Файл: лекции ядер безопас.doc

ЛЕКЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС

Тема 1. Ядерная безопасность.

1. Понятие ядерной безопасности

2. Атомная электростанция. Опасности ядерного материала

3. Культура безопасности и человеческие ошибки.

4. Ядерные аварии, связанные с радиационным поражением

5. Улучшения технологий ядерного деления

6. Ядерная безопасность и террористические атаки

7. Исследование ядерного синтеза

8. Стандарты безопасности

Ядерная безопасность и безопасность покрывают меры, принятые, чтобы предотвратить ядерный и аварии, связанные с радиационным поражением или ограничить их последствия. Это покрывает атомные электростанции, а также все другие ядерные установки, транспортировку ядерных материалов, и использование и хранение ядерных материалов для медицинского, власти, промышленности и военного использования.

Атомная промышленность повысила уровень безопасности и работу реакторов, и предложила новые и более безопасные реакторные проекты. Однако прекрасная безопасность не может быть гарантирована. Потенциальные источники проблем включают человеческие ошибки и внешние события, которые оказывают большее влияние, чем ожидаемый: проектировщики реакторов на Фукусиме в Японии не ожидали, что цунами, произведенное землетрясением, отключит резервные системы, которые, как предполагалось, стабилизировали реактор после землетрясения.

Согласно UBS AG, Фукусиме I аварий на ядерном объекте подвергли сомнению то, может ли даже развитая экономика как Япония справиться с ядерной безопасностью. Катастрофические сценарии, включающие террористические атаки, саботаж посвященного лица, plowhshares действия и кибернападения, также мыслимые.

В его книге, Нормальных несчастных случаях, Чарльз Перроу говорит, что многократные и неожиданные неудачи встроены в сложные и ядерные реакторные системы общества с сильной связью. Такие несчастные случаи неизбежны и не могут быть разработаны вокруг. До настоящего времени было три серьезных несчастных случая (основное повреждение) в мире с 1970, включив пять реакторов (один в Трехмильном Острове в 1979; один в Чернобыле в 1986; и три в Фукусиме-Daiichi в 2011), соответствуя началу операции поколения II реакторов.

Безопасность ядерного оружия, а также безопасность военного исследования, включающего ядерные материалы, обычно обрабатывается агентствами, отличающимися от тех, которые наблюдают за гражданской безопасностью, по различным причинам, включая тайну. Есть продолжающиеся опасения по поводу террористических групп, приобретающих делающий ядерную бомбу материал.

Четкое соблюдение режима использования ядерной энергии является основой предотвращения и недопущения радиоактивного загрязнения окружающей естественной среды с целью как обеспечения жизни и здоровья людей, так и охраны окружающей среды, или, иначе говоря, с целью обеспечения радиационной безопасности. Именно соблюдение норм, правил, стандартов и условий использования ядерных материалов, составляет основу обеспечения радиационной безопасности. Следовательно, ядерная и радиационная безопасность настолько тесно взаимосвязаны, что без соблюдения и обеспечения первой нельзя вести речь и надеяться на обеспечение второй.
Нормы, правила и стандарты ядерной безопасности - это критерии, требования и условия обеспечения безопасности, во время использования ядерной энергии. их соблюдение является обязательным при осуществлении любого вида деятельности в сфере использования ядерной энергии. Требования отмеченных норм, правил и стандартов, принимаются с учетом рекомендаций международных организаций в сфере использования ядерной энергии.

Согласно определению МАГАТЭ основная цель ядерной безопасности - поддерживать радиоактивное облучение от ядерной установки (населения и персонала) на максимально возможном низком уровне как в процессе нормальной эксплуатации ядерной установки, так и в случае аварийного инцидента.

Радиационная безопасность призвана решить два основных задания:

- снижение уровня облучения персонала и населения к регламентированным границам, а также охрану окружающей естественной среды на основе комплекса медико-санитарных, гигиенических и правовых мероприятий;

- создание эффективной системы радиационного контроля, которая дала бы возможность оперативно регистрировать изменения разных параметров радиационной обстановки, на основе которых можно судить об уровне облучения персонала и населения, радиоактивного загрязнения объектов окружающей среды, и на этом основании принимать меры относительно нормализации радиационной обстановки в случае превышения допустимых уровней.

При этом основными в обеспечении радиационной безопасности являются принципы: нормирование, обоснование и оптимизации.

Принцип нормирования - это ограничение допустимых уровней индивидуальных доз облучения граждан от всех источников ионизирующих излучений.
Принцип обоснования - это запрещение (ограничение) всех видов деятельности по использованию источников ионизирующих излучений, за которых получена для человека и общества польза не превышает риска вероятного вреда, причиненного дополнительным к природному радиационному фону облучением.

Принцип оптимизации - это поддержка на допустимо низком и возможном для достижения уровни, с учетом экономических и социальных факторов, индивидуальных доз облучения и количества облученных лиц при использовании любого источника ионизирующего излучения.

