Это симпатичное синее свечение Вавилова-Черенкова — единственная возможность для человека напрямую ощутить (в данном случае — увидеть) радиацию. К сожалению, наши органы чувств ничего не скажут нам, даже если мы попадем под удар ионизирующего излучения, которое убивает за минуту. Радиационная опасность АЭС стала частью современной культуры, на которой играет множество конкурентов ядерной энергетики — и идеологи термоядерных программ не остаются в стороне, обещая “чистую”, лишенную радиации, энергетику.
Так ли это? Откровенно говоря, нет. Будущие термоядерные электростанции будут ядерными объектами, со всеми присущими атрибутами (вплоть до экологов, приковывающих себя к заборам), однако разница с АЭС все же есть. Сегодня я попробую сравнить разнообразные аспекты радиационной опасности, исходящей из АЭС и гипотетической ТЯЭС, отталкиваясь от расчетов, проведенных для строящегося токамака ИТЭР.
Пример расчета радиационных полей в здании ИТЭР в работе. Видино, что ближе к самому реактору (он находится в белом круге в центре) поля достигают 40 Зв/ч (4000 Р/час).
Итак, прежде всего надо разделить два понятия. Повреждающим организм воздействием обладает ионизирующее излучение, а вот его источником на ядерных объектах служат нестабильные версии атомов — радиоизотопы (еще называемые радионуклиды). Опасность радионуклидов измеряется их радиотоксичностью, т.е. “ядовитостью” при попадании внутрь человека (конкретику по всем радиоизотопам можно посмотреть в библии дозиметристов). Поскольку реально опасные дозировки для некоторых изотопов начинаются с сотен нанограмм(!), то вопросы изоляции радинуклидов от человека носят принципиальный характер. Радиоактивный атом не уничтожить, к нему нет антидота — поэтому тема обращения с радиоактивными отходами (т.е. отходами, содержащими распадающиеся радионуклиды) одна из самых дорогостоящих во всем, что касается ядерной индустрии.
Вот, например, герметично одетые инспекторы на АЭС Фукусима Даиичи защищаются от радионуклидов, а не от излучения.
Одноразовая одежда персонала, шлюзование, спец-вентиляция, и спец-спец-вентиляция, установки для выпаривания жидкостей, которыми смываются малейшие следы радиоактивных загрязнений, и цементирования остатка от выпаривания — подобные системы — это ежедневная реальность АЭС, радиохимических заводов и даже медицинских лабораторий, готовящих радиоактивные фармпрепараты.
Вот например, изолированная «горячая камера» для радиохимической работы.
Откуда же берутся нестабильные атомы? Из ядерных реакций. Например, в обычном реакторе с водой под давлением (типа ВВЭР) быстрый нейтрон способен выбить из атома кислорода воды 16О протон и превратить его в быстро распадающийся изотоп азота 16N. Тот в среднем за 7 секунд распадется обратно в 16О, попутно излучив квант гамма-радиации. Другим вариантом является цепная реакция деления урана, на которой работает атомный реактор. Каждый раз атом 235U распадается на 2 более легких ядра, и только в незначительном количестве случаев они стабильны, а подавляющее число дочерних продуктов распада — весьма
радиоактивные вещества. Подробнее о всех процессах активации можно почитать в этом обширнейшем документе МАГАТЭ
Еще пример изоляции радинуклидов — одноразовая одежда и душ на выходе из потенциально загрязненной зоны на Смоленской АЭС. Таким образом перекрывается возможность выноса за гермопериметр радионуклидов на теле и одежды.
Таким образом, два основных канала наработки радиационного потенциала в ядерном реакторе — это активация всего вокруг нейтронами и наработка радиоактивных продуктов ядерных реакций. Оба эти канала есть в любой АЭС и будет в гипотетической ТЯЭС. Разница только в деталях.
Активация.
Если взять единственную доступную на сегодня реакцию, на которой может работать термоядерный реактор — слияния дейтерия и трития (D + T -> 4He + n), то на киловатт мощности мы получим в несколько раз больше нейтронов, чем в ядерном реакторе. Причем эти нейтроны будут гораздо более энергичными, рождая гораздо больше злобных активированных изотопов в окружающей конструкции. Если не предпринимать каких-то усилий по утилизации этого потока нейтронов, то в этом аспекте — радиационном потенциале активации конструкции ТЯЭС с треском проиграет АЭС. Так, для ИТЭР масса активированных деталей составит 31000 тонн, тогда как для типичного 1000-мегаваттного (т.е. в 6 раз более мощного, чем ИТЭР, если считать по тепловой мощности) ядерного реактора вес активированных конструкций оценивается в 8000 тонн.
Разделка корпуса реактора на части под водой.
