👐🏼 👁‍🗨 😉 辐射危害：裂变反应堆与聚变反应堆 👩🏿‍🔬 👝 👩🏽‍⚖️

瓦维洛夫-切伦科夫（Vavilov-Cherenkov）发出的漂亮的蓝色光芒是一个人直接感受到（在这种情况下，看到）辐射的唯一机会。不幸的是，即使我们被一分钟杀死的电离辐射击中，我们的感官也不会告诉我们任何东西。核电厂的辐射危害已成为现代文化的一部分，许多核能竞争者都在使用这种文化。现代热核计划的思想家们并没有袖手旁观，他们承诺将提供“清洁的”，无辐射的能源。

是这样吗？坦白说，不。未来的热核电厂将是具有所有固有属性的核设施（直到环境保护主义者被束缚在栅栏上），但与核电厂仍存在差异。今天，我将尝试从对正在建造的ITER托卡马克进行的计算开始，比较核电站和假想TNPP产生的辐射危害的各个方面。

在工作中的ITER建筑物中辐射场计算的示例。 Vidino靠近反应堆本身（位于中心的白色圆圈内），场强达到40 Sv / h（4000 R / h）。

因此，首先，有必要将两个概念分开。电离辐射对人体具有破坏性作用，但不稳定形式的原子-放射性同位素（也称为放射性核素）在核设施中充当其来源。放射性核素的危险通过其放射性毒性来衡量，即摄入时为“有毒的”（有关所有放射性同位素的详细信息，请参见《剂量学圣经》）。由于某些同位素的真正危险剂量始于数百纳克（！），因此从人体中分离出放射性核素的问题至关重要。没有办法销毁放射性原子，也没有解毒剂-这就是为什么放射性废物管理（即包含衰减的放射性核素的废物）的主题是与核工业相关的所有事物中最昂贵的主题之一。

例如，福岛第一核电站的气密性检查员受到了放射性核素的保护，没有受到辐射的保护。

一次性工作人员的衣服，锁，特殊通风和特殊特殊通风，用于蒸发液体的设备，这些液体可以洗去一点点放射性污染物，并固定蒸发中的残留物-此类系统是核电站，放射化工厂甚至医学实验室的日常应用，准备放射性药物。

例如，用于放射化学工作的隔离的“热室”。

不稳定原子从何而来？来自核反应。例如，在具有压力的水的常规反应器（VVER型）中，快速中子能够将质子从水16O的氧原子中敲除，并将其转变为快速衰变的16N氮同位素。平均在7秒内该值将衰减回16O，同时发射出一定数量的伽马射线。另一个选择是运行核反应堆的铀裂变的连锁反应。每次235U原子衰变为2个较轻的原子核，只有在少数情况下它们是稳定的，并且绝大多数子衰变产物都是非常
放射性的物质。在此全面的 IAEA 文件中阅读有关所有激活过程的更多信息。

放射性核素隔离的另一个例子是一次性衣服和在斯摩棱斯克国家核电厂潜在污染区域出口处的淋浴。因此，阻止了除去周边上的身体和衣服上的放射性核素的可能性。

因此，在核反应堆中产生辐射潜能的两个主要通道是中子对周围一切事物的激活和核反应放射性产物的产生。这两个渠道都存在于任何核电厂中，并且都将位于假设的TNPP中。区别仅在于细节。

激活。

如果我们采取聚变反应堆今天能运行的唯一反应-氘和tri的聚变（D + T-> 4He + n），那么每千瓦功率所得到的中子将比核反应堆多几倍。而且，这些中子的能量会更高，从而在周围结构中产生更多的恶意活化同位素。如果您不做任何努力来利用这种中子通量，那么在这方面，激活TNW设计的辐射潜能，将使核电站大跌眼镜。因此，对于ITER，活化部件的质量将为31,000吨，而对于典型的1000兆瓦（即，如果考虑热容量，其功率是ITER的6倍）核反应堆，则活化结构的重量估计为8,000吨。