Обзор ядерных процессов и проблем безопасности

Ядерное оружие

- Способное к ядерному делению топливо, такое как уран и плутоний и их извлечение, хранение и использование

:- Радиоактивные материалы, используемые для медицинского, диагностического, батарей для некоторых космических проектов и целей исследования

- Ядерные отходы, остаток радиоактивных отходов ядерных материалов

- Власть ядерного синтеза, технология в долгосрочной разработке

- Незапланированный вход ядерных материалов в биосферу и пищевую цепь (живущий заводы, животные и люди), если вдохнуто или глотается.

За исключением термоядерного оружия и экспериментального исследования сплава, все проблемы безопасности, определенные для ядерной энергии, происходят от потребности ограничить биологическое внедрение преданной дозы (токсичность) и эффективная доза из-за радиоактивности тяжелых способных к ядерному делению материалов, ненужных побочных продуктов, и от рисков незапланированных или безудержных аварий на ядерном объекте.

Ядерная безопасность поэтому покрывает в минимуме: -

- Извлечение, транспортировка, хранение, обработка и избавление от способных к ядерному делению материалов

- Безопасность генераторов ядерной энергии

- Контроль и безопасное управление ядерным оружием, ядерный материал, способный к использованию в качестве оружия и другим радиоактивным материалам

- Безопасная обработка, ответственность и использование в промышленном, медицинском и контекстах исследования

- Избавление от ядерных отходов

- Ограничения на воздействие радиации

Ответственные агентства

На международном уровне Международное агентство по атомной энергии «работает с его государствами-членами и многократными партнерами во всем мире, чтобы продвинуть безопасные, безопасные и мирные ядерные технологии». Некоторые ученые говорят, что японские аварии на ядерном объекте 2011 года показали, что ядерная промышленность испытывает недостаток в достаточном надзоре, приводя к призывам, с которыми повторно выступают, чтобы пересмотреть мандат МАГАТЭ так, чтобы это могло лучшие полицейские атомные электростанции во всем мире. Есть несколько проблем с МАГАТЭ, говорит Наймедин Мескати из университета южной Калифорнии:

Это рекомендует стандарты безопасности, но государства-члены не обязаны соответствовать; это продвигает ядерную энергию, но это также контролирует ядерное использование; это - единственная глобальная организация, наблюдая за ядерной промышленностью, все же это также пригнуто, проверив соответствие Договору о нераспространении ядерного оружия (NPT).

У многих стран, использующих ядерную энергию, есть специальные учреждения, наблюдающие и регулирующие ядерную безопасность. Гражданская ядерная безопасность в США отрегулирована Комиссией по ядерному урегулированию (NRC). Однако критики ядерной промышленности жалуются, что регулятивные органы слишком переплетены с inustries сами, чтобы быть эффективными. Книга Машина Судного Дня, например, предлагает серию примеров национальных регуляторов, как они выразились 'не регулирование, просто махнув' (игра слов при отказе), чтобы утверждать, что, в Японии, например, «регуляторы и отрегулированный долго были друзьями, сотрудничая, чтобы возместить сомнения в общественности, воспитываемой на ужасе ядерных бомб». Другие предлагаемые примеры включают:

- в Соединенных Штатах опасному обычаю, посредством чего только сторонникам ядерной промышленности разрешают контролировать его и лоббисты, позволили иметь эффективное вето по регуляторам.

- в Китае, где Канг Риксин, бывший генеральный директор принадлежащей государству China National Nuclear Corporation, был приговорен к пожизненному заключению в тюрьме в 2010 для принятия взяток (и другие злоупотребления), вердикт, вызывающий вопросы о качестве его работы над безопасностью и кредитоспособностью ядерных реакторов Китая.

- в Индии, где ядерный регулятор сообщает национальной Комиссии по атомной энергии, которая защищает здание атомных электростанций там и председателя Атомной энергии, Регулирующий Совет, С. С. Бэджэдж, был ранее высшим руководителем в Nuclear Power Corporation Индии, компании, которую он теперь помогает отрегулировать.

- в Японии, где регулятор сообщает Министерству Экономики, Торговли и Промышленности, которая открыто стремится продвинуть ядерную промышленность и посты министерства и ключевые должности в ядерном бизнесе, переданы среди того же самого маленького круга экспертов.

Книга утверждает, что ядерная безопасность поставилась под угрозу подозрением, что, поскольку Эйсэку Сато, раньше губернатор провинции Фукусима (с ее позорным ядерным реакторным комплексом), поместил его регуляторов: “Они все одного поля ягода”.

Безопасность ядерных установок и материалов, которыми управляет американское правительство для исследования, производства оружия, и теми, которые приводят военный корабли в действие, не управляет NRC. В британской ядерной безопасности отрегулирован Офисом для Ядерного Регулирования (ONR) и Defence Nuclear Safety Regulator (DNSR). Австралийская служба радиационной защиты и ядерной безопасности (ARPANSA) - Федеральный орган власти, который контролирует и определяет солнечное излучение и ядерные радиационные риски в Австралии. Это - основная часть, имеющая дело с ионизацией и неатомной радиацией, и издает материал относительно радиационной защиты.