Кстати, степень активации конструктивных материалов часто обусловлена примесями, например для стали важными элементами являются примеси кобальта, ниобия и калия. Не смотря на содержание в районе десятков грамм на тонну, именно они будут определять степень радиоактивности конструкции после пребывания в нейтронном потоке. Это одна из причин, по которой ядерная индустрия требует высокоточных и высокотехнологичных материалов, о чем я писал.
Еще пример хранения активированных конструкций — реакторные отсеки советских подводных лодок.
Мощность потока радиации от активированных конструкций внутри ИТЭР через сутки после останова будет в пределах 10000-50000 тысяч рентген/час, типичного ядерного реактора — 1000-15000 рентген/час. Такие поля убивают за минуты, поэтому все это добро — радиоактивные отходы, которые после завершения карьеры реактора необходимо разрезать, отсортировать по активности и отправить на хранилища радиоактивных отходов. Самое интересное, что общее количество радиоактивных атомов в этих тысячах тонн составляет всего несколько килограмм (в тяжелых случаях — несколько десятков).
Расчет активации конструкций ИТЭР: слева вверху поле в вакуумной камере токамака в зивертах в час через сутки после останова, слева внизу — снижение радиоактивности с годами, справа внизу — снижение радиоактивности, логарифмическая шкала в секундах. Виден расклад по вкладу разнообразных изотопов в радиоактивность.
Стратегия работы с этим радиоактивным наследством выглядит так — подождать 10...20 лет, пока распадутся самые короткие (а значит и самые активные) изотопы, в т.ч. уменьшится содержания активированного кобальта (знаменитого 60Co из “кобальтовой бомбы” с периодом полураспада 5.3 года), а затем разобрать и рассортировать на отходы, которые можно размешать до безопасного уровня, например стальную арматуру, отходы требующие недолгого хранения и отходы, требующие длительного хранения. Последних набирается обычно порядка 10% от общей массы, и время хранения до распада активированных атомов до безопасных уровней составляет 100...1000 лет. Довольно много, но дальше мы увидим и совсем другие цифры.
Еще одна похожая картинка — активация качественной Nuclear grade нержавеющей стали в ИТЭР-условиях. Цифры даны в зивертах в час/кг Видно, что хотя за первые 40 лет уровень активности значительно падает, касаться крупных деталей из такой стали не стоит и через 200 лет.
Ну и конечно, и во время работы реакторов и после их остановки постоянно должен проводится комплекс мероприятий по изоляции радионуклидов внутри герметичных оболочек, для этого предназначеных — барьеров нераспространения. Кроме недешевых конструкционных/эксплуатационных мероприятий (например, на ИТЭР сверлить бетон нельзя, и поэтому весь монтаж выполняется на встроенные при заливке в бетон металлические платы) есть еще и борьба с потенциальными авариями.
А вот так выглядит дезактивация радиохимических установок — все заливается полимерной пленкой, которая отдирается от стен вместе с радионуклидами
Интересно, что на сегодня порядка сотни остановленных ядерных реакторов были полностью разобраны, иногда с довольно головоломными приемами, типа “разрезание корпуса реактора под водой роботами” или “залить все монтажной пеной, разрезать на куски и вывести на хранение”. Тем не менее технология эта отработана, и значительная часть из десятков тысяч тонн после сортировки и отделения особо активных частей оказывается годной к переплавке/другому повторному использованию. Особенно преуспели в таких операциях немцы, разобравшие полностью 11 энергетических реакторов и десяток опытных.
Пример разбора АЭС до состояния чистого поля.
А вот пример долговременного хранилища радиоактивных отходов в бывшей солевой шахте.
Резюмируя — наличие нейтронов приводит к тому, что ядерный или термоядерный реактор, независимо от наличия в нем ядерного топлива, становится объектом со значительным ядерным потенциалом. Это означает постоянную борьбу за изоляцию радионуклидов, контроль со стороны надзорных органов и неиллюзорную смертельную радиационную опасность, в т.ч. для “чистого” термоядерного реактора. Но это еще не самое плохое.
Продукты ядерных реакций.
Сегодня в реакторах деления используются примерно одинаковые тепловыделяющие сборки реакторов (ТВС, часто ошибочно называемые ТВЭЛами, твэл — это только часть ТВС). Это изделие весом ~700 килограмм, в котором находится ~500 кг урана, обогащенного по 235U изотопу до ~4,5%, т.е. в каждой ТВС содержится 22-23 кг урана 235 и ~480 кг урана 238.
Пример ТВС реакторов ВВЭР (в центре ТВС-2М, выше ТВСА). В разрезах твэлов видны таблетки оксида урана.