在水下将反应容器切成几部分。

顺便说一下，结构材料的活化程度通常是由杂质引起的，例如，钴，铌和钾的杂质是钢的重要元素。尽管其含量在每吨几十克的范围内，但它们在进入中子通量后仍将决定结构的放射性程度。这就是我写过的核工业需要高精度和高科技材料的原因之一。

储存活化结构的另一个例子是苏联潜艇的反应堆舱。

停工一天后，来自国际热核实验堆内部活化结构的辐射通量将在10,000-50,000,000 X射线/小时的范围内，典型的核反应堆-1000-15,000 X射线/小时。这样的场在几分钟之内就被杀死，因此所有这些都是放射性废物，在反应堆的工作结束后，需要对其进行切割，按活动分类并发送至放射性废物存储设施。最有趣的是，这数千吨中的放射性原子总数仅为几公斤（严重时为几十公斤）。

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处理这种放射性遗留物的策略如下-等待10到20年，直到最短（因此也是最活跃）的同位素衰减，包括活性钴（半衰期为5.3年的钴炸弹中著名的60Co）的含量会降低，然后分解并分类为可以搅拌到安全水平的废物，例如钢筋，需要短期保存的废物和需要长期保存的废物。后者通常约占总质量的10％，直到被激活的原子衰减到安全水平的存储时间为100到1000年。很多，但随后我们将看到完全不同的数字。

另一幅相似的图景是在ITER条件下激活了高质量核级不锈钢。数字以西弗特每小时/千克的形式表示，以放射毒性当量表示（如果您开始食用这种钢），可以看出尽管活性水平在头40年中显着下降，但200年后这种钢仍然以粉尘的形式存在危险。

当然，无论是在反应堆运行期间还是在反应堆停运之后，都必须采取一系列措施隔离气密外壳内部的放射性核素，为此目的设计了防扩散屏障。除了昂贵的施工/操作措施（例如，不可能在ITER上钻孔混凝土，因此整个安装都是在浇筑混凝土时在内置的金属板上进行的），还可以防止潜在事故的发生。

这就是放射化学工厂的净化过程-一切都充满了聚合物膜，该膜会与放射性核素一起从壁上剥落

，有趣的是，今天已经完全拆除了约一百个已关闭的核反应堆，有时还采用了相当令人费解的技术，例如“用机器人在水下切割反应堆容器”或“倒入所有安装泡沫，切成小块，然后存放”。尽管如此，这项技术已经发展起来，在对特别有效的部分进行分选和分离之后，成千上万吨的相当一部分适合于重熔/其他再利用。德国人在这种行动中尤其成功，已经完全拆除了11座动力堆和12座实验堆。

分析核电厂至清洁场状态的示例。

这是在以前的盐矿中长期存储放射性废物的一个示例。

总而言之，中子的存在导致一个事实，即无论核反应堆中是否存在核燃料，核反应堆或热核反应堆都会成为具有巨大核潜能的物体。这意味着要为隔离放射性核素，由监管机构进行控制以及非虚幻的致命辐射危害（包括用于“清洁”聚变反应堆。但这不是最坏的情况。

核反应产物。

如今，裂变反应堆使用的反应堆燃料组件大致相同（燃料组件通常被误称为燃料元件，燃料元件只是燃料组件的一部分）。该产品重约700千克，其中包含约500千克铀，其中铀在235U同位素中富集到4.5％，即每个燃料组件包含22-23千克铀235和约480千克铀238。

一个例子是VVER反应堆的燃料组件（在燃料组件上方2M的中心）。铀氧化物颗粒在燃料电池部分可见。

燃料组件在反应堆中运行3-4年，每年反应堆留下30吨乏燃料或约40个燃料组件。乏燃料几乎包含一定比例的U235和almost。最有趣的是，战役期间形成的half中有一半是剩余的itself被自身完全烧尽，发电。此外，燃料组件包含20-25千克的裂变产物（PD）-大约60种不同的，通常具有很高放射性的同位素。新鲜的辐照燃料组件的放射活性为每小时一百万次X射线，

