Технологии ядерного цикла: Рабочая программа дисциплины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОФИЗИКИ

Одобрено на заседании кафедры биофизики Зав. кафедрой биофизики В.А. Кратасюк______________ «___»____________________2002 г.

Программа составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по специальности 010400 «Физика» специализации 010432 «Физическая экология»

УДК 577.3.001.57 Автор-составитель: В.Г. Хижняк

ТЕХНОЛОГИИ ЯДЕРНОГО ЦИКЛА Рабочая программа дисциплины для специальности 010400 «Физика» специализации 010432 «Физическая экология» очной формы обучения

Технологии ядерного цикла: Рабоч. программа дисциплины. Красноярск: РИО КрасГУ, 2002. - 12 с. (экспресс-издание). Предназначена для специальностей 0104000 «Физика» специализации 010432 «Физическая экология» очной формы обучения.

 КрасГУ, 2002

Красноярск 2002

2

I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Цель курса – подготовка специалиста, могущего работать по специальности «радиоэкология». Задачи курса – дать сведения о радиоактивности и радионуклидах, видах излучения, общее представление о ядерном топливном цикле, об атомной энергетике, её проблемах, особенностях, о загрязнении природной среды, о факторах, определяющих радиационную обстановку, о понятии доза, действии излучения на организм человека; научить студента проводить некоторые расчёты и вычисления, решать задачи на определение активности, количества радионуклида и т. п. Кроме этого задачами курса являются расширение кругозора, формирование сознательного отношения к атомной энергетике и радиации, формирование личной гражданской позиции. Место курса в системе естественнонаучного образования: При запланированном в 21-м веке развитии атомной энергетики, в том числе с использованием плутония, строительстве новых ядерно- и радиационноопасных объектов, в том числе в Красноярском крае, ввозе зарубежного отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), осуществлении его переработки – любой современный человек должен иметь общее представление об атомной энергетике, знать об опасности радиоактивного излучения, грамотно вести себя в случае радиационной аварии и/или повышении радиационного фона. Специалист-радиоэколог кроме этого может и должен участвовать в пропаганде знаний в области атомной энергетики, в грамотном разъяснении реальной опасности, связанной с радиационной обстановкой, или её отсутствии, а также в ликвидации последствий радиационной аварии, уметь оценивать радиационную обстановку, производить соответствующие расчёты и делать выводы. Дипломированный специалист в области радиоэкологии должен уметь самостоятельно оценивать (определять) радиационную обстановку, измерять гамма-фон, брать пробы воздуха, воды, почвы и т. п., производить соответствующие анализы, измерения активности и делать расчёты. Требования к уровню освоения содержания курса – для студентов 4-го курса – сдача зачёта.

1. Вводная часть. Историческая справка: основные вехи, открытия в области радиации, деления ядер, ядерной энергетики. Этапы развития атомной энергетики. 2. Радиоактивность. Радиоактивный распад, деление ядер атомов. Естественные и искусственные радионуклиды (обзор). Активность радионуклида; доза (экспозиционная, поглощённая, эквивалентная и т. д.); гамма-эквивалент; единицы измерения активности. Характеристики излучений. 3. Естественные и искусственные радионуклиды. Перечень, краткая характеристика, в том числе: – естественная природная радиация и техногенно-изменённый природный фон: природный гамма-фон, земное и космическое излучение, естественные радионуклиды-одиночки и радионуклиды естественных радиоактивных рядов (семейств), радон и продукты его распада, породы с повышенным содержанием ЕРН и т. д.; – искусственные радионуклиды, способы их получения, пути образования и появления в природной среде. Источники ионизирующего излучения (ИИИ). 4. Факторы, определяющие радиационную обстановку. Радиационная обстановка в мире, России и Красноярском крае. Основные объекты, определяющие радиационную обстановку в мире, в том числе: основные ядерные центры, предприятия и объекты ядерной энергетики США, Великобритании, Франции, Китая и др. стран; полигоны для испытаний ядерного оружия. Основные объекты, определяющие радиационную обстановку в России, в том числе: предприятия Минатома, полигоны для испытаний ядерного оружия, атомный флот и его базы, ядерное оружие, радиоактивные загрязнения, ядерные центры (научные, производственные) и др. Основные объекты, определяющие радиационную обстановку в Красноярском крае, в том числе: предприятия Минатома, радионуклидное загрязнение в долине Енисея, подземные ядерные взрывы в мирных целях, естественные радионуклиды (радон), медицина и т. д. 5. Ядерные (делящиеся) материалы. Оружейный уран – уран-235. Оружейный плутоний – плутоний-239. Получение. Критическая масса. Цепная реакция. Атомные реакторы. Ядерное оружие. 6. Ядерные топливные циклы: замкнутый и разомкнутый. Военный цикл. Гражданский цикл. Технологическая схема от уранового рудника до могильника РАО. Сравнение, анализ, задачи, плюсы и минусы. Облучённый уран. Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ). Сравнительный анализ.

