喷射性核素的半衰期在1 d以上.
核事故时放射性碘释放及其照射途径 WP}ixcq#
1.1引言 WP}ixcq#
核电厂是应用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施.反应堆是核电厂的要害装备,链式裂变反应就在其中进行.目前世界上核电厂常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改良型气冷堆以及快堆等,但应用最普遍的是压水堆. 与惯例火电厂比拟,核电厂事故的潜在危险性主要来源于:核电厂可能产生比设计功率高得多的功率;裂变释能过程同时伴有放射性物质产生;生产过程中会产生大量放射性废料.因此,从核电发展的初期开始,核能界就始终把安全问题置于首位,精益求精和完美核电厂的安全工程和技巧系统以及安全治理体系.核电厂的设计、建造和运行,采取纵深防备的准则,从设备上和措施上供给多档次的重叠维护,确保放射性物质能有效地容纳起来不发生泄露.作为核电厂畸形运行的副产品是产生大量的放射性物质.压水堆核电厂为避免放射性物质外逸设置了四道屏障:裂变产生的放射性物质90%滞留于燃料芯块中;密封的燃料包壳;牢固的压力容器和密闭的回路系统;能蒙受内压的安全壳.核电厂产生的放射性气体排放前先经过衰变或用活性炭吸附,到达容许尺度后才由高空烟囱排至大气;放射性液体在排放前经过衰变,处理除去放射性或者稀释到无害水平才许可排放到湖泊、河流或大陆中去.正常运行的核电厂的气体和液体排出物对环境和公众的影响是稍微的.核电厂的运行安全目的见表1-1.迄今,核安全就世界范畴而言已坚持在一个较高的程度上,其事故率远远低于其他能源行业. WP}ixcq#
表1-1 核电厂的运行安全目标 WP}ixcq#
风险概率 WP}ixcq#
堆芯熔化概率 WP}ixcq#
大量释放放射性概率 WP}ixcq#
运行中核电厂 WP}ixcq#
10-4/(堆.年) WP}ixcq#
10-5/(堆.年) WP}ixcq#
新建核电厂 WP}ixcq#
10-5/(堆.年) WP}ixcq#
10-6/(堆.年) WP}ixcq#
应该强调,事故是人类运动的一种不可防止的特征.寰球50年的核电实际证实,固然核能是一种干净、危险概率很低并具有辽阔发展远景的能源,只管采取了一系列周密的安全防护措施,也仅可降低核事故发生的概率和事故后果危害的程度,而不能完整消除事故、甚至严峻事故的发生.因此,对于核安全总目标"在核设施中树立和保持预防辐射危害的有效防护,以掩护个人、社会和环境免受侵害"来说,制定应急规划并在一旦发生事故时及时采取行为以减缓事故效果,massage beijing,是实现这一总目标所不可缺乏的措施.以下主要探讨核电厂释放或可能释放放射性核素到环境中、足以影响公众健康的事件.核事故时释放的放射性核素组份庞杂,其中所占份额大而且具重要放射生物学意义的核素是放射性碘.适量放射性碘进入体内后主要浓集在甲状腺,影响甲状腺性能,并可能导致甲状腺癌增添的危险. WP}ixcq#
1.2核事故情况下放射性碘的释放 WP}ixcq#
1.2.1放射性物质的释放途径 WP}ixcq#
放射性物质的大量释放可能是由堆芯熔化事故引起的、也可能不波及堆芯熔化事故或是乏燃料储存事故而引起的.如果反应堆的冷却水供给中止,就会发生堆芯熔化事故.这样的事故特别严重,因为它会使包括在辐照燃料中的放射性物质释放出来.在堆芯熔化事故中,放射性物质从堆芯释放到外界大气中,可能通过三种根本途径: WP}ixcq#
(1) 直接从反应堆压力容器内部,通过穿透安全壳壁的导管而直接进入大气,或通过帮助厂进入大气; WP}ixcq#
(2) 从反应堆压力容器进入安全厂房,而后直接进入大气,或通过相邻的修筑物进入大气; WP}ixcq#
(3) 因为融化堆芯熔透保险壳厂房地板,而使喷射性物资通过四周泥土进入大气中. WP}ixcq#
从事故开始后至反应堆堆芯开始熔化以前,将呈现15分钟至12小时不等的时间延迟.一旦堆芯熔化开端进行,就存在发生向大气释放放射性物质的可能性,然而可能要在最长达一天以后才会发生.当堆芯熔化停止,熔化的堆芯坍塌到反应堆压力容器的底座.接着熔穿压力容器的底壁.这代表事故发展过程中的一个"危机点".在这个"危机点"上,有好几种景象 m 尤其是蒸汽爆炸、高压熔化喷射和氢气爆炸 m 均可能导致平安壳的敏捷损坏.如果发生了这种情形就会发生宏大的而又迅速暴发的事故释放.如果在这个"危机期"之前或期间不发生释放,则在接下来的若干小时里不大可能发生伟大的释放事故.一旦开始发生释放,可能持续不到一个小时,或者兴许要持续几天.在释放期间,释放的成分和数目可能发生变更.例如,可能涌现释放率骤增.在初始事故发生后,某些潜在的释放可能持续几周.在反应堆堆芯中存在很多不同的放射性物质,放射性烟羽能从安全壳厂房或附近建造物中释放.在某些情况下,烟羽中含有大批的热量,因为它本身的浮力而升高.这样烟羽可能持续释放数小时,也可能只是比拟短暂喷发的一股烟团.风将放射性烟羽载运到阔别核电厂的处所.当烟羽从核电厂迁徙到较远间隔后,其放射性浓度通常都会下降. WP}ixcq#
