Можно ли заводить сельское хозяйство на радиоактивно загрязненных территориях?
Можно. Но важно знать степень загрязнения.
Растения характеризуются различной способностью к поглощению радионуклидов. Поэтому на слабозагрязненной местности неразумно выращивать горох и фасоль, так как бобовые очень активно аккумулируют радионуклиды, не стóит пасти коров на клеверных лугах (клевер отличается такой же особенностью), а вот, к примеру, посадить огурцы — можно. При этом, естественно, требуется организовать постоянный радиометрический контроль выращиваемых продуктов, мяса скота и птицы, а также молока.
Как ионизирующее излучение применяется в науке?
Радионуклиды и испускаемое ими ионизирующее излучение находят широкое применение в научных исследованиях. Например, если радионуклид встроить в изучаемую молекулу, это позволит следить за ее перемещением и химическими превращениями с помощью высокочувствительных детекторов радиации. Особенно важен этот метод для биологов, имеющих дело с очень сложными молекулами. Так, например, им удалось установить, что организм человека усиленно потребляет железо после кровопотерь, а йод усиленно усваивается при болезнях щитовидной железы. Химикам тоже повезло: они получили уникальный метод определения очень малых количеств вещества, что связано с высокой чувствительностью радиометрических детекторов.
Применение рентгеновского излучения позволило ученым определять кристаллическую структуру материалов, которая непосредственно влияет на их прочность и другие конструкционные свойства. Радиоактивационный и рентгеновский анализ открыли новую страницу в истории материаловедения — состав материала (например, марку стали) теперь узнают, не прикасаясь к образцу, не разрушая его. Обычный анализ требует растворения металла; а если это дорогое украшение, и нужно определить его подлинность? Рентгенофлуоресцентный анализ легко справится с такой задачей, не испортив украшение.
Изучение распределения природных радионуклидов сыграло важную роль в археологии и геологии. Широко известен метод радиоуглеродной датировки, позволяющий определять возраст археологических находок до 60 тысяч лет. Соотношение концентраций урана, тория и продуктов их распада — стабильного свинца позволило оценить возраст горных пород и самой Земли. В ХХI веке радиоизотопную датировку стали применять для определения возраста звезд нашей Галактики.
Где еще применяется ионизирующее излучение?
В мировой практике встречаются примеры использования радиации для обеззараживания сточных вод и отходов, синтеза и модификации свойств различных материалов, поиска водных ресурсов, диагностики эрозии почвы, повышения всхожести семян, выведения новых сортов растений, борьбы с массовыми заболеваниями людей, регулирования численности насекомых, сигнализации обледенения самолетов, автоматизации производственных процессов…
Широкий охват, не правда ли? Радиационные и ядерные технологии являются одними из наиболее многообещающих. Их развитие — важный фактор модернизации страны. Очень важно, чтобы население воспринимало эти технологии рационально. Как сформулировать рациональность подхода? Многие говорят, что использование новых технологий влечет дополнительные риски для человека. Очевидно, это так. Изобретение автомобиля привело к огромному числу жертв ДТП. Но еще большее количество жизней было спасено благодаря автомобильной технике. Существует множество примеров того, что неиспользование прогрессивных технологий создает еще большие риски.
Как работает ядерный энергоблок?
Существует много разнообразных конструкций ядерных реакторов, но все они имеют одинаковые элементы. Главная часть любого ядерного реактора — активная зона. Именно в ней находится ядерное топливо и протекает цепная реакция деления ядер урана. При цепной реакции выделяется огромное количество тепловой энергии; чтобы ее отводить, через активную зону прокачивается теплоноситель (в большинстве энергетических реакторов теплоносителем служит вода высокой степени очистки). Тепло, которое передается воде, используется для производства водяного пара. Пар поступает на паровую турбину, которая вращает ротор электрогенератора — так и происходит образование электрического тока.
Принцип работы АЭС не является чем-то уникальным — тепловые станции на угле и нефти работают по аналогичной схеме: вода нагревается → превращается в пар → пар идет на турбину → турбина вращает ротор электрогенератора. Различие в том, что на ТЭЦ вода нагревается за счет тепловой энергии сгорания органического топлива, а на АЭС — за счет тепловой энергии, выделяющейся при делении ядра урана.
Как осуществляется управление ядерной реакцией?
Управление реактором осуществляется с помощью так называемой СУЗ — системы управления и защиты. Для того, чтобы протекала реакция деления, в активной зоне реактора должны «летать» нейтроны. Чем больше нейтронов, тем интенсивнее идет процесс, тем большая выделяется энергия. Проблема в том, что на один акт деления требуется 1 нейтрон, а в итоге образуется 2–3 нейтрона — то есть, количество нейтронов увеличивается.
В ядерном реакторе энергия должна высвобождаться постепенно, так, чтобы ее можно было держать под контролем и использовать. Для этого в ядерном реакторе работают стержни, содержащие материалы, поглощающие нейтроны (наиболее распространены материалы, содержащие бор и европий). Эти стержни также называют поглощающими элементами. Совокупность поглощающих элементов и формирует систему управления и защиты.