3

4

Реакторы и радиохимические заводы (РХЗ). «Штатные» выбросы предприятий атомной энергетики. Опыт работы РХЗ в Великобритании, Франции, России. Мировые тенденции. Проблема плутония. Проблемы радиохимических заводов. Основные проблемы атомной энергетики. Завод РТ-2 в Красноярске-26 (Железногорске). Технологическая схема. Экспертиза документации. Аргументы «за» и «против» переработки ОЯТ и строительства завода. Информация об итоговом документе и выводе государственной экологической экспертизы. 7. Подземные ядерные взрывы в технологических (мирных) целях. Цели проведения ПЯВ, заказчики, количество, характеристики; материал заряда, мощность, глубины заложения; подземные полости, продукты деления и т. д. ПЯВ в СССР, Красноярском крае. 8. Радиационные аварии. Вероятностный подход при прогнозировании аварий. Аварии на РХЗ: перечень, причины и оценка наиболее частых и характерных, в том числе ошибки персонала, использование ёмкостей с опасной геометрией, самоподдерживающаяся (самопроизвольная) цепная реакция (СЦР), пожары и др. Аварии на отечественных и зарубежных предприятиях. Крупные аварии 1957 и 1967 г.г. (Челябинск-40), 1993 г. (Томск-7). Чернобыльска трагедия: основные данные и последствия. 9. Действие ионизирующего излучения на биологические объекты. «Горячие» частицы, ионы, радикалы, роль воды и кислорода, перекисные соединения. Различия в действии внешнего и внутреннего облучения; концентрирование радионуклидов в органах. Защита наследственного аппарата организма на репродуктивный период; мутации. К-40, радон и продукты его распада в организме. Три основных эффекта влияния радиации на организм: генетический для наследственных (половых) клеток – рождение детей с генетическими отклонениями; генетический для наследственного аппарата соматических клеток – раковые заболевания; иммунный эффект – ослабление защитных сил, иммунной системы организма. Различие внутреннего и внешнего облучения, опасность внутреннего по сравнению с внешним.

11. Нормы радиационной безопасности (НРБ-96 и др.). Основные санитарные правила (ОСП-72\87 и др.). НРБ: содержание, основные положения, понятия и термины; основные дозовые пределы и допустимые уровни; табличные сведения, комментарии. ОСП: общие требования, ответственность за невыполнение; критерии; лицензирование работ с радиоактивными веществами; требования к организации работ с ИИИ; инструкции; санитарный паспорт; работа с закрытыми и открытыми радионуклидными ИИИ; требования к мерам и средствам индивидуальной защиты и личной гигиены; радиационные аварии, ликвидация последствий, дезактивация. 12. Действующая нормативно-законодательная база Российской Федерации. Законы РФ, Указы Президента, Постановления Правительства РФ, Федеральные и региональные целевые программы: перечень, основные положения, комментарии. Концепция радиационной безопасности населения Красноярского края. Федеральные и региональные надзорные органы, краевые организации, связанные с изучением радиационной обстановки, радиоэкологическим мониторингом и т. п. 13. Международные конференции, совещания, семинары, посвящённые вопросам ядерной энергетики и радиационной безопасности. Краткая информация, основные сообщения. 14. Мировые тенденции развития атомной энергетики. Позиции Американской и Российской сторон по проблемам атомной энергетики (в том числе по переработке ОЯТ, утилизации избытков плутония, использованию МОХ-топлива и др.).. III. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ Итоговый контроль в форме зачета. Вопросы к зачёту

10. Малые дозы радиации. Зависимость «доза – эффект». Пороговое и беспороговое действие радиации. Эффект как функция двух независимых переменных (параметров): суммарной дозы и времени. Эффект Петко. «КПД» интенсивного (кратковременного) и слабоинтенсивного (длительного) облучения.