1.2.2 释放的放射性核素种类 WP}ixcq#
不同类型的核设施发惹事故时,向周围环境释放的放射性核素的品种也不同.表1-2列举了不同类型核事故释放的典范放射性核素.铀矿山和核燃料加工厂发生事故时,向环境释放的主要是天然放射性核素,如天然铀、Ra-226、氡及其子体核素;而反应堆、核电厂则以裂变产物、锕系元素(U-238俘获中子构成的超铀元素)和活化产物为主;核燃料后处理厂既有裂变产物及活化产物,也有更具伤害性的钚等超铀核素. WP}ixcq#
裂变产物是重核裂变进程产生的子体,裂变产物中包括近40种元素,shanghai masseuse,约200种不同的核素.质量数为85~105及130~150之间的核素产额较高.绝大局部核素是放射性的,衰变子核也往往是放射性的.运行一段时间当前,堆内存在的核素已有千种. WP}ixcq#
应急中首先须要留神的是那些易于向环境释放,对公众造成较大剂量累赘、危害大的核素.由反应堆向环境释放过程包括穿透燃料包壳、主系统压力边界和安全壳等过程.因而比较重要的核素是产额较高、中等半衰期、辐射生物学效应比较显明、气态或易挥发的核素.反应堆发生重大事故时,堆内的放射性核素最轻易释放到环境中的是核燃料(U-235、Pu-239)的各种气态裂变产物(Kr、Xe的同位素)和在较低温度就易升华的碘,其次是熔点较低的核素(Cs-134、Cs-137、Te-132);熔点高的核素(如Zr-95、Sr-89、Sr-90、Ce-141、Ce-144)的释出率较低.核反应堆事故时释放到环境中的放射性元素诚然良多,但对公众造成内、外照射剂量的主要有贡献的核素是Cs-137、Cs-134和I-131,其他放射性核素的剂量贡献要少得多.成果剖析所关怀的主要核素只有十几种,其特征见表1-3. WP}ixcq#
表1-2不同类型核事故释放的典型放射性核素 WP}ixcq#
核事故类型 WP}ixcq#
重要的放射性核素 WP}ixcq#
第一天a) WP}ixcq#
第一周b) WP}ixcq#
长期 WP}ixcq#
安全壳生效或不失效的反应堆堆芯熔化事故 WP}ixcq#
Y-90,Sr-91,Y-93, Nb-96,Zr-90,Mo-99,Rh-105,Pd-109,Ag-111,Pd-112,Cd-115,Sn-121,Sn-125,Sb-126,I-131,I-132,Te-131m,Te-132,I-133,I-135,La-140,Pr-142,Ce-143,Pr-143,Ba-146,Nd-147,Pm-149,Pm-151,Eu-152m,Sm-153,Sm-156,Eu-157,Np-239 WP}ixcq#
Rh-86,Sr-89,Y-90,Y-91,Nb-95,Zr-95,Nb-96,Mo-99,Tb-160,Ru-103,Rh-105,Ag-111,Pd-112,Cd-115,Cd-115m,Sn-121,Sb-124,Sn-125,Sb-127,I-131,Te-131m,Te-132,I-133,Cs-136,Ba-140,La-140,Ce-141,Ce-143,Pr-143,Nd-147,Pm-149,Pm-151,Sm-153,Np-239 WP}ixcq#
H-3,Sr-89,Sr-90,Y-91,massage shanghai,Nb-93m,Nb-95,Ru-103,Ru-106,Ag-110m,Cd-113m,Cd-115m,Sn-121m,Sn-123,Sb-124,Sb-125,I-129,Cs-134,Cs-137,Ce-141,Ce-144,Pm-147,Tb-160,Pu-238,Pu-239,Pu-240,Am-241,Pu-241,Cm-242,Pu-242,Am-243,Cm244 WP}ixcq#
拥有粒子密封外壳的堆芯熔化事故 WP}ixcq#
H-3,Rb-88,Sr-89,Sr-90,Y-90,Sr-91,Y-91,Ru-103,Ru-105,Ru-106,I-121,I-123,I-132,I-134,I-135,Cs-136,Cs-138,Cs-139,Ba-139,Ba-140,La-140 WP}ixcq#
H-3,Sr-89,Sr-90,Ru-103,Ru-105,Ru-106,I-131,I-133,Ba-140,La-140 WP}ixcq#
H-3,Sr-89,Sr-90,Tc-99,Ru-103,Ru-106,I-129,I-131,Cs-137 WP}ixcq#
