Радиоактивных индикаторов

Источниками электроэнергии являются тепловые (ТЭС) или гидравлические (ГЭС) электрические станции, электрическая энергия на которых вырабатывается синхронными генераторами трехфазного тока. Последние приводятся в движение соответственно паровыми и гидравлическими турбинами. На тепловых электростанциях происходит преобразование тепловой энергии при сгорании угля, газа и т. д. На атомных электростанциях тепловая энергия есть результат расщепления атомов урана или других радиоактивных элементов в атомных реакторах. Гидротурбины используют энергию падающей воды.

Изложены основы геохимии и минералогии урана, тория и редких металлов. В основу учебника положен курс лекций по геохимии и минералогии редких и радиоактивных элементов, читаемых авторами в Московском геологоразведочном институте.

Аварийность оборудования на АЭС никак не выше, чем на обычных электростанциях. Однако последствия некоторых аварий, сопровождающихся выбросом радиоактивных элементов (теплоносителя, радиоактивных газов, продуктов разрушения тепловыделяющих элементов), могут быть весьма тяжелыми. Поэтому в последние годы большое внимание уделялось созданию такой конструкции реактора и схемы контура теплоносителя, при которых выброс радиоактивных веществ полностью исключен (АСТ-500 относится к первому поколению таких установок).

Радиоактивные газовые и аэрозольные отходы, образующиеся при работе АЭС, подвергаются специальной очистке и дезактивации перед выбросом их в окружающую среду. При нормальной работе АЭС с любым типом реакторов суммарная активность газовых выбросов составляет порядка сотен кюри в сутки. Однако в аварийных ситуациях количество радиоактивных газов и аэрозолей может существенно возрасти и представлять серьезную опасность. Для очистки и уменьшения радиоактивных выбросов предусматриваются специальные сооружения и установки. Так, в частности, для уменьшения количества короткоживущих радиоактивных элементов [131J, 133J, 133Xe,

На планете имеются значительные запасы геотермальной энергии. Эта энергия практически неисчерпаема и ее использование весьма перспективно. Земля непрерывно отдает в мировое пространство теплоту, которая постоянно восполняется за счет распада радиоактивных элементов.

В связи с чернобыльской аварией, которая хотя и является очень крупной и тяжелой, но отнюдь не приостанавливающей дальнейшее развитие атомной энергетики в СССР, разрабатывается ряд международных мер для предотвращения аварий и уменьшения их возможных последствий. К таким мерам относится разработка механизмов для своевременного оповещения о выбросах радиоактивных элементов за пределы национальной территории, получение информации об уровне радиоактивности в странах, возможных дополнительных технических мерах на ядерных установках.

Показатели загрязнений окружающей среды станциями различного типа мощностью по 1 ГВт каждая показаны на 5.5, где выбросы в атмосферу газов и золы приведены в т/сут, а активность радиоактивных элементов в с^1. Станции, работающие на угле, потребляют его в больших количествах и больше всего выбрасывают загрязняющих атмосферу веществ. Выбросы в атмосферу зависят от качества угля. Приведенные на рисунке характеристики соответствуют углю средней калорийности. Знак вопроса на 5.5 расшифровывается в зависимости от решения проблемы радиоактивных отходов. Иногда радиоактивные отходы в специальных контейнерах опускаются на дно морей и океанов. В этом случае, однако, не исключается полностью опасность заражения воды. Поэтому выбросы радиоактивных отходов в моря и океаны вызывают резкие протесты со стороны стран, расположенных на побережье.

Для получения мощностей порядка сотен ватт и нескольких кВт за рубежом применяют термоэлектрогенераторы, в которых тепловая энергия получается за счет распада искусственных радиоактивных элементов (плутония — 238 со временем полураспада 89 лет и стронция — 90). Эти источники опасны в эксплуатации из-за их радиоактивности и токсичности.

На планете имеются значительные запасы энергии в виде тепла земных недр. Энергия глубинного тепла Земли практически неисчерпаема, и ее использование весьма перспективно. Земля непрерывно отдает в мировое пространство тепло, которое постоянно восполняется за счет распада радиоактивных элементов.

Объемы загрязнений тепловыми электростанциями окружающей среды и вид загрязнений зависят от типа и мощности станций. На 2.5 приведены показатели загрязнений окружающей среды станциями различного типа мощностью по 1 ГВт каждая. Выбрось! в атмосферу газов и золы даны па рисунке в тоннах в сутки, а активность радиоактивных элементов в секундах в минус первой степени. Станции, работающие па угле, потребляют его в больших количествах и больше всего выбрасывают загрязняющих атмосферу веществ. Выбросы в атмосферу зависят от качества угля. Приведенные на рисунке характеристики соответствуют углю средней калорийности.

Спустя несколько лет после открытия Беккереля многие ученые стали рассматривать атом как потенциальный, практически неисчерпаемый источник энергии, хотя и не располагали достаточными знаниями о ее природе. В это время Резерфорд говорил, что если когда-нибудь удастся осуществить контроль над скоростью распада радиоактивных элементов, то это позволит получить колоссальный источник энергии в форме небольшого сгустка материи.

с применением радиоактивных индикаторов ............

Эти и ряд других методов страдают существенными недостатками. Измерительные инструменты не могут дать необходимой точности, а взвешивание при изучении износа металлов приводит к ряду недоразумений из-за переноса металла. Кроме того, во всех случаях требуется остановка и разборка машин. Все эти недостатки при использовании радиоактивных изотопов устраняются. Метод радиоактивных индикаторов или, как его называют, «метод меченых атомов» приобрел совершенно новое небывалое значение (более подробно вся совокупность технических и экономических вопросов применительно к отдельным направлениям использования радиоактивных изотопов рассматривается в гл. IV и V).

Очевидным достоинством метода радиоактивных индикаторов в данном случае является то, что полученные замеры весьма последовательны и не имеют заметного разброса, в то время как при микрометрическом методе ясно виден разброс точек. Кроме того, микрометрический метод на получение даже незначительного числа точек требует довольно большого времени, обязательного съема резца, что может быть исключено при радиометрическом методе, когда измерение может быть проведено в каждый данный момент резания.

Отличие этих исследований состоит в том, что метод радиоактивных индикаторов позволяет провести исследования с очень большой точностью, получить большое 'число замеров при затрате очень малого времени, измеряемого минутами, и с минимальным расходом как режущего инструмента, так и обрабатываемого материала. :

Аналогичные выводы получены и в исследованиях с использованием радиоактивных индикаторов.

Для сопоставления затрат на проведение исследования методом радиоактивных индикаторов и микрометрическим методом проведем расчет расхода металла на каждый опыт по-уравнению

Был также проведен расчет потребного количества металла на построение диаграммы v — Т с использованием радиоактивных индикаторов.

Таким образом, .общий расход металла на составление диаграммы v—Т методом радиоактивных индикаторов составит -1,6кг. ' '

Машинное время при микрометрическом методе составляет 160 мин, а при методе радиоактивных индикаторов всего 3,2 мин.

В результате проведенных расчетов можно сделать вывод, что по расходу металла метод радиоактивных индикаторов примерно в 66 раз более экономичен, чем микрометрический метод. Кроме того, на проведение исследований этим методом требуется в 50 раз меньше рабочего времени.

Так, например, при проведении-во ВНИИ исследования влияния термообработки на режущие свойства резцов из стали Р9 и стали Р18, при обработке стали 45 удалось сократить затраты на проведение исследования благодаря применению метода радиоактивных индикаторов на 0,25 тыс. руб.