ТВС работает в реакторе 3-4 года и каждый год реактор покидает 30 тонн ОЯТ или около 40 ТВСок. В отработанном топливе содержится почти процент U235 и почти процент плутония. Самое интересное, что это половина плутония, который образовался в ходе кампании — остальное вполне себе сгорело, вырабатывая электроэнергию. Кроме того в ТВС находится 20-25 килограмм продуктов деления (ПД) — примерно 60 разных, часто очень радиоактивных изотопов. Свежая облученная ТВС имеет радиоактивность на уровне миллиона рентген/час,
На этом замечательном видео видно, насколько активна облученная ТВС — виден и поток горячей воды от нее и черенковское излучение от гамма-квантов.
Фактически получается, что за один год в виде ОЯТ реактор выплевывает больше радиационного потенциала, чем накапливается в активированных конструкциях за 50 лет работы. Вторая проблема — это сроки распада радиоактивных продуктов в ОЯТ до безопасного уровня. Если ПД чаще всего имеют не очень большие периоды полураспада (хотя знаменитые стронций 90 и цезий 137 — порядка 30 лет. Например вылетевшие при чернобыльской аварии стронций и цезий на сегодня распались примерно на половину, что бы представлять себе масштабы), через 100 лет начинают доминировать трансурановые продукты — плутоний, нептуний, америций, кюрий (последнии три относят к так называемым минорным актинидам, одной из самых проблемных тем РАО). Страшно радиотоксичные, они имеют периоды полураспада порядка сотен и тысяч лет, а значит ОЯТ будет представлять опасность не меньше нескольких сотен тысяч лет!
Радиационный потенциал ОЯТ от времени. FP — продукты деления. Сравните с активированными конструкциями выше!
Даже через миллион лет ОЯТ не возвращается к изначальным уровням радиации, определяемым медленным распадом урана.
На фоне запредельного радиационного потенциала ОЯТ (которого на сегодня в мире накоплено порядка 200000 тонн) проблемы активированных конструкций слегка меркнут, правда?
Один из самых больших в мире «мокрых» хранилищ ОЯТ. Вспоминается соотвествующий комикс xkcd по этому поводу.
Для ОЯТ есть опция переработки, когда ТВС разделяется на слабоактивированные конструкции, на уран и плутоний, которые можно снова пустить в работу и продукты деления. Таким образом объем отходов снижается примерно в 5 раз, и в реактор идет примерно половина долговременного радиационного потенциала, но это не является окончательным решением. Серьезно рассматривается так же “пережигание” минорных актинидов и плутония в быстрых реакторах, что позволило бы сократить время хранения остатков с сотен тысяч до пары тысячи лет. Однако все это сложные и затратные мероприятия, в итоге даже переработка ОЯТ, и то не полная, существует только в Европе.
Кстати, заметную часть отходов переработки составляют ~50...80 килограмм стальных деталей ТВС, которые заметно активированны. С ними поступают вот так.
А что же термоядерные реакторы? “Отходом производства” у них является стабильный гелий-4, которым можно сразу на площадке надувать детские шарики. Правда в работе используется радиоактивный тритий, который сравним по опасности с плутонием (а то, что он легко превращается в воду и встраивается в биологический цикл только добавляет паранойи). В промышленной ТЯЭС будет циркулировать количество трития, сравнимое по общей активности с выбросами в результате Фукусимской или Чернобыльской аварии (десятки мегакюри, что соответствует единицам килограмм трития). Несколько сотен миллиграмм (несколько тысяч кюри) трития, кстати, останется на внутренних поверхностях термоядерного реактора, создавая дополнительные проблемы с их утилизацией. С другой стороны, в промышленных АЭС количество радиоактивных материалов измеряется в гигакюри, правда они в массе своей не такие летучие, как тритий.
Специальное стекло, в котором захоранивают радиоактивные отходы, способно противостоять эрозионному воздействию до миллиона лет.
Кроме того, в пользу ТЯЭС играет период полураспада трития — 12 лет (т.е. через 120 лет его количество уменьшится в ~1000 раз) и его очень слабое излучение — бета-лучи 12,3 кЭв, которые хорошо экранируются даже 10 см воздуха или толстой перчаткой. Тритий опасен только при попадании внутрь организма. Тем не менее наличие этого изотопа на ТЯЭС потребует массы телодвижений по предотвращению попадания его наружу — специальные изолированные боксы с пониженным давлением, расположенные внутри герметичных помещений, система спецвентиляции, расчет всех путей распространения трития при любых авариях и создание барьеров безопасности на всех этих путях и т.п. и т.д.
Прототип системы хранения и раздачи трития ИТЭР — обратите внимания, что она полностью расположена в герметичных перчаточных ящиках.
Подводя итог можно сказать — если бы не ОЯТ, которые с лихвой перекрывают любые другие источники радиационной опасности, то ТЯЭС были бы не “чище”, чем АЭС. Более того, в силу наличия трития и бОльшего веса активированных конструкций, они были бы опаснее. Однако ОЯТ никуда не денется и безопаснее не станет, определяя 99% радиационного потенциала ядерной энергетики, и замена всех реакторов деления на гипотетические термоядерные реакторы уже приведет к заметному снижению потенциала. Второе, гораздо более важное, но сложно осознаваемое преимущество в том, что радиационные проблемы ядерной энергетики будут только нарастать, и через 1000 лет проблема ОЯТ может обрести совершенно другой масштаб, в то время как для ТЯЭС никогда не будет таких нарастающих столетиями проблем с радиоактивными отходами.
