноза безопасности
дальнейшего их совместного хранения, так и в плане организации конкретных
мероприятий по их переработке и утилизации [153].
В объекты окружающей среды техногенные радионуклиды чернобыльского выброса
поступили, в основном, в виде "горячих" конденсационных и топливных частиц.
Конденсационные частицы образовались вследствие высокотемпературной возгонки из
разгерметизированной расплавленной активной зоны реактора легколетучих
осколочных продуктов деления U-235 с последующей их конденсацией на неактивных
аэрозолях.
Характерной особенностью всех "горячих" частиц топливного генезиса служит то,
что присутствующий в них в качестве основного компонента техногенный уран
отличается от природного не только соотношением изотопов U-234, U-235, U-238,
но и содержит искусствен­ный изотоп U-236. Кроме того, в диспергированном
облученном ядерном топливе находятся также такие трансурановые нуклиды, как
Pu-238, Pu-239, Pu-240, Pu-241, Am-241, Cm-242 и т. д. Изотопный состав урана и
плутония в таких "горячих" частицах зависит от степени обогащения исходного
ядерного топлива и глубины его выгорания в реакторе.
Компонентный состав топливных "горячих" частиц достаточно разнообразен – от
практически неизмененного исходного UO2 и оксидов с более высокой степенью
окисления урана до существенно модифи­цированных его форм (карбиды и
алюмосиликаты урана, различные сплавы с конструкционными материалами,
ассоциации с реакторным графитом и др.). Этому в значительной мере
способствовало то, что с 30 апреля 1986 г. в расплавленную активную зону
аварийного реактора с вертолетов начали сбрасывать мешки с песком (? 1780 т),
доломитом (900 т), свинцом (2400 т), карбидом бора (40 т) [113].
Академик НАН Украины Э. В. Соботович с сотрудниками выде­ляет следующие
основные типы топливных "горячих" частиц [113, 114]:
1 – фрагментированное топливо различной дисперсности, частицы которого
различаются по степени окисления урана;
2 – топливно-графитовые конгломераты;
3 – карбидизированное топливо;
4 – топливо, вкрапленное в матрицы конструкционных материа­лов (Fe, Zr, Cu, и
т. д.);
5 – стекло­подобные частицы уран-алюмосиликатного состава, содержащие, как
правило, постоянную примесь углерода.
Существуют различные подходы к классификации "горячих" час­тиц. Чаще всего они
базируются как на общих с аэрозолями, так и на чисто индивидуальных
специфических их признаках: по компонентному составу (плотность, окраска и т.
д.); по структурным характеристикам (кристаллические и аморфные); по механизму
образования (топливные и конденсационные); по радионуклидному составу (вид
ионизирующего излучения) и прочие [14, 16, 30, 49, 141, 171, 172, 177].
Наиболее универсальная и чаще всего используемая классификация аэрозольных
"горячих" частиц основывается на их дисперсности: грубодисперсные (> 10 мкм),
мелкодисперсные (от 10 до 0,25 мкм) и субмикродисперсные (проникновения в легочные альвиолы – респирабельные (нереспирабельные (> 5–10 мкм) [16, 30]. Среди субмикродисперсных аэрозольных
частиц представляется целесообразным выделять так называемые
мономолекулярноплотные агрегаты, которые образуются в результате предельной
ассоциации молекул твердого тела при их механическом диспергировании [141].
Вместе с тем четкого общепринятого о