Учебное пособие по курсу Ядерная безопасность для студентов, обучающихся по направлению Ядерная энергетика и теплофизика
 Скачать 5.76 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ» ЯДЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Учебное пособие по курсу «Ядерная безопасность» для студентов, обучающихся по направлению «Ядерная энергетика и теплофизика» Москва Издательство МЭИ 2019 УДК 621.38 ББК 31.4 К 789 Утверждено учебным управлением МЭИ Подготовлено на кафедре общей физики и ядерного синтеза Рецензенты: А.М. Федосов, докт. техн. Наук, нач. лаборатории НИЦ «Курчатовский институт»; А.О. Гольцев, докт. техн. Наук, проф. Каф. ОФиЯС ИТАЭ НИУ «МЭИ» Автор: А.В. Краюшкин К 789 Ядерная безопасность: учебное пособие/ А.В. Краюшкин. -М.: Издательство МЭИ, 2019-152с. ISBN В учебном пособии рассматривается что представляет собой радиация, как она действует на вещество и живые организмы. Как определяются, рассчитываются и измеряются дозы излучения, как организуется защита от радиации. Обсуждаются аварии на объектах ядерной техники и методы прогнозирования доз при авариях. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Ядерная энергетика и теплофизика». УДК 621.38 ББК 31.4 ISBN 5-283-02971 © Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2019 Содержание Введение 6 Глава 1 ПРИРОДА ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ, ИХ ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ И ПРОНИКАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ 7 1.1.Введение 7 1.2. Модель атома Резерфорда. 8 1.3. Постулаты Бора. 9 1.4 Возбуждение и ионизация атомов 9 1.5 Видимый свет. Энергия фотонов 10 1.6 Рентгеновское излучение. Схема получения. Характеристическое и тормозное излучение. Синхротронное излучение 11 1.7 Радиоактивность. Анри Беккерель. Пьер и Мария Кюри. Три вида излучений. Их проникающая способность 12 1.8 Активность. Закон радиоактивного распада. Постоянная распада, среднее время жизни. Период полураспада 13 1.9 Радиоактивные семейства 18 1.10 Искусственная радиоактивность. Примеры радионуклидов 19 1.11 Спонтанное деление 20 Глава 2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ И ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ (ЭКСПОЗИЦИОННАЯ, ПОГЛОЩЕННАЯ, ЭКВИВАЛЕНТНАЯ) 22 2.1 Прямо и косвенно ионизирующее излучение 22 2.2 Сечение взаимодействия 22 2.3 Макроскопическое сечение, средняя длина свободного пробега 24 2.4 Взаимодействие заряженных частиц с веществом 24 2.5 Взаимодействие нейтронов с веществом 26 2.6. Взаимодействие гамма излучения с веществом. 28 2.7 Дозы ионизирующих излучений 32 Вопросы к главам 1 и 2. 37 Глава 3 БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ВНЕШНЕГО ОБЛУЧЕНИЯ 38 3.1 Первые проявления, пороговая эритемная доза, зависимость от мощности дозы, отдаленные последствия 38 3.2 Исследования на животных. ЛД50/30. Данные по Хиросиме 40 3.3 Локальное облучение. Кобальт-60 42 3.4 Эффективная эквивалентная доза 43 3.5 Генетические последствия облучения. Линейная беспороговая гипотеза (ЛБГ) 44 3.6 Клинические последствия острого облучения человека 45 3.7 Предельно допустимые уровни доз и потоков ионизирующего излучения. (Производные пределы) 46 3.8 Механизм действия излучения на живые организмы 47 Глава 4. ВНУТРЕННЕЕ ОБЛУЧЕНИЕ. 