Комментарии (67)
voyager-1
28.09.2015 00:45+1В промышленной ТЯЭС будет циркулировать количество трития, сравнимое по общей активности с выбросами в результате Фукусимской или Чернобыльской аварии (десятки мегакюри, что соответствует единицам килограмм трития).
Вроде одним из преимуществ ITER (и всей термоядерной промышленности в целом) указывалось то, что единовременно в реакторе будет находиться что-то порядка грамма топлива. И поэтому аварии с такими ужасными последствиями принципиально исключены.
tnenergy
28.09.2015 00:56+7В самом реакторе (в вакуумной камере) в любой момент времени не будет больше 100 мг топлива. А вот в в системе откачки — уже грамм 100. А в здании трития — до 3 килограмм. Конечно, для того, что бы все эти килограммы извлечь на свежий воздух, там нужно взорвать что-то большее, чем что там может взорваться. Но речь идет о том, что эти килограммы будут контролироваться бюрократически, организационно, влиять на конструктив ТЯЭС и т.п.
pewpew
28.09.2015 01:08+2Это симпатичное синее свечение Вавилова-Черенкова — единственная возможность для человека напрямую ощутить (в данном случае — увидеть) радиацию. К сожалению, наши органы чувств ничего не скажут нам, даже если мы попадем под удар ионизирующего излучения, которое убивает за минуту.
И всё же боль человек испытать способен. Во всяком случае пишут, что при больших дозах испытывают сразу.tnenergy
28.09.2015 10:00+2Да, только надо понимать, что там вспышка была на уровне десятков тысяч рентген/час. Я читал воспоминания ликвидаторов АЭС, у них были 30 секундные забегания в поле 1200 р/ч — и вот там не ощущалось ничего.
Gothician
28.09.2015 15:53+1Так это ощущается не излучение, а его последствия. Попав под луч работающей РЛС тоже сразу можно испытать результат, в зависимости от мощности. Хоть механизм воздействия жесткого гамма-излучения, альфа- и бета-частиц и нейтронов и другой, но при повреждении органов боль и должна быть.
pewpew
28.09.2015 16:03Так и свет ощущается, как тепло, хотя это лишь последствия нагревания.
Gothician
28.09.2015 16:21Смотря какой свет — инфракрасное излучение хорошо воспринимается, а видимое в холодной части спектра — уже нет. Для видимой части спектра у нас есть глаза, а радиация — это и электромагнитное излучение, и поток частиц. В любом случае, если обобщать, то любое электромагнитное излучение есть радиация (если говорить по-русски). Только относительно ядерных исследований и промышленности подразумевается гамма-излучение, альфа- (потоки ядер гелия), бета- (потоки электронов) и нейтронное (потоки нейтронов) излучение. О всякой экзотике вроде нейтрино, позитронов и прочего говорить смысла нет, а тяжелые осколки деления далеко не летят.
Так что до того момента, когда покажется полярный лис, радиацию практически не ощутить.
stalinets
28.09.2015 20:05Ещё в статье про радиотерапевтический аппарат Therac-25 писалось, что пациенты таки чувствовали сразу ожог, когда им из-за ошибок в аппарате давали огромную дозу.
Gothician
28.09.2015 20:17+1Да, в принципе, если попасть частью тела в узкий поток, то такое может быть. Но нужно еще постараться найти такой луч. А еще вот что говорит Википедия о происшествии на ускорителе У-70:
Несчастный случай произошёл из-за сбоя механизмов безопасности, когда Бугорский наклонился над работающим со сбоями элементом оборудования и заглянул в ту часть, через которую проходил протонный луч.
Радиационная доза на входе составила 200 000 рентген, на выходе — 300 000 рентген (больше за счёт рассеяния на материале). Бугорский ощутил яркую вспышку, но без болевых ощущений. Пучок протонов с энергией 70 ГэВ и с поперечным размером 2?3 мм прошёл по траектории затылочная область головы — медиобазальные отделы левой височной области — пирамида левой височной кости — костный лабиринт среднего уха — барабанная полость — челюстная ямка — ткани левого крыла носа. Протонный луч в зоне поражения сжёг кожу, кость и ткань мозга. Считалось, что сверхвысокая доза радиации, которую получил пострадавший, должна убить человека. Бугорский был помещён в специализированную радиологическую клинику в Москве, где врачи готовились наблюдать его ожидаемую смерть. Однако Бугорский выжил и даже защитил (1980) кандидатскую диссертацию, подготовленную ещё до аварии.
