твели, вона нагрівається та частково випаровується. Далі пароводяна суміш трубопроводами відводиться до сепараторів, звідки відокремлена пара подається на турбіну. Після цього пара конденсується і повертається знову в реактор. Температура теплоносія становить 280°с при тиску -65 атм.
Для ослаблення потоку гама-нейтронного випромінювання навколо реактора існує біологічний захист: залізобетонна конструкція товщиною 2-3 м (для ослаблення гама-випромінювання) та кільцеподібний водяний резервуар (для ослаблення нейтронного випромінювання).
2. Коротка характеристика радіонуклідів, особливості їх біологічної дії
Ядерні реактори є генераторами величезної кількості штучних радіонуклідів, які за своїм походженням поділяються на продукти ядерного поділу (ПЯП), продукти наведеної активності (ПНА) та ізотопи трансуранових елементів (ІТЕ).
Продукти ядерного поділу виникають у процесі розщеплення ядер урану або плутонію під дією нейтронів. До них відносяться близько 200 радіоактивних ізотопів 35 хімічних елементів, що знаходяться в середині таблиці Д.І.Менделєєва – від цинку (порядковий номер 30) до гадолінію (порядковий номер 64). ПЯП є, як правило, бета- і гама-випромінювачами. Періоди їх напіврозпаду знаходяться в межах від кількох секунд до десятків років.
Продукти наведеної активності (ПНА) з’являються при опроміненні нейтронами елементів конструкції активної зони, теплоносія, що циркулює через неї. До ПНА відносяться близько 400 радіонуклідів, які, як і ПЯП, є, в основному, бета- і гама-випромінювачами з періодами напіврозпаду від секунд до десятків і тисяч років.
Ізотопи трансуранових елементів (ІТЕ) виникають при опроміненні урану-238 повільними нейтронами. До ІТЕ відносяться близько 60 радіонуклідів, які в переважній більшості є альфа-випромінювачами з великими періодами напіврозпаду.
Таким чином, під час роботи ядерного реактора в ньому утворюється близько 700 різних радіонуклідів.
Науковий комітет з дії атомної радіації Організації об’єднаних націй (НКДАР ООН) вважає, що головне значення в опроміненні людей мають тільки 20 радіоізотопів 14 хімічних елементів. Це або тритій, вуглець-14, магній-54, залізо-55, криптон-85, стронцій-89,стронцій-90, цирконій-95, рутеній-103, рутеній-106, йод-131, цезій-134, цезій-137, барій-140, церій-141, церій-144, плутоній-238, плутоній-239, плутоній-241, америцій-241. З цього переліку можна виділити 8 радіонуклідів, вклад кожного з яких в ефективну еквівалентну дозу перевищує 1%. До них відносяться водень-3, вуглець-14, цезій-137, стронцій-90, цирконій-95, рутеній-103, йод-131, церій-144.
При ядерній аварії реактора радіоактивні викиди можуть складатись із двох компонентів:
газоаерозольного, до складу якого входять леткі радіонукліди (радіоізотопи криптону, ксенону, йоду, цезію і телуру);
паливного у виді дрібнодисперсного пилу, до складу якого входять радіонукліди з високою температурою кипіння (радіоізотопи молібдену, цирконію, церію, плутонію і в значній мірі стронцію).
Співвідношення цих компонентів залежить від ступеню перегрівання палива і механічного руйнування активної зони реактора. Слід зауважити, що в процесі постійного розпаду радіонуклідів, які надійшли в оточуюче середовище, утворюються та накопичуються нові (дочірні) радіонукліди. В свою чергу, це приводить до відповідних змін радіонуклідного складу забруднення об’єктів навколишнього середовища.
Оскільки до складу аварійних викидів ядерних реакторів входять як нетривкі радіонукліди (періоди напіврозпаду до 15 діб), так і тривкі (періоди напіврозпаду більше 15 діб), то з часом кількість нетривких значно зменшуватиметься в порівнянні з тривкими. А тому зі збільшенням періоду, що пройшов з моменту аварії, дози опромінення формуватимуться в основному за рахунок тривких радіонуклідів.
Основні радіонукліди, що потрапили у довкілля внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС, та їх дозоформуюча роль у різні терміни після аварії
Радіонуклід | Період напіврозпаду | Термін після аварії
Перші 10 діб | Перший місяць | Третій місяць | Кінець 1986р. | 1987-1988р.р. | 1993 і наступні роки
Йод-131
Йод-132
Йод-133
Йод-135
Телур-132
Лантан-140
Барій-140
Ніобій-95
Цирконій-95
Рутеній-103
Рутеній-106
Церій-141
Церій-144
Цезій-134
Цезій-137
Стронцій-89
Стронцій-90
Плутоній-238
Плутоній-239
Плутоній-240
Кюрій-242 | 8,04 доби
2,3 год.
20,8 год.
6.61 год.
3,25 доби
14,2 год.
12,7 доби
35 діб
64 доби
29,3 доби
268,2 доби
32,5 доби
248,3 доби
2,06 року
31 рік
52 доби
27 років
87,7 років
24380 років
6537 років
163 доби | +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ | +
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+ | -
-
-
-
-
-
-
-
+
-
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+ | -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
+
+
+
-
+
+
+
+
+ | -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
+
+
+
-
+
+
+
+
- | -
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
+
+
+
+
-
Кількість нуклідів | 21 | 16 | 16 | 9 | 8 | 5
Викладені закономірності зміни за часом радіонуклідного складу аварійних викидів ядерних реакторів та створюваного ними забруднення оточуючого середовища враховуються при розробці, плануванні та впровадженні відповідних заходів радіаційного захисту населення.
Особливості біологічної дії іонізуючих випромінювань
Іонізуюче випромінювання має пошкоджуючу дію на біологічну тканину. Реакції організму на опромінення визначаються як фізичними властивостями самого випромінювання, так і властивостями організму, його здатністю до репаративних процесів.
До особливостей біологічної дії іонізуючого випромінювання слід віднести такі:
Біологічний ефект опромінення залежить від дози і ця залежність носить прямо пропорційний характер – із збільшенням дози посилюється ефект. Ця закономірність, яка характерна для великих доз, екстраполюється і на діапазон малих доз (на рівні природного фону), тобто приймається безпорогова концепція дії іонізуючих випромінювань. Хоча існують факти, що суперечать цьому, зокрема радіаційний гормезис – стимулююча дія малих доз радіації.
Збільшення тривалості опромінення або його функціонування (при одній і тій же дозі) приводить до зменшення ефекту, так як розпочинаються репаративні процеси.
Ступінь і форма променевого ураження залежить від просторового розподілу поглинутої дози опромінення в організмі. Найбільший ефект спостерігається при загальному опроміненні організму. Менші зміни спричиняє дія тієї ж дози на окремі частини організму (локальне опромінення). При цьому має значення, яка саме ділянка організму опромінюється. Найбільш небезпечним є опромінення голови і нижньої частини живота, найменш небезпечне опромінення кінцівок.
При опроміненні біологічних об’єктів різними видами іонізуючих випромінювань, але рівними дозами, виникають кількісно і якісно різні біологічні ефекти, що пов’язано з просторовим розподілом енергії взаємодії в мікрооб’ємі, що опромінюється, тобто з лінійною передачею енергії.
Наявність прихованого періоду від моменту опромінення організму до появи перших клінічних проявів. Його тривалість обернено пропорційна дозі опромінення. Чим більша доза – тим коротший прихований період. Звичайно це поняття є умовним клінічним, оскільки організм починає реагувати одразу ж після опромінення
