放射性物質的產生
一、放射性物質的產生
在核電站的反應堆中,采用的核燃料主要是含3%左右的鈾-235,在發生裂變時,鈾-235吸收一個中子,形成復合核,復合核不穩定,經過很短的時間(約10-14秒),然后分裂成二個主要碎片,同時放出數個中子和一定的能量。
U-235+中子 ——→X1+X2+ 2.43 中子+能量
X1 和 X2 代表裂變碎片。鈾-235裂變時會形成60余種不同的碎片,這些碎片通過β(貝塔)衰變,產生約250種不同核素,稱為裂變產物。在這些裂變產物中,質量數集中在95和140附近,如鍶-90、碘-131、銫-137等。
裂變碎片是放射性核素,會發生一系列的衰變,具有較強的放射性,主要為β射線和γ(伽瑪)射線,有的核素半衰期(放射性活度減少一半所需要的時間)較短,如碘-131(8天)等,有的核素半衰期較長,如銫-137(30多年)等。
反應堆中的能量主要由鈾-235裂變所釋放的能量,包括裂變時瞬時釋放的能量(占90%以上)和裂變產物在其隨后的衰變是緩慢釋放的能量(小于10%)二部分,瞬時釋放的能量包括裂變碎片的動能、裂變中子動能、瞬發γ射線能量等,緩慢釋放的能量包括裂變產物γ射線衰變能量和β射線衰變能量等。
福島第一核電站在地震發生時,反應堆通過自動控制系統,將裂變反應自動停止,因此,反應堆主要的能量來源停止產生,但由于有大量裂變碎片還將繼續衰變,產生一定的能量,因此,反應堆在停堆后,以及從反應堆中取出的乏燃料,在其隨后的一段較長時間內還會繼續產生熱量,需要通過水來降溫。
二、放射性污染的來源有哪些?有哪些危害?
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放射性污染來源和危害
天然放射性核素品種很多,性質與狀態也各不相同,它們在環境中的分布十分廣泛。在巖石、土壤、空氣、水、動植物、建筑材料、食品甚至人體內都有天然放射性核素的蹤跡。地殼是天然放射性核素的重要貯存庫,尤其是原生放射性核素。地殼中的放射性物質主要為鈾、釷系和 。其中,空氣中的天然放射性核素主要有地表釋入大氣中的 及其子體核素,動植物食品中的天然放射性核素大多數是。
土壤主要由巖石的浸蝕和風化作用而產生的,可見,其中的放射性是從巖石轉移而來的。由于巖石的種類很多,受到自然條件的作用程度也不盡一致,可以預期土壤中天然放射性核素的濃度變化范圍是很大的。土壤的地理位置、地質來源、水文條件、氣候以及農業歷史等都是影響土壤中天然放射性核素含量的重要因素。
存在于巖石和土壤中的放射性物質,由于地下水的浸濾作用而受損失,地下水中的天然放射性核素主要來源于此途徑。此外,粘附于地表顆粒土壤上的放射性核素,在風力的作用下,可轉變成塵?;驓馊苣z,進而轉入到大氣圈并進一步遷移到植物或動物體內。土壤中的某些可溶性放射性核素被植物根吸收后,繼而輸送到可食部分,接著再被食草動物采食,然后轉移到食肉動物,最終成為食品中和人體中放射性核素的重要來源之一。環境水中天然放射性核素的濃度與多種因素有關。
此外,天然放射性物質還包括宇宙射線。宇宙射線是一種從宇宙空間射到地球上的高能粒子流,它由質子、 粒子等組成。天然放射性已為人類所適應,并未造成什么危害。
三、核廢水是什么東西?
核廢水,一般是指核電站排出的廢水。另根據東京電力公司數據,核廢水中包含63種放射性物質。2021年4月13日,日本正式決定向海洋排放福島第一核電站含有對海洋環境有害的核廢水。
所謂的核廢水,是指核電站排出來的廢水。光是廢水,本身就危害性極大,更何況是核廢水了,其的危害性可想而知。另根據東京電力公司數據,核廢水中包含63種放射性物質。2021年4月13日,日本正式決定向海洋排放福島第一核電站含有對海洋環境有害的核廢水。
一旦沾染上這些放射性污染物,它就會直接進入動植物的內部,造成基因序列的突變,誘發嚴重的疾病,比如說癌癥等等。而同時它對下一代的影響也非常大,最直觀的影響就是新生代的嚴重畸形和遺傳性的疾病。雖然說這些核廢水經過人為等干預處理以后濃度會大大降低,但是比如氛等這些物質是無法根本去除的。所以,這些核廢水一旦投入太平洋,不管說是對海洋生態環境還是對人類來說都是非常大的危害。
而這些核污染物到底需要多長時間才能夠完全地消解,這里沒辦法給出一些準確的數據,但是可以預測的是它將是一個相當漫長的過程,是幾千年甚至上萬年。因為本身這些同位素它的半衰期就是非常久的,最短的也有30年,比如說鈷的半衰期就達到5.27萬年。這里我們需要知道,半衰期指的是放射性物質原子數衰減到一半所用的時間,所以并不是說經過5.27萬年以后鈷就消失了,而只是減半,因此要經過無數個半衰期這樣放射元素才能達到安全范圍。
四、放射性廢水(液)的主要來源?