AlexanderG
28.09.2015 03:10+2Правда в работе используется радиоактивный тритий, который сравним по опасности с плутонием (а то, что он легко превращается в воду и встраивается в биологический цикл только добавляет паранойи)
Носи в штанах
@
Параной
Foror
28.09.2015 06:18+3Что это?
stalinets
28.09.2015 06:58+7Тритиевый брелок на ключи, Nite Glowring или аналогичный. У меня есть такой, только зелёный, очень прикольный гаджет. По-моему, сегодня это почти что единственный в своём роде пример, когда можно купить в личное пользование продукт ядерных технологий, притом продукт безопасный.
jar_ohty
28.09.2015 14:05+4Не такой уж безопасный. Бета-излучение трития пределы капсулы не покидает, но тормозного рентгена она дает массу. Его энергия недостаточна для регистрации большинством детекторов (слюдяные счетчики Гейгера его видят, но с мизерной эффективностью, а сцинтилляторы на гамму не видят совсем). К тому же тритий все-таки диффундирует сквозь капсулу.
stalinets
28.09.2015 20:25В интернете как-то мало независимой информации на эту тему.
Находится разве что вот эти видео:
тут вроде как неопасно, превышение незначительное.
www.youtube.com/watch?v=M-_4ijCPwTg
www.youtube.com/watch?v=XmgXZ9atf58
Вот тут поинтереснее, стрелка отклоняется на всю шкалу.
www.youtube.com/watch?v=yNNdCZo79hItnenergy
28.09.2015 22:24+1Счетчик гейгера с металлическими или стеклянными стенками не будет реагировать ни на бета-излучения трития, ни на тормозной рентген от него же (слишком мала ионизация). Нужен сцинцилятор. Это я вам как производитель дозиметров говорю :)
jar_ohty
28.09.2015 23:06+4Вот как раз я (как радиохимик) говорю — именно сцинтиллятор здесь не очень-то годится. Потому что даже с самыми высокоэффективными сцинтилляторами, которые дают 50-60 фотонов на кэВ, количество фотонов света, которые выдаст сцинтиллятор на один фотон тормозного излучения, будут измеряться двумя-тремя сотнями (с учетом неизбежных потерь). Это очень малая величина, которую на «Трикарбе» (это установка для жидкостного сцинтилляционного счета, в том числе для анализа на тритий) регистрируют сразу тремя ФЭУ на совпадениях, так как этот сигнал соизмерим с шумовым фоном ФЭУ. Вот пропорциональные газоразрядные счетчики и счетчики Гейгера с бериллиевым, слюдяным или майларовым окном такие энергии регистрируют.
tnenergy
28.09.2015 23:17+2Хм, интересно. А литературу по измерению трития посоветуете какую? Подозреваю, что там много методических тонкостей.
jar_ohty
28.09.2015 23:56+3pubs.usgs.gov/wsp/1696d/report.pdf, www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/316817/OBT.pdf — это как раз о методических тонкостях. А для начала — как всегда, лекции профессора Бекмана.
jar_ohty
28.09.2015 23:22Не стоит судить об уровне опасности по показаниям приборов, которые не предназначены для регистрации таких энергий и никак не калиброваны для них. Даже Ludlum 44-3 расчитан на энергии от 10 кэВ, так что «ловит» только «вершину айсберга» — верхушку спектра тормозного излучения самых энергичных электронов бета-распада.
stalinets
29.09.2015 00:14Тогда возникает несколько вопросов.
1) Получается, такой брелок может всё же причинить ущерб здоровью? Интересно, насколько значительный? С чем можно по-бытовому сравнить дозовую нагрузку, если каждый день часов по 10 носить его в кармане на ключах (полёты на самолёте, жизнь в горном посёлке, часы за компьютером с ЭЛТ-монитором и т.п.)?
2) Какое биологическое воздействие такого слабого рентгена? Он ведь не так проникает вглубь тканей, как нормальный рентген в рентген-кабинете?
3) Сейчас ведь не начало-середина XX века, когда о радиации и её вреде знали мало и пихали радий с ураном во всё, от минеральной воды до стрелок часов. Умные люди знают о радиации почти всё, и всё же тритиевые брелки для ключей разрешено продавать и использовать. Если они достаточно сильно светят рентгеном, почему их продают?
4) Если даже проф.радиометром измерить излучение сложно, какие есть ещё методы? Скажем, если завернуть брелок в фотоплёнку, защищённую чёрной бумагой (дедовский способ), сколько ждать потемнения плёнки?jar_ohty
29.09.2015 02:03+41. Ущерб здоровью оценить в данном случае непросто. Нужно проводить измерения на калиброванных для данного диапазона энергий приборах. Нужно изучать действие мягкого рентгеновского излучения. И так далее. В общем, задачка еще та.