Другие агентства включают:

- Autorité de sûreté nucléaire

- Радиологический институт защиты Ирландии

- Федеральное агентство по атомной энергии в России

- Kernfysische dienst, (NL)

- Пакистан ядерный контролирующий орган

- Bundesamt für Strahlenschutz, (DE)

- Атомная энергия регулирующий Совет (Индия)

Атомная электростанция

Опасности ядерного материала

В настоящее время есть в общей сложности 47 000 тонн ядерных отходов высокого уровня, хранивших в США. Ядерные отходы - приблизительно 94%-й Уран, Плутоний на 1,3%, 0,14% другие Актиниды и продукты расщепления на 5,2%. Приблизительно 1,0% этих отходов состоит из долговечных изотопов Se, Цирконий, Те, Фунт, Sn, я и Cs. Короче жил изотопы включая Сэра, Сэра, Рутений, Sn, Cs, Cs, и пополудни составьте 0,9% в один год, уменьшившись до 0,1% в 100 лет. Остающиеся 3.3-4.1% состоят из нерадиоактивных изотопов. Есть технические проблемы, поскольку предпочтительно запереть долговечные продукты расщепления, но проблема не должна быть преувеличена. У одной тонны отходов, как описано выше, есть измеримая радиоактивность приблизительно 600 ТБк, равных естественной радиоактивности в одном км земной коры, которую, если похоронено, добавили бы только 25 частей за триллион к полной радиоактивности.

Различие между недолгими ядерными отходами высокого уровня и долговечными отходами низкого уровня быть иллюстрированным следующим примером. Как указано выше одна родинка и меня и меня выпуск 3x10 распадается в период, равный одной полужизни. Я распадаюсь с выпуском 970 кэВ, пока я распадаюсь с выпуском 194 кэВ энергии. 131 г из я был бы поэтому выпуск 45 Gigajoules более чем восемь дней, начинающихся по начальному уровню 600 EBq выпуск 90 киловатт с последним радиоактивным распадом, происходящим в двух годах. Напротив, 129 г из я был бы поэтому выпуск 9 Gigajoules более чем 15,7 миллионов лет, начинающихся по начальной ставке 850 МБк, выпускающих 25 микроватт с радиоактивностью, уменьшающейся меньше чем на 1% за 100 000 лет.

Одна тонна ядерных отходов также сокращает выбросы CO на 25 миллионов тонн.

Радионуклиды, такие как я или я, могу быть очень радиоактивным, или очень долговечным, но они не могут быть обоими. Одна родинка я (129 граммов) подвергаюсь тому же самому числу распадов (3x10) за 15,7 миллионов лет, как делает одну родинку меня (131 грамм) за 8 дней. Я поэтому очень радиоактивен, но исчезаю очень быстро, пока я выпускаю очень низкий уровень радиации в течение очень долгого времени. Два долговечных продукта расщепления, Технеций 99 (полужизнь 220 000 лет) и Йод 129 (полужизнь 15,7 миллионов лет), представляют несколько больший интерес из-за большего шанса входа в биосферу. transuranic элементы в отработанном топливе - Neptunium-237 (полужизнь два миллиона лет) и Плутоний 239 (полужизнь 24 000 лет). также останется в окружающей среде в течение долгих промежутков времени. Более полное решение обоих проблема обоих Актинидов и к потребности в низкоуглеродной энергетике может быть составным быстрым реактором. Одна тонна ядерных отходов после полного ожога в реакторе IFR будет препятствовать тому, чтобы 500 миллионов тонн CO вошли в атмосферу. Иначе, хранилище отходов обычно требует лечения, сопровождаемого долгосрочной стратегией управления, включающей постоянное хранение, распоряжение или преобразование отходов в нетоксичную форму.

Правительства во всем мире рассматривают диапазон утилизации отходов и вариантов распоряжения, обычно включая глубоко-геологическое размещение, хотя там был ограничен продвижение к осуществлению долгосрочных решений утилизации отходов. Это частично, потому что рассматриваемые периоды, имея дело с радиоактивными отходами колеблются от 10 000 до миллионов лет, согласно исследованиям, основанным на эффекте предполагаемых радиационных доз.

Так как часть атомов радиоизотопа, распадающихся за единицу времени, обратно пропорциональна его полужизни, относительная радиоактивность количества похороненных человеческих радиоактивных отходов уменьшалась бы в течение долгого времени по сравнению с естественными радиоизотопами (такими как цепь распада 120 триллионов тонн тория и 40 триллионов тонн урана, которые являются при относительно концентрациях следа частей за миллион каждого по 3 корки * 10-тонная масса). Например, по периоду тысяч лет, после того, как самые активные короткие полужизненные радиоизотопы распались, хоронить американские ядерные отходы увеличит радиоактивность в лучших ногах 2000 года скалы и почвы в Соединенных Штатах (10 миллионов км) ≈ 1 часть в 10 миллионах по совокупной сумме естественных радиоизотопов в таком объеме, хотя у близости места была бы намного более высокая концентрация искусственного метрополитена радиоизотопов, чем такое среднее число.

Культура безопасности и человеческие ошибки