Представить, как работает СУЗ можно, вспомнив мультфильм про Винни-Пуха, который подарил ослику Иа-Иа горшочек. «Шарик в горшочек входит и выходит». Если принять, что шарик — это поглощающие стержни, а горшочек — атомный реактор, то: - когда «шарик» в «горшочек» входит, количество нейтронов в активной зоне снижается, мощность падает. - когда «шарик» выходит, количество нейтронов растет, ядерный реактор разгоняется. При необходимости стержни падают в «горшочек» под действием силы тяжести — концентрация нейтронов резко снижается — цепная реакция деления прекращается и ректор останавливается.
Что делают с радиоактивными отходами на АЭС?
Вначале следует сказать: радиоактивные отходы (РАО) образуются при нормальной, штатной эксплуатации АЭС. То есть образование РАО не следует воспринимать как что-то «из ряда вон выходящее». Деятельность любого предприятия химической промышленности сопровождается образованием отходов — но если общехимические отходы (зачастую достаточно токсичные) легко могут лежать под открытым небом, то РАО тщательно изолируются и хранятся, либо в контейнерах, либо в специальных емкостях. Непосредственно на самих АЭС существуют хранилища РАО и линии по их переработке.
Наиболее популярный способ переработки жидких РАО — их выпаривание с целью сокращения объема, а также цементирование; твердых РАО — прессование. Твердые РАО периодически вывозятся специальным автотранспортом на специализированные предприятия системы «РосРАО».
Для чего на АЭС нужна высокая труба, почему из нее никогда не идет дым?
Во всех помещениях энергоблоков организована вентиляция, чтобы обеспечить постоянную смену воздуха и создать безопасные условия для работы персонала. Также в эту трубу сбрасываются газы из технологических газовых систем.
Откроем «страшную» тайну — в эту же трубу сбрасываются и радиоактивные газы.
И вот здесь становятся важными два момента: 1) труба — высокая, 2) газы — радиоактивные.
Особенность радиоактивных изотопов в том, что они быстро распадаются и превращаются в нерадиоактивные, а значит, безопасные. При деятельности АЭС образуется ряд короткоживущих радиоактивных изотопов в газовой фазе. Радиоактивные газы перед сбросом в атмосферу выдерживаются в специальных емкостях — газгольдерах, пока их активность не снизится за счет распада до определенного уровня. Высокая труба позволяет дополнительно рассеять радиоактивные изотопы в атмосфере — с тем, чтобы они успели распасться до того, как достигнут поверхности земли.
Что происходит с отработавшим ядерным топливом после его выгрузки из реактора?
Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), извлеченное из активной зоны, некоторое время охлаждается в так называемом бассейне выдержки около реактора, потом — помещается в хранилище ОЯТ на территории станции, а затем планируется его транспортировка на специальные предприятия — Производственное объединение «Маяк» или Горно-химический комбинат.
ОЯТ реакторов ВВЭР (именно они в ближайший период станут основными в нашей атомной энергетике) подлежит переработке с выделением из него ценных компонентов — изотопов урана, плутония и других радиоактивных изотопов, которые могут быть использованы в различных сферах промышленности, сельском хозяйстве, медицине, научных исследованиях.
Если есть обогащенный уран, значит, есть и обедненный. Зачем он нужен?
Для того чтобы произвести обогащение урана в газовых центрифугах, его необходимо перевести в форму газа — гексафторида урана. Из обогащенной фракции изготавливают урановое топливо. Содержание делящегося изотопа (уран-235) в обедненном гексафториде урана составляет всего 0,1%, основная доля приходится на уран-238. Обедненный гексафторид хранится на площадке предприятия в специальных контейнерах. Его можно переработать и извлечь чистый фтор (ценное сырье для химической промышленности) и обедненный уран.
Вот пример того, насколько условным может быть понятие «радиоактивный элемент». Формально, уран — радиоактивный элемент, у него вообще нет стабильных изотопов. И в то же время, обедненный уран — это уникальный материал, имеющий очень высокую плотность (он на 65% тяжелее свинца). Его можно использовать для изготовления маховиков и противовесов, в качестве материала биологической защиты и для изготовления контейнеров для радиоактивных отходов, в промышленной радиографии.
Есть ли польза от радиации?
В отличие от сигарет, радиация не только калечит, но и лечит. Лучевая терапия, по сути, и означает лечение заболеваний с помощью радиации. При этом одной из главнейших задач лучевой терапии является лечение злокачественных опухолей. И здесь ключом является особенность ионизирующего излучения наносить наибольший вред клеткам в период их митоза, то есть деления. Логика проста: клетки злокачественных образований очень интенсивно делятся, поэтому радиация для них гораздо более опасна, чем для окружающей здоровой ткани.
А вот другой факт (который, став известным, серьезно пошатнул мнение специалистов, утверждавших, что радиация опасна даже в самых малых дозах): было проведено исследование с лабораторными мышами, которых поместили в искусственно созданную среду с пониженным радиационным фоном. Выяснилось, что мыши, живущие в таких условиях, более подвержены заболеваниям по сравнению с контрольной группой. И хотя с людьми подобных экспериментов никто не проводил, результаты позволяют сделать предварительный вывод — большие дозы радиации вредны, но вообще без радиации нашим организмам (по крайней мере, организмам млекопитающих) тоже будет плохо!