1. Пробег различных частиц ионизирующего излучения в воздухе и других материалах. Способы (варианты) защиты от разных видов излучения. 2. Радиоактивный распад. Деление ядер. 3. Единицы измерения излучений. Единицы измерения активности. 4. Гамма-эквивалент. Гамма-постоянная. 5. Радиоактивная постоянная (постоянная распада). 6. Радон: происхождение, поступление в жилые помещения, опасность, меры защиты. 7. Качественная сравнительная опасность различных видов ионизирующего излучения. 8. Внешнее и внутреннее облучение организма, сравнительная опасность.

5

6

9. Последствия воздействия ионизирующего излучения (эффекты радиационного воздействия). 10. Сравнительная оценка воздействия на организм интенсивного, но разового, облучения и слабоинтенсивного, но длительного во времени. 11. Понятие дозы. Разновидности доз. Поправочные коэффициенты для учёта разных видов излучения и их влияния на человека. 12. Нормы радиационной безопасности. Основные сведения. 13. Естественная радиация, её составляющие. 14. Естественные радионуклиды. Радиоактивные ряды. 15. Искусственные радионуклиды. Их опасность. 16. Факторы, определяющие радиационную обстановку. 17. Проблемы атомной энергетики. 18. Разновидности излучений, их характеристики. Типовые задачи 1. Рассчитать активность радионуклида при известной его массе. Обратная задача. 2. Рассчитать массу (количество) и активность радионуклида при известной его концентрации в природном объекте. 3. Рассчитать массу (количество) и/или активность гамма-излучающего радионуклида, эквивалентное определённому количеству радия-226. Обратная задача. 4. Каково предельно допустимое содержание радионуклида в каком-либо веществе, материале, если известна его предельно допустимая активность.

8. Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье человека /Под ред. Е. Б. Бурлаковой. – М., 1996. 9. Михеев В., Хижняк В. ГХК: независимый взгляд. – Красноярск, 1998. 10. Ральф Грейб. Эффект Петко: влияние малых доз радиации на людей, животных и деревья. Пер. с англ., – М., 1994. 11. Радиация: Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ., – М.: Мир, 1988. 12. Ядерная энциклопедия. – М., 1996. 13. Яблоков А. В. Атомная мифология. – М.: Наука, 1997. 14. Рихванов Л. П., Рихванова М. М. Введение в радиоэкологию. Учеб. пособие. – Томск, 1994. 15. Моисеев А. А., Иванов В. И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. – М.: Энергоатомиздат, 1990. 16. Положение о службе радиационной безопасности учреждений. 17. Гайсинский М., Адлов Ж. Радиохимический словарь элементов. – М.: Атомиздат, 1968. 18. Коваленко В.В., Холостова З.Г. Введение в прикладную радиоэкологию. – Новосибирск: Наука, Сибирское предприятие РАН, 1998. 19. Глобальная экология. Радиоэкология (цикл лекций для системы переподготовки лиц, принимающих решения). Учеб. пособие. – Красноярск: КГУ, 2002. 20. Концепция радиационной безопасности населения Красноярского края.

Список литературы Основной 1. Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 2. Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87. – М.: Энергоатомиздат, 1988. 3. Нормы радиационной безопасности (НРБ-96). Госкомсанэпиднадзор России. – М., 1996. 4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1. 758-99. Минздрав России, 1999. 5. Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. – М.: Энергоатомиздат, 1991. 6. Джон Гофман. Чернобыльская авария: радиационные последствия для настоящего и будущих поколений, пер. с англ. – Минск: Высш. шк., 1994. 7. Ильинских Н.Н. и др. Мутагенные последствия радиационного загрязнения Сибири. – Томск, 1995.

Дополнительный 1. Булатов В.И. 200 ядерных полигонов. География радиационных катастроф и загрязнений. – Новосибирск: ЦЭРИС, 1993. 2. Булатов В.И. Россия радиоактивная. – Новосибирск: ЦЭРИС, 1996. 3. Булатов В.И. Россия: экология и армия. – Новосибирск: ЦЭРИС., 1999. 4. Положение о лицензировании деятельности в области использования атомной энергии. 5. Суслин В.П. Отдалённые эффекты облучения населения вследствие длительного воздействия малых доз ионизирующей радиации (Оценка радиационного риска). – Новосибирск, 1998. 6. После холодной войны: разоружение, конверсия и безопасность. Сб. докладов 2-й международной радиоэкологической конференции (1994 г.). – Красноярск, 1995. 7. Судьба отработавшего ядерного топлива: проблемы и реальность. Сб. докладов 3-й международной радиоэкологической конференции. – Красноярск, 1996. 8. Ядерные материалы сквозь тусклое стекло. Технические и политические аспекты утилизации плутония и высокообогащённого урана. Аржун Макхиджани, Энни Макхиджани, IEER PRESS. 9. Закутинский Д.И. и др. Справочник по токсикологии радиоактивных изотопов. – М.: Гос. изд-во медиц. Литературы, 1962. 10. Трифонов Д.Н. и др. Учение о периодичности и учение о радиоактивности. Комментированная хронология важнейших событий. – М.: Атомиздат, 1974.