2. Такой мягкий рентген действует практически исключительно на кожу. Но доза, которая получена кожей, получается значительно больше, чем при облучении более жестким рентгеновским излучением, проникающим вглубь. Соответственно, риск рака кожи возрастает в той же пропорции.
3. Часы с тритием безопасны, и эта безопасность в них обеспечена конструктивно. Корпус часов защищает кожу руки, а для защиты со стороны стекла применяется достаточно толстое тяжелое стекло, к тому же излучение там направлено не в сторону тела. И именно в таком варианте тригалайт сертифицирован и разрешен к продаже (не везде, кстати — в США есть ограничения, а у нас в России вообще любые радиоактивные вещества запрещены к обороту). А не в виде брелока для ключей.
4. Если говорить о бытовых измерениях, я думаю, что решения нет. Если брелок завернуть в рентгеновскую пленку, защищенную очень тонкой алюминированной наглухо майларовой пленкой типа той, что применяется в рентгеновских сцинтилляционных детекторах, мы несомненно получим через какое-то время почернение. Даже известно, что пленка РМ-4 (безэкранная, экранная здесь не годится) имеет чувствительность 50 обратных рентген, то есть поглотив 20 миллирентген, она после проявления в стандартных условиях почернеет до оптической плотности 3. Но во-первых, это не для 5-10 кэВ, во-вторых эти стандартные условия нужно обеспечить. Но определенные представления о величине дозы можно составить.
AlexanderG
28.09.2015 03:15+2Кстати, часть фотографий в статье — с выставки Цепная реакция успеха, очень рекомендую. Очень много интересной информации и экспонатов, можно прибиться к экскурсии. Проходит в московском Манеже до 29 сентября, вход 250 рублей.
Lelik13a
28.09.2015 07:36+2А почему бетон сверлить нельзя? И что делают в таком случае, при демонтаже бетонных конструкций?
mayorovp
28.09.2015 09:13+3Мне кажется, при сверлении может образоваться какая-нибудь трещина, которая пойдет вглубь, там однажды пересечется с другой трещиной — и прощай гермитичность.
Или не при сверлении, а из-за кристаллизации набившейся в просверленное отверстие воды. Или из-за несовпадения теплового коэффициента расширения бетона и вставленного в отверстие предмета. Результат один и тот же.
А при демонтаже сверлить уже можно будет.
tnenergy
28.09.2015 09:51+1Ну это некая паранойя французского атомнадзора, они считают, что при сверлении бетона может быть потеряна его герметичность.
darthslider
28.09.2015 12:29+4У меня первая мысль была, что пыли боятся, образующейся при сверлении.
tnenergy
28.09.2015 12:32+1Да там запрещают сверлить и на этапе строительства тоже, когда ничего радиационного там еще нет.
aikixd
28.09.2015 14:48https://www.youtube.com/watch?v=7eHkpUSaVwU
Почему в видео запуск такой быстрый? Я всегда думал, что реактор постепенно разгоняется до рабочих параметров.tnenergy
28.09.2015 16:11Это принципиально импульсный реактор. Реально он работает меньше секунды, а остальное — процесс распада наработанных изотопов.
Barefoot
28.09.2015 15:38А что же насчет анейтронных реакций? Таких вот например: nplus1.ru/news/2015/08/25/tri-alpha-energy
VIK52
28.09.2015 16:52Вот у меня такой вопрос. Если все отходы равномерно распределить по планете (восстановить статус-кво, так сказать), насколько увеличится средний уровень радиации по сравнению с «доядерным» временем?
Gothician
28.09.2015 17:01А они изначально не очень равномерно распределены. Кстати, на высокогорьях немалый радиационный фон. Люди живут.
jar_ohty
30.09.2015 15:12Это не будет восстановлением статус-кво. Количество и активность радионуклидов, образовавшихся в результате деятельности человека во много раз больше, чем количество и активность добытых. Причем сам по себе уровень радиации-то увеличится, я думаю, ненамного (прикинуть, конечно, надо). А вот внутреннее облучение из-за накопления в организме долгоживущих продуктов деления и трансурановых элементов возрастет весьма существенно.
amarao
28.09.2015 18:13Порезать металл на мелкие кусочки, запаять в капсулы и использовать в детекторах дыма.
stalinets
28.09.2015 20:36+4В детекторах дыма вроде используют (использовали) только альфа-активные изотопы, не уверен, что металл с наведёнкой, светящий гаммой, сможет работать в детекторе дыма. В детекторах ведь принцип работы какой: есть 2 камеры, в которых воздух постоянно ионизирован и через них течёт одинаковый контрольный ток (так настроено). Одна камера закрыта герметично, вторая открыта в атмосферу. Когда в открытую попадает дым, ток в ней меняется по сравнению с контрольной и срабатывает тревога.