??核工業的廢水、廢氣、廢渣的排放是造成環境放射性污染的一個重要原因。核燃料生產循環的每一個環節都排放放射性物質,但不同環節排放的放射性核素的種類和數量是不同的。
鈾礦開采過程對環境的放射性污染,主要是氡和氡的子體以及放射性粉塵對周圍大氣的污染,放射性礦井水對水體的污染,廢礦渣和尾礦等固體廢物的污染。
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鈾礦石經選礦后是送往鈾水冶廠制成鈾的化學濃縮物的。鈾水冶廠的放射性廢水量和廢渣量很大。如采用酸法浸出工藝,處理每噸礦石約產生2。5~5。5立方米廢水。采用堿法浸出時,因沉淀母液返回利用,處理每噸礦石產生?0。4~0。8立方米廢水。
??這些廢水排入江河后,往往造成下游河段鈾和鐳的含量明顯增高。鈾水冶廠廢水中除了鈾和鐳等放射性核素外,還有某些無機離子如硝酸根、銨和錳的離子等。鈾水冶廠提取鈾后的尾礦量與原礦石量大致相同尾礦中的鐳約為原礦的93~98%,鈾為原礦的5~20%,所以尾礦中的鐳及其子體氡是污染環境的主要放射性核素。
??鈾精制廠、鈾元件加工廠以及鈾氣體擴散廠對環境的污染都較輕。
核電站 核電站排出的放射性污染物為人工放射性核素,即反應堆材料中的某些元素在中子照射下生成的放射性活化產物,由于元件包殼的微小破損而泄漏的裂變產物,元件包殼表面污染的鈾的裂變產物。
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核電站排入環境中的放射性廢水,包括冷卻水、元件貯存池水、實驗室廢水和地板沖洗水等。排往環境的放射性廢氣中的裂變產物有(碘、?氚和惰性氣體(氪、(氙,活化產物有(氮、(氬和(碳,以及放射性氣溶膠。
核電站排入環境的放射性污染物的數量與反應堆類型、功率大小、凈化能力和反應堆運行狀況等有關。
??如早期一座核電站每年排出的廢水放射性強度(除氚外),一般為幾居里到幾十居里。到70年代后期,年排放量大大減少,只有個別核電站超過5居里。
在正常情況下,核電站對環境的放射性污染很輕微。如生活在核電站周圍的絕大多數居民,從核電站排放放射性核素中接受的劑量,一般不超過本底輻射劑量的百分之一。
??只有在核電站反應堆發生堆芯熔化事故的時候,才可能對環境造成嚴重污染。如1957年10月?8日英國溫茲凱爾石墨氣冷堆發生的堆芯熔化事故,釋放到環境中的(碘為20000居里,(碲為12000居里,(銫為600居里,(鍶為80居里,(鍶為2居里,嚴重污染了周圍地區,并影響到歐洲大陸。
??周圍地區牛奶中的(碘最高達?1。4微居里/升,致使約700平方公里地區內的牛奶在短期內不能食用。
核燃料后處理廠 核燃料后處理廠是將反應堆輻照元件進行化學處理,提取钚和鈾再度使用。后處理廠排入環境的放射性核素為裂變產物和少量超鈾元素。
??其中一些核素半衰期長、毒性大(如(鍶、(銫和(钚),所以后處理廠是核燃料生產循環中對環境污染的重要污染源。
后處理廠的低水平放射性廢水,經蒸發、離子交換和絮凝沉淀等凈化處理后可排入環境。排出的放射性廢氣主要含裂變產物(碘、(氪和(氙等后處理廠的中水平和高水平放射性廢水不能排入環境,須作固化處理(見??
核試驗 核爆炸瞬間能產生穿透性很強的中子和γ輻射,同時產生大量的放射性核素。前者稱為瞬間核輻射,后者稱為剩余核輻射。
??剩余核輻射有三個來源:①裂變核燃料進行核反應時產生的裂變產物,約有36種元素,200多種同位素;②未發生核反應的剩余核裝料,主要是(鈾、(钚和氚;③核爆炸時產生的中子和彈體材料以及周圍空氣、土壤和建筑材料中的某些元素發生核反應而產生的感生放射性核素。
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