核燃料后处置厂意外开释事变 WP}ixcq#
Sr-90,Nb-95,Zr-95,Tc-99,Ru-103,Ru-106,I-129,I-131,Cs-134,Cs-137,Ce-141,Ce-144,Pu-238,Pu-239,Pu-240,Am-241,Pu-241,Cm-242,Pu-242,Am-243,Cm-244 WP}ixcq#
钚燃料制作厂意外释放事故 WP}ixcq#
Pu-238,Pu-239,Pu-240,Am-241,Pu-241,Pu-242 WP}ixcq#
a)放射性核素的半衰期在6 h以上. WP}ixcq#
b)放射性核素的半衰期在1 d以上. WP}ixcq#
表1-3 重要的16种裂变产物特点 WP}ixcq#
裂变产物种类 WP}ixcq#
核素 WP}ixcq#
半衰期 WP}ixcq#
每兆瓦活度(TBq.MW-1) WP}ixcq#
辐射类型 WP}ixcq#
惰性气体 WP}ixcq#
Kr-85 WP}ixcq#
10.8a WP}ixcq#
7.1 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Kr-85m WP}ixcq#
4.4h WP}ixcq#
350 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Kr-88 WP}ixcq#
2.8h WP}ixcq#
830 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Xe-133 WP}ixcq#
5.3h WP}ixcq#
1940 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Xe-135 WP}ixcq#
9.2h WP}ixcq#
410 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
挥发性元素 WP}ixcq#
I-131 WP}ixcq#
8.02d WP}ixcq#
940 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
I-132 WP}ixcq#
2.3h WP}ixcq#
1400 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
I-133 WP}ixcq#
20.8h WP}ixcq#
1900 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
I-135 WP}ixcq#
6.57h WP}ixcq#
1800 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Te-132 WP}ixcq#
3.3d WP}ixcq#
1400 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Cs-134 WP}ixcq#
2.1a WP}ixcq#
140 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Cs-137 WP}ixcq#
30.1a WP}ixcq#
70 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
其余元素 WP}ixcq#
Sr-90 WP}ixcq#
28.1a WP}ixcq#
52 WP}ixcq#
b WP}ixcq#
Ru-106 WP}ixcq#
1.0a WP}ixcq#
310 WP}ixcq#
b WP}ixcq#
Ba-140 WP}ixcq#
12.8d WP}ixcq#
1800 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
Ce-144 WP}ixcq#
284d WP}ixcq#
990 WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
1.2.3 放射性碘 WP}ixcq#
碘是存在金属光泽的紫玄色结晶,易溶于有机溶剂,在水中的溶解度很小,但可溶于含有碘化钾的水溶液中.单质碘(I2)及许多碘化物在常温下有升华的特征.碘具备典型的非金属性质,化学性质较活跃,是一种氧化还原剂.易与许多元素发生反应,天生碘化物和一系列含氧酸及其盐类. WP}ixcq#