7

8

IV. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА

11. Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье человека /Под редакцией Е. Б. Бурлаковой. Центр экологической политики России. Научный совет по радиобиологии РАН. – М., 1996. 12. Обманы атомной энергии. Ядерная мифология США – от электричества «слишком дешёвого, чтобы его измерять» до реакторов с «внутренне присущей безопасностью». А. Макхиджани, С. Салеска. Отчёт Института исследований энергетики и окружающей среды. – Новосибиррск: Нонпарель, 2000. 13. Кузнецов В. М. Российская атомная энергетика: вчера, сегодня, завтра. Взгляд независимого эксперта. Национальный институт прессы. – М.: Голоспресс, 2000. 14. Сытник К.М. и др. Биосфера, экология, охрана природы (справочное пособие). – Киев: НД, 1987. 15. Химия окружающей среды /Под ред. Дж. О. М. Бокриса, пер. с англ. – М.: Химия, 1982. 16. Законы Российской Федерации: – О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения; – Об охране окружающей природной среды; – Об использовании атомной энергии; – О радиационной безопасности населения; – О государственной политике в области обращения с радиоактивными отходами (проект); – О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС. 17. Указы Президента Российской Федерации: – О государственной поддержке структурной перестройки и конверсии атомной промышленности в г. Железногорске Красноярского края; – О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития; – О дополнительных мерах по усилению контроля за выполнением требований экологической безопасности при переработке отработавшего ядерного топлива; – О Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию. 18. Постановления Правительства Российской Федерации: – О Единой государственной автоматизированной системе контроля радиационной обстановки (ЕГАСКРО) на территории Российской Федерации; – О мерах по социальной защите населения, проживающего на территориях, прилегающих к объектам атомной энергетики; – О распространении действия Постановления Правительства РФ от 15 октября 1992 г. N 763 «О мерах по социальной защите населения, проживающего на территориях, прилегающих к объектам атомной энергетики» на население, проживающее на территориях, прилегающих к атомным станциям, расположенным на ... Горно-химическом комбинате в г. Красноярск26»;

– О создании Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ); – Об утверждении Порядка приёма для последующей переработки на российских предприятиях отработавшего ядерного топлива зарубежных АЭС и возврата образующихся при его переработке радиоактивных отходов и материалов; – О порядке создания единой государственной системы контроля и учёта индивидуальных доз облучения граждан; 19. Федеральные целевые программы: – Снижение уровня облучения населения России и производственного персонала от природных радиоактивных источников на 1994-1996 годы (Федеральная целевая программа «РАДОН»); – Cоздание Единой государственной автоматизированной системы контроля радиационной обстановки на территории Российской Федерации (ЕГАСКРО); – Обращение с радиоактивными отходами и отработавшими ядерными материалами, их утилизация и захоронение на 1996-2005 годы; – Реабилитация территорий, загрязнённых при производстве ядерных материалов (проект, подготовленный Минатомом). 20. Программы и документы краевого уровня: – Решение 1-ой Красноярской краевой конференции «Экологическое состояние и природоохранные проблемы Красноярского края»; – Региональная целевая программа снижения уровня облучения населения и производственного персонала Красноярского края от природных источников ионизирующего излучения на 1996-2000 годы (программа «РАДОН»).

9

10

Технологии ядерного цикла

Составитель: Виталий Григорьевич Хижняк

Редактор И.А. Вейсик Корректура автора

Подписано в печать 19.11.2002 Тиражируется на электронных носителях Заказ 178 Дата выхода 26.11.2002 Адрес в Internet: www.lan.krasu.ru/studies/editions.asp Отдел информационных ресурсов управления информатизации КрасГУ 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, ауд. 22-05, e-mail: [email protected] Издательский центр Красноярского государственного университета 660041 г. Красноярск, пр. Свободный, 79, e-mail: [email protected]

11