Это работает потому, что альфа в воздухе не летит далеко, соответственно плотно взаимодействует с ним и хорошо ионизирует. А рентген и гамма летят далеко и тот же объём воздуха будут ионизировать на порядки слабее, понадобится детектор с камерами размером с ведро, с мощным источником и радиационно опасный для окружающих, правильно я мыслю?
А вообще ну его нафиг, эти радиоизотопные дымоизвещатели опасны, так как могут легко попасть в руки дурака и неспециалиста, который наделает бед с ними.
nkie
29.09.2015 10:20+2А как дела с описываемыми проблемами у разрабатываемых реакторов на быстрых нейтронах. Я не очень в теме, но на сколько мне известно ОЯТ в них пережигаются в качестве горючего. Так называемое МОКС-топливо. Я понимаю, что это большая тема (реакторы на БН и МОКС-топливо), может быть, кстати, если вы «в теме», то попытаетесь освятить ее здесь отдельным постом. Очень много спекуляций на эту тему просто в инете. Кто-то называет это очередной «авантюрой», кто-то единственным правильным выходом, решающим проблемы ОЯТ.
tnenergy
29.09.2015 13:36>А как дела с описываемыми проблемами у разрабатываемых реакторов на быстрых нейтронах.
В плане опасности ОЯТ? Почти так же, чуть лучше ситуация с минорными актинидами.
>Я не очень в теме, но на сколько мне известно ОЯТ в них пережигаются в качестве горючего.
И да и нет. В двух словах не объяснить, но в целом надо понимать что все эти «пережигаются» по сути означает что надо ОЯТ от реактора с водой под давлением разобрать, радиохимически переработать, разделив ПД, МА, плутоний, уран. И только потом использовать их в новой ТВС. Причем вариантов может быть много (MOX — это один из них — использовать только выделенный плутоний в новом оксидном топливе, есть еще всякие REMOX, REMIX и т.п.), и пихать этом можно практически в любой реактор (в т.ч. все современные реакторы с водой под давлением, хотя по конструктивным особенностям в них нельзя поставить больше 1/3-1/2 MOX кассет). По некоторым причинам использовать MOX в водяных реакторах стратегически плохо, лучше в БН или тяжеловодных реакторах.
Но вообще у замкнутого ядерного топливного цикла столько вариантов (штук 150 где-то), что никакой физической возможности в комментарии описать все пространство «за» и «против». Главное что надо понять — переработка удорожает топливо в три раза (хотя стоимость топлива не очень значительна в стоимости электроэнергии АЭС, но все же 3 раза — это много), она сложна и не однозначна с точки зрения экологов. Это не панацея.
qbertych
Спасибо, прекрасный обзор!
А как технологически обращаются с отходами после того, как «подождали 10-20 лет»? Тоже в духе «роботами под водой»? И возможно ли на этом этапе каким-то образом разделить изотопы: скажем, преимущественно плутоний — в одну кучу, преимущественно изотопы железа — в другую?
tnenergy
Если вы о окончательном выводе из эксплуатации ядерных реакторов, то процедура выглядит так:
1. Останавливаем реактор, штатно выгружаем топливо
2. Через n лет сливаем воду, промываем деконтаминационными растворами
3. Попутно разбираем неядерные части, вывозим ОЯТ на постоянное хранение
4. Через 10-20 лет радиоактивность железок падает в десять-двадцать раз, и можно начинать их резать. Часть — в ручную, часть — дистанционно. Все сортируется по уровню радиоактивности и отправляется в соответствующие хранилища.
5. После вывоза самых активных элементов можно провести деконтаминацию бетона, а остаток перевести в неядерный объект и дорушить уже традиционными способами.
При этом, разумеется, железки попадают в одно хранилище, а ОЯТ — в другое.
Тема очень обширная, поэтому писать можно просто километры. Я старался не очень отдалятся от прямого сравнения ТЯЭС и АЭС.
pyrk2142
Можно поинтересоваться, как происходит резка этих железок в ручную? Насколько это вредно/опасно для человека?
tnenergy
Дозонагрузка персонала на ядерных объектах — предмет особого трепета и самих организаций и надзирающих органов. Так что за лимиты, типа 5 бэр в год на человека или например 100 бэр на коллектив за какую-то операцию, типа резки реактора (или переочехловки ОЯТ, которое начало корродировать в бассейне выдержки) никто не выйдет.
pyrk2142
Спасибо, теперь стало более-менее понятно.
qbertych
Кстати, что делают с водой и растворами для промывки? Напрашивается разложить на водород-кислород, а все, что не разложилось, вывезти на постоянное хранение. Либо вылить посреди океана.
tnenergy
Тема обращения с ЖРО вообще очень обширна. Например в радиохимии ведь образуется куча ЖРО. Или вот радиационная коррозия может надавать подарочков. Или что вот делать с органическими растворителями, в которых плавает что-то радиоактивное и они начинают меняться под воздействием излучения?