例如,单质碘在强氧化剂(如浓硝酸)作用下,可进一步氧化成碘酸(HIO3);在还原剂(如亚硫酸氢钠)作用下,能还原为碘离子(I-).碘的盐类主要有两类,一种是碘化物;另一种是由碘酸(HIO3)所生成的盐类,其中NaIO3和KIO3可溶性的,AgIO3和Ba(IO3)2等难堪溶性的.碘酸及其可溶性盐类在还原剂作用下,易被还原为游离碘,它遇热易分解.碘的原子序数是53,属元素周期表中Ⅶ族卤族元素,共有27种同位素,即I-115~I-141,I-127是其中独一的稳固性同位素. WP}ixcq#
在运行的反应堆中产生的放射性碘同位素有12种,其辐射特征见表1-4.当U-235热中子裂变能源反应堆运行3年之后,堆内放射性碘的"饱和"含量如表1-3所示. WP}ixcq#
表1-4 在运行的反应堆中产生的放射性碘同位素 WP}ixcq#
品质数 WP}ixcq#
物理半衰期 WP}ixcq#
主要辐射类型 WP}ixcq#
129 WP}ixcq#
1.61E+7 a WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
131 WP}ixcq#
8.02 d WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
132 WP}ixcq#
2.3 h WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
133 WP}ixcq#
20.8 h WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
134 WP}ixcq#
52.5 m WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
135 WP}ixcq#
6.57 h WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
136 WP}ixcq#
83.4 s WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
137 WP}ixcq#
24.5 s WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
138 WP}ixcq#
6.49 s WP}ixcq#
b WP}ixcq#
139 WP}ixcq#
2.28 s WP}ixcq#
b WP}ixcq#
140 WP}ixcq#
0.86 s WP}ixcq#
b,g WP}ixcq#
141 WP}ixcq#
0.43 s WP}ixcq#
b WP}ixcq#
I-136~I-141的半衰期很短,在从反应堆释出过程中简直全体衰变;I-129的半衰期太长、裂变产额和b粒子的能量又低,对公众基础不形成危害;主要的放射性碘同位素是I-131~I-135,尤以I-131为主,因为它是核电厂事故后早期环境中放射性碘的主要成分,其释放量一直被用作度量事故严重程度的标准.结合国原子辐射效应迷信委员会(UNSCEAR)2000年讲演书估算了切尔诺贝利核电站事故中放射性碘和Te-132的总释出量,见表1-5,从该表可以看到,各短寿命的放射性碘和Te-132的释出量显著低于I-131.这是由于大多数的短寿命的放射性碘都在反应堆中发生了衰变,而未被释出的事实所致. WP}ixcq#
表1-5 切尔诺贝利事故中放射性碘和Te-132的总释出量[UNSCEAR,2000] WP}ixcq#
放射性核素 WP}ixcq#
事故产生时反映堆芯中的贮有量(PBq) WP}ixcq#
所释出的活度(PBq) WP}ixcq#
I-131 WP}ixcq#
3200 WP}ixcq#
1760 WP}ixcq#
Te-132 WP}ixcq#
4200 WP}ixcq#
1040 WP}ixcq#
I-132a) WP}ixcq#
4200 WP}ixcq#
1040 WP}ixcq#
I-133 WP}ixcq#
4800 WP}ixcq#
910 WP}ixcq#
I-134 WP}ixcq#
2050 WP}ixcq#
25 WP}ixcq#
I-135 WP}ixcq#
2900 WP}ixcq#
250 WP}ixcq#
a) I-132是Te-132的衰变产物,被认为与Te-132保持放射性均衡. WP}ixcq#
环境中放射性碘能够气态、液态或固态存在,主要呈气态或碘蒸气,约占核反应堆释放量的10 %~90 %.日本等国度探测到切尔诺贝利事故释放到大气中放射性碘的组成为:粒子状态10 %~30 %,有机或无机碘化物60 %~80 %,元素碘小于10 %.放射性碘在环境中存在化学情势主要是I-和I2存在,大概1/3~1/2呈IO3-和IO4-存在. WP}ixcq#
1.3 核反应堆事故对人员的照射来源和途径 WP}ixcq#