这段精彩的视频展示了被辐照的燃料组件的活跃程度-可见来自其中的热水流和来自伽玛射线的Cherenkov辐射。

实际上，事实证明，在50年的运行中，反应堆以乏燃料的形式散发的辐射潜力比其在活化结构中积累的辐射潜力大。第二个问题是SNF中放射性产物的衰变时间达到安全水平。如果PD的半衰期通常不是很长（尽管著名的锶90和铯137约为30年。例如，切尔诺贝利事故期间掉出的锶和铯现在已经分裂了一半左右，可以想象规模），但在100年后它们开始占主导地位超铀产品-,、 n，a，cur（后三种被称为所谓的次act系元素，这是放射性废物最成问题的主题之一）。它们具有极强的放射毒性，其半衰期可达数十万年，这意味着SNF至少有数十万年的危险！

随时间推移的SNF辐射潜力。 FP-裂变产品。与上面的激活设计进行比较！

即使在一百万年后，核废料也无法恢复到最初的辐射水平，这取决于铀的缓慢衰变。

在乏核燃料的先验辐射潜能（当今世界已累积约20万吨）的背景下，活化结构的问题会稍微消失，对吗？

世界上最大的SNF湿式存储设施之一。我记得有关的xkcd漫画。

对于乏核燃料，当将燃料组件分为弱活化结构，铀和，（可以投入运行）和裂变产物时，可以进行后处理。因此，废物的体积减少了大约5倍，并且大约一半的长期辐射潜能进入了反应堆，但这不是最终的解决方案。还认真考虑了快反应器中次要act系元素和and的燃烧，这会将残留物的存储时间从数十万减少到数千年。然而，所有这些都是复杂且昂贵的措施，结果，仅在欧洲就存在乏核燃料的后处理，甚至还不完全。

顺便说一句，处理废料的很大一部分是〜50 ... 80公斤燃料组件的钢制零件，这些零件明显被活化。他们这样做。

但是聚变反应堆呢？他们的“生产废料”是稳定的4氦气，可用于在现场给儿童球充气。诚然，放射性t用于工作中，与danger具有相似的危险性（并且easily容易转化为水并被构建到生物循环中这一事实只会增加妄想症）。的量将在工业TNPP中流通，其总活动量与福岛事故或切尔诺贝利事故产生的排放量相当（数十兆汞，相当于units的千克单位）。顺便说一下，几百毫克（数千居里）的tri将残留在热核反应堆的内表面上，这给它们的处理带来了其他问题。另一方面，在工业核电厂中，放射性物质的量以gigakuri为单位，尽管它们在大多数情况下不如tri挥发。

埋有放射性废料的特殊玻璃可以经受长达一百万年的侵蚀。

此外，tri的半衰期为12年（即120年后，其寿命将减少约1000倍），并且其极弱的辐射-12.3 kVβ射线（即使被10 cm的空气也能很好地屏蔽）也起到了TNPP的作用。或厚手套。 t仅在摄入时才是危险的。然而，在TNPP上存在这种同位素将需要大量的身体动作以防止其进入外部-压力室内部的减压的特殊隔离箱，特殊的通风系统，任何事故中所有all的分布路径的计算以及所有这些路线上的安全壁垒等。 .P。等等

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总结一下，我们可以说-如果不是SNF，它可以覆盖任何其他辐射危害源，那么TNW不会比核电站“干净”。而且，由于the的存在和活化结构的较高重量，它们将更加危险。但是，用完的核燃料将无处可走，也不会变得更安全，这将确定99％的核能辐射潜能，用假设的热核反应堆替换所有裂变反应堆将已经导致电位显着下降。第二个更重要但更难以实现的优势是，核能的辐射问题只会增加，并且在1000年后，SNF的问题可能会出现完全不同的规模，而对于核电站而言，放射性废物的生长将永远不会出现这样的问题，这已经有几个世纪了。。

辐射危害：裂变反应堆与聚变反应堆

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