Принцип работы АЭС
 |
Рис.16.1 Принципиальная схема АЭС
Рассмотрим основные принципы работы АЭС.
Источником энергии является атомный реактор 1, снабженный экраном биологической защиты (бетон, сталь, полиэтилен, вода). В качестве замедлителя нейтронов в ЯЭР используются графитовые стержни 2 (реактор РБМК) или тяжелая вода (ВВЭР). Тепловая энергия, вырабатываемая реактором, передается через теплоноситель (расплав калия) парогенератору 3, в котором теплоноситель отдает тепло воде, превращая ее в пар. Перегретый пар вращает турбину 4, к которой присоединен генератор переменного тока 5. Обработанный пар поступает из генератора в конденсатор 6, а затем при помощи циркулярного насоса 7 обратно в парогенератор. Регулирование процесса осуществляется при помощи управляемых стержней 8.
Количество радиоактивного вещества оценивается его активностью (А).
Активность радиоактивного вещества – это число радиоактивных распадов ядер атомов в единицу времени. Системной единицей активности является Беккерель (Бк):
1 Бк – 1 распад в секунду – 2.7*10-11 Кu.
Внесистемной единицей активности является Кюри (Кu).
Кюри– это такое количество радиоактивного вещества, в котором происходит 37 миллиардов распадов ядер атомов в 1 секунду:
1 Ки = 3.7*10 распадов в секунду = 3.7*1010 Бк.
Активность вещества, отнесенная к единице массы или объема, называется удельной активностью и выражается в Бк/кг, Бк/м3, Ки/кг, Ки/л.
Активность вещества, отнесенная к единице поверхности, называется плотностью заражения и выражается в Бк/см2, Ки/км2.
Ионизирующая (разрушающая) способность радиоактивных излучений характеризуется дозой – энергией, передаваемой излучением облучаемой массе вещества. Различают экспозиционную (Дэксп) и поглощенную дозы излучения (Д0).
Экспозиционная доза излучения – это количественная характеристика гамма-излучения, выражаемая суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха. Единицей экспозиционной дозы в системе СИ является кулон на килограмм (Кл/кг).
Кулон на килограмм – это экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в 1 кг сухого воздуха образуются ионы, несущие заряд 1 Кл электричества каждого знака.
1 Кл/кг = 3876 Р.
Внесистемной единицей экспозиционной дозы гамма-излучения является Рентген (Р).
Рентген – это доза гамма-излучения, при котором в 1 см3 сухого воздуха при 0 градусов и 760 мм рт. ст. образуется 2 миллиарда пар ионов, каждый из которых несет заряд равный заряду электрона.
.
Производные Рентгена:
мР = 10-3 Р (миллиРентген);
мкР = 10-6 Р (микроРентген);
1 Кu/км2 = 10 мкР/час.
Дозе 1 Рентген соответствует поглощение 1 граммом воздуха 83 эргов энергии, а 1 граммом биологической ткани – 93 эргов.
Мощность экспозиционной дозы – это экспозиционная доза излучения, отнесенная к единице времени.
Единица измерения (Дэксп) в системе СИ является кулон на килограмм в секунду:
1 Кл/(кг*с) = 3876 Р/с.
Несистемной единицей мощности (Дэксп) является Рентген в час, Рентген в секунду:
1 Р/ч = 7,16*10-8 Кл/(кг/с).
Мощность экспозиционной дозы, измеренная на расстоянии 1 метр от поверхности зараженного объекта, называется уровнем радиации.
Для характеристики воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты введено понятие поглощенная доза (Д).
Поглощенная доза – это энергия любого вида излучений, поглощенная 1 граммом вещества.
Единицей поглощенной дозы в системе СИ является Грей (Гр).
Грей – поглощенная доза излучения, при которой вещество массой в 1 кг передается 1 Дж энергии:
1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 10000 эргов.
Внесистемной единицей поглощенной дозы является рад.
Рад – поглощенная доза, при которой в вещество массой в 1 грамм передается 100 эргов энергии ионизирующего излучения:
1 рад = 100 эрг/г = 0,01 Гр.
Производные рада:
1 миллирад (мрад) = 10-3 рад;
1 микрорад (мкрад) = 10-6 рад.
Мощность поглощенной дозы – поглощенная доза в единицу времени.
Единица мощности поглощенной дозы в системе СИ – это Грей в секунду:
1 Гр/с = 1 Дж/(кг*с) = 100 рад/с.
Единица мощности поглощенной дозы несистемная – рад в секунду:
1 рад/с = 0,01 Дж/(кг*с) = 0,01 Гр/с.
Разные поглощенные дозы различных по составу излучений производят различный биологический эффект, т.е. поражают живой организм в различной степени.
Для сравнения биологических эффектов, производимых одинаковой дозой различных видов излучений, используют понятия относительной биологической эффективности (ОБЭ). ОБЭ излучения – отношение поглощенной дозы рентгеновского излучения, вызывающей определенный биологический эффект, к поглощенной дозе данного вида излучения, вызывающей тот же биологический эффект.
Определенное значение ОБЭ для контроля степени радиоактивности при хроническом облучении называется коэффициентом качества (К).
Бета-частицы и гамма-кванты имеют коэффициент качества, равный единице, а значение К у альфа лучей равно 20.
Произведение поглощенной дозы (Д) на коэффициент качества (К) называется эквивалентной дозой ионизирующего излучения (Н):
Н = Д*К.
Единицей эквивалентной дозы в системе СИ является Зиверт (Зв).
Зиверт – это эквивалентная доза любого вида излучений, поглощенная 1 килограммом биологической ткани, создающая такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Грей гамма-излучения:
Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр.
Бэр – поглощенная доза любого вида излучений, которая при хроническом облучении вызывает такой же биологический эффект, что и 1 рад рентгеновского или гамма-излучения:
.