Радиационная авария, ионизирующее излучение и радионуклиды

Радиационная авария – это опасное техногенное происшествие на радиационно опасном объекте, сопровождающееся выходом радиоактивных веществ или ионизирующих излучений за предусмотренные проектом границы в количествах, превышающих установленные этим проектом значения.

Радиационно-опасным объектом называют объект, на котором хранят, перерабатывают, используют или транспортируют радиоактивные вещества, при аварии на котором может произойти облучение ионизирующим излучением или радиоактивное загрязнение окружающей среды.

Радиоактивное загрязнение есть загрязнение земной поверхности, атмосферы, воды, продовольствия, пищевого сырья, кормов, промышленной продукции и т.п. радиоактивными веществами в количествах, превышающих уровни, установленные нормами радиационной безопасности и правилами работы с этими веществами.

К радиационно-опасным объектам относятся: предприятия ядерного топливного цикла; исследовательские ядерные установки; судовые ядерные энергетические установки; предприятия, использующие в своих технологиях радиоактивные вещества.

Ядерный топливный цикл включает в себя добычу руды, обогащение урана, изготовление тепловыделяющих элементов, использование ядерного топлива в реакторах АЭС, регенерацию ядерного топлива. Цикл завершается утилизацией и захоронением радиоактивных отходов.

Радиационная обстановка определяется:

· условиями эксплуатации;

· наличием загрязнённых радионуклидами территорий;

· радиоактивным фоном, обусловленным проводившимися ранее испытаниями ядерного оружия;

· естественной радиоактивностью веществ.

Источником ионизирующего излучения является радиоактивное вещество или устройство, способное испускать ионизирующие излучения.

Ионизирующее излучение – это излучение, которое создаётся при радиоактивном распаде, ядерных превращениях, торможении заряженных частиц в веществе и образует при взаимодействии со средой ионы разных знаков. Ионизирующее излучение может быть непосредственно ионизирующим и косвенно ионизирующим.

Непосредственно ионизирующим излучением называется излучение, состоящее из заряженных частиц, имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении.

Косвенно ионизирующим излучением называется излучение, состоящее из незаряженных частиц, которые могут создавать непосредственно ионизирующее излучение или вызывать ядерные превращения. Основными видами ионизирующих излучений, являются a-, b-, g- и нейтронное излучение.

Альфа-излучение – это корпускулярное непосредственно ионизирующее излучение, состоящее из a-частиц, образованных двумя протонами и двумя нейтронами, близких по структуре ядрам атома гелия. ;

где He – альфа-частица; Ra – ядро атома радия с атомным номером 88 и массовым числом 226; Rn – ядро атома радона.

Бета-излучение есть корпускулярное непосредственно ионизирующее излучение, состоящее из отрицательно и положительно заряженных электронов и позитронов. b-частицы испускаются при радиоактивном распаде, например:

;

где е^-1 – b-частица; K, Ca – ядра атомов калия и кальция.

Гамма-излучение – это фотонное косвенно ионизирующее излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер, при ядерных превращениях.

Нейтронное излучение есть корпускулярное косвенно ионизирующее излучение, состоящее из незаряженных частиц – нейтронов.

Наибольшей ионизирующей способностью обладают a-частицы и b-частицы, а наибольшей проникающей способностью – g- частицы и нейтроны.

К радиоактивным веществам относятся вещества, содержащие в своём составе радионуклиды. Радионуклидами называются радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером.

Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение неустойчивого нуклида в другой нуклид, сопровождающееся испусканием ионизирующего излучения. В качестве меры радиоактивности принята физическая величина, называемая активностью. Активность выражается в следующем виде:

где dN – ожидаемое число спонтанных ядерных превращений от данного энергетического уровня за интервал времени dt.

Активность радионуклида связана с числом радиоактивных атомов:

где N – число радиоактивных атомов в определённом количестве радионуклида; l – постоянная распада, характеризующая вероятность распада на один атом в единицу времени, 1/c; T_1/2 – период полураспада радионуклида, представляющий время, в течение которого распадается половина первоначального количества ядер этого радионуклида, с.

Единицей измерения активности является обратная секунда, имеющая название Беккерель: 1 Бк=1 с^-1; внесистемная единица активности – Кюри: 1 Кu = 3,7×10¹⁰ Бк.

Основными естественными радионуклидами являются: калий–40; рубидий–87; торий–232, урана–235 и урана–238. Период полураспада урана–238 составляет Т_1/2 = 4,47×10⁹ лет.

Искусственные радионуклиды образуются в ядерном топливном цикле, в ядерных реакторах и при ядерных взрывах. Ядерные реакторы АЭС генерируют свыше 600 радионуклидов, состав и радиационные характеристики которых зависят от типа ядерного реактора. Существенную роль в формировании радиационной обстановки в районе расположения атомных станций играют инертные радиоактивные газы и изотопы йода.

Определённую опасность представляют собой радионуклиды, образующиеся при активации ядер теплоносителя, продуктов коррозии и веществ околореакторного воздушного пространства.