在反应堆事故中,人群受到辐射迫害的程度,取决于下列因素:反应堆中各种放射性核素的存量及其释放的份额;释放量大小和烟羽抬升水平;事故发生时的景象前提;节令;居民离反应堆的距离;修建物类型;人口密度;该地域的农业发展特点;水源;饮食习惯和人群的养分状况;以及应急响应举动的效力.个别可将核事故全程分为早期、中期和晚期(也称恢复期)三个接踵的阶段.这种划分对于制订应急打算和采取相应的防护办法有实际意思.因为各阶段特点、主要辐射来源和照射途径不同,需采用的对策也不全雷同. WP}ixcq#
(1)早期:从有严峻的放射性物质释放预兆(确认有可能使厂区外公众受到照射)时起,到释放开始后的最初几小时. WP}ixcq#
(2)中期:从放射性物质开始释放后的最初几小时到1天或几天;普通以为,此时从核设施释放的放射性物质大部门已进入大气,且主要部分已沉积于地面. WP}ixcq#
(3)晚期:此期可能连续较长时光,escort shanghai,由事故后的几周密多少年甚至更长,这取决于释放特色和释放量.核事故发生的辐射照射,可有多种起源和途径.表1-6列出了核反响堆事故时对职员的重要照耀来源跟门路.在事故的不同阶段,大众受照射的主要来源和道路也有差异. WP}ixcq#
表1-6核反应堆事故时对人员的主要照射来源和途径 WP}ixcq#
途径 WP}ixcq#
来源 WP}ixcq#
事故阶段 WP}ixcq#
外照射 WP}ixcq#
核设施自身 WP}ixcq#
烟羽中的放射性核素 WP}ixcq#
沉积于地面的放射性核素 WP}ixcq#
沉积于衣服和体表上的放射性核素 WP}ixcq#
早期 WP}ixcq#
早期,中期(释放时间长时) WP}ixcq#
早期,中期,晚期 WP}ixcq#
早期,中期 WP}ixcq#
内照射 WP}ixcq#
吸入烟羽中的放射性核素 WP}ixcq#
吸入再悬浮的放射性核素 WP}ixcq#
食入放射性核素传染的食物和水 WP}ixcq#
通过皮肤及伤口的吸收 WP}ixcq#
早期,中期(释放时间长时) WP}ixcq#
中期,晚期 WP}ixcq#
中期,晚期 WP}ixcq#
早期,中期 WP}ixcq#
在事故早期,外照射主要来自气载的或沉积于地面的发射g射线的放射性核素的照射,但也可能包含沉积于皮肤或衣物上的发射b射线的放射性核素对皮肤的照射;短期内的内照射占安排位置的是吸入气载放射性物质,这些核素中,短寿命放射性碘同位素对核电厂事故特殊主要;食入途径必需加以斟酌,由于污染了确当地出产或花费的食品可能对比射产生明显奉献.在事故中期,主要是地面沉积的放射性核素外照射以及来自食品和水的内照射.事故后期的主要照射途径是受污染的食品和水引起的内照射. WP}ixcq#
1.4 放射性碘内污染的途径 WP}ixcq#
在核反应堆发生重大事故,大量放射性物质释放到大气中的情况下,放射性碘可从四种途径对人群产生照射:污染空气的吸入、污染食品和水的食入、经皮肤接收和沉积的放射碘的外照射.但正常认为,吸入污染的空气和食入污染的食品及牛奶(饮水)是最重要的照射途径,皮肤吸收和外照射是很次要的.放射性碘进入人体的途径,主要是随饮食被摄入,其次是随受污染的空气被吸入,诗词常识(转),后者只发生于放射性烟羽通过期期.切尔诺贝利核电站事故后,I-131造成对人体照射的主要途径是在事故发生之后的最初数天内人食入了沉积有必定数量该核素的多叶蔬菜,或者通过奶牛或山羊食入沉积有该核素的牧草后,人又饮用了它们受到污染的奶而造成的该核素向人体内的转移. WP}ixcq#
事故后第1年内对公众甲状腺剂量当量的贡献,放射性碘通过食入途径所致的占70%以上,通过吸入途径所致的,massage in shanghai,即便在空气污染较重的北欧地区,也不外占20~50%.含放射性碘的牛奶或羊奶是人们摄入放射性碘的主要来源.奶牛一次摄入含I-131饲料后,每升奶中的I-131含量可达摄入量的0.4%~1.3%.在奶牛多日摄入含I-131饲料的情况下,逐日奶中的I-131含量约为每日摄入量的0.4%~1%.奶牛摄入早期裂变产物之后,12天里分泌的牛奶约含摄入碘量的12.8%.奶牛摄入I-131后,随奶分泌的I-131大部分见于最初几天,一般约占摄入量的2%~28%.奶制品的碘含量比原奶少得多.如凝乳、奶渣中的碘含量只有原奶中含量的1/6和1/4. 牛、羊、猪和鸡蛋也是人们摄入放射性碘的来源. WP}ixcq#
畜生吃入早期裂变产物后,经由9天和12天,肌肉中的I-131含量分辨为摄入量的4t10-6和4t10-7.鸡蛋中的I-131含量是其摄入量的10-3.水活泼植物对碘有很高的浓集才能,假如自然水体受到污染,则其中的食用动动物也可能成为公家食入放射性碘的来源.
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