Т.е. я к тому, что в двух словах не опишешь. Чаще всего просто выпаривают, остаток захоранивают. Иногда фильтруют, а потом выпаривают. Иногда химические реакции какие-то проводя, например для высаживания радиоактивной части. Иногда просто сливают в океан, как в Ла-Аг. Если хорошенько разбавить, то это довольно безопасно, хотя звучит жутко :)
tnenergy
И да, прошу еще раз понять мысль — ОЯТ превосходит по радиационному потенциалу все остальное в десятки тысяч раз. Вот настоящий бич атомной энергетики, причем проблема эта будет только усугубляться.
Stan_1
Периодически рассматривались варианты отправки отходов челноками за пределы атмосферы земли. Сейчас это еще рассматривается? Или слишком большая удельная масса отходов делает этот сценарий практически невозможным?
tnenergy
Лично мне кажется, что захоронить в стабильных геологических структурах на глубине километра будет понадежнее, чем отправлять в космос, куда в среднем пара процентов носителей не добирается. Ну и дорого, конечно. Даже «сверхдорогая» переработка ОЯТ — это порядка 1000 долларов за килограмм, а вывод на орбиту — многие тысячи.
isden
Несколько лет назад читал про проекты бурения скважин на дне океана (как вариант — в местах разломов) и скидывания отходов туда — они постепенно «упадут» до жидкой мантии и уже не будут представлять никакой опасности.
stalinets
А я аналогичным образом несколько лет назад читал, что такой способ захоронения отвергли, т.к. промоделировали и оказалось: такая скважина однажды превратится в вулкан, первое же извержение которого выбросит всю дрянь к нам обратно. Да не компактно, а распылит по огромной территории.
isden
Если мне память не изменяет, там, где я читал, этот вопрос рассматривали, и сказали, что маловероятно, что мелкая скважина может спровоцировать подобное. А потом, когда металлы упадут в мантию, то уже станет пофиг.
Основная же проблема тут в бурении такой скважины. Хоть это и дно океана, но и там, емнип, несколько километров в непростых условиях сверлить.
spiritus_sancti
Казалось бы да, маленькая скважина не должна ни ни что влиять, но:
Урта-Булак. Не могли потушить скважину три года, пришлось устраивать ядерный взрыв
Грязевой вулкан в Сидоарджо — до сих пор заткнуть не могут
Deepwater Horizon — сколько не могли загерметизировать скважину?
isden
Ну тут совсем немного другие механизмы «работы» и другие причины проблем.
Stan_1
Да, тогда понятно. Стоимость доставки килограмма на орбиту — от 8000 долларов. Чистая экономика. Плюс, как правильно заметили ниже — вероятность падения ракеты-носителя.
kolu4iy
Насколько мне известно, основная проблема в последствиях потенциальной аварии при выводе челнока — упадёт-то всё обратно на землю…
Raegdan
Выбрасывать в космос любой мусор — это очень недальновидно. Это вещества нашей планеты, и в будущем они могут очень сильно пригодиться. Тем более — вещества из атомной энергетики, которые, в принципе достаточно редкие — это вам не азот или железо, которых хоть бочками соли. Сегодня отходы (хотя и сегодня из них в принципе можно что-нибудь сделать — например РИТЭГ), а завтра новый Курчатов изобретает новый тип ядерного реактора — и физики дружно посыпают голову пеплом, потому что топливо для него выброшено в далёкий космос или в Солнце. А ещё — хоть это и маловероятно, но всё же — если ракеты с отходами не сжигать в Солнце, а отправлять прочь из системы, потомки-колонисты однажды могут помянуть нас добрым словом, обнаружив засранную разбившейся ракетой экзоземлю и погубленные радиацией формы жизни на ней.
stalinets
Сбросить что-то на Солнце невероятно энергозатратно. Сначала нужно добраться до орбиты (первая космическая). Потом её покинуть (вторая космическая). Потом погасить скорость вращения Земли вокруг Солнца, что тоже очень много энергии и топлива. Дешевле отправлять на Плутон.
FokkerFace
Если нужно именно «доставить» груз до плутона или (теоретически) на поверхность Солнца, то энергозатраты огромны. Но если просто «швырнуть» без обязательной мягкой посадки, то в случае с Солнцем нужна вторая космическая которую можно частично гравитационным манёвром от луны получить, после чего нужен ещё один гравитационный манёвр для того чтобы периапсис орбиты получился ниже поверхности Солнца. Скорость там может быть сколь угодно большой, нас это не волнует.
Halt
del.
Gothician
Потенциально ОЯТ — смесь с включением редких и очень дорогих элементов и не является мусором. Но с нашими технологиями на них можно только облизываться. Поэтому много говорят о перспективах переработки ОЯТ в будущем.
tnenergy
>Но с нашими технологиями на них можно только облизываться.
Скорее со стоимостью этих технологий.