52 4.1 Пять характерных черт 52 4.2 Примеры 52 4.3 Степень радиационной опасности радионуклидов при внутреннем облучении 53 4.4 Характер распределения радионуклидов при внутреннем облучении 54 4.5 Период полувыведения 54 4.6 Пределы годового поступления радионуклидов в организм человека 55 4.7 Роль йода и отдельные пределы для облучения щитовидной железы 57 4.8 Фильтр Петрянова 58 Глава 5 ПРИРОДНЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН 58 5.1 Источники природного фонового облучения 59 5.2 Космическое излучение 59 5.3 Радиационные пояса Земли 60 5.4 Облучение от радионуклидов, находящихся в окружающей среде 61 5.5 Неравномерность природного радиационного фона 63 5.6 Радон и продукты его распада 63 5.7 Проблема радона в жилищах 64 5.8 Техногенные добавки к природному радиационному фону 65 5.9 Доза излучения от испытаний ядерного оружия 66 5.10 Стимулирующий эффект малых доз 67 5.11 Концепция приемлемого риска. Коэффициенты риска 68 5.12 Коллективная доза 69 5.13 Соотношение затраты - выгода. Принцип оптимизации 70 Вопросы по теме Биологическое действие излучения. Главы 3 – 5. 73 Глава 6 ЗАЩИТА ОТ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ МЕТОДЫ РАСЧЕТА 74 6.1 Связь дозы и потока гамма-квантов. Коэффициент поглощения -квантов. Электронное равновесие 74 6.2 Керма-постоянная и керма-эквивалент 76 6.3 Гамма постоянная и радиевый гамма-эквивалент 77 6.4 Закон ослабления узкого пучка. Слой половинного ослабления 78 6.5 Поле излучения источников различной формы 79 6.6 Закон ослабления широкого пучка. Факторы накопления 82 6.7 Кратность ослабления 83 6.8 Универсальные таблицы для расчета защиты 83 Глава 7 ЗАЩИТА ОТ НЕЙТРОНОВ МЕТОДЫ РАСЧЕТА 84 7.1 Характеристики источников нейтронов 84 7.2 Метод длин релаксации 86 7.3 Сечение выведения 87 7.4 Коэффициенты накопления подпороговых нейтронов 88 7.5 Вторичное гамма-излучение в защите 90 7.6 Коэффициент отражения (Альбедо) 92 Глава 8 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ОТ ИЗЛУЧЕНИЙ 92 8.1 Уравнение переноса излучения 93 8.2 Многогрупповое представление уравнения переноса 95 8.3 Решение одногрупповых уравнений 96 8.4 Метод Монте-Карло 99 Вопросы по теме: Защита от гамма-излучения и от нейтронов. Главы 6 – 8. 101 Глава 9 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗ 102 9.1 Ионизационные дозиметры 102 9.2 Полупроводниковые дозиметры 105 9.3 Сцинтилляционные дозиметры 105 9.4 Люминесцентные дозиметры 106 9.5 Фотографический и химический методы дозиметрии 107 9.6 Особенности дозиметрии нейтронов 107 9.7 Спектрометр излучений человека (СИЧ) 107 Глава 10 ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ НА ОБЪЕКТАХ ЯДЕРНОЙ ТЕХНИКИ 109 10.1 Общие сведения о ядерном топливном цикле (ЯТЦ) 109 10.2 Радиационная опасность на урановых рудниках 110 10.3 Радиационная опасность на других предприятиях начальной стадии ЯТЦ 111 10.4 Защита активной зоны ядерного реактора 115 10.5 Защита системы теплоносителя 118 Глава 11 АВАРИИ НА ОБЪЕКТАХ ЯДЕРНОЙ ТЕХНИКИ 121 11.1 Кыштымская авария 121 11.2 Авария на графитовом реакторе в Уиндскейле. (Англия) 1957г 122 11.3 Авария с потерей теплоносителя на АЭС Three Mile Island (США) 123 11.4 Авария на Чернобыльской АЭС 125 11.5 Авария на АЭС ФУКУСИМА-1 129 11.6 Международная шкала ядерных событий. INES 130 11.7 Требования НРБ-99 по ограничению облучения населения в условиях радиационной аварии 130 Глава 12 ОЦЕНКА РАДИАЦИОННЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ПРИ АВАРИИ НА ОБЪЕКТАХ ЯДЕРНОЙ ТЕХНИКИ 132 Вопросы по темам: Методы измерения доз. Особенности защиты на объектах ядерной техники. Аварии на объектах ядерной техники. 137 ЗАДАЧИ 138 ПРИЛОЖЕНИЕ 150 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 163 |