АЭС-дағы авариялар кезіндегі жергілікті жердегі радияциялық қауіп

Ғылыми жобаның жоспары;

1.Атом электр станциясының жұмысы.

2.АЭС-дағы авариялар кезіндегі  жергілікті жердегі радияциялық  қауіп.

    3.Атом бомбасы және оның құрылысы.

          4.Радиaция, Радиацияның адамға әсері,Радиоактивті заттардан қорғану.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                         

                      Атом электр станциясының жұмысы.

Негiзiнен, атом сөзi көне грек тiлiнде «бөлiнбейтiн» деген мағына бередi. Бiрақ ХХ ғасырда физика ғылымы оның құрамында ондаған жай бөлшектердiң бар екенiн дәлелдедi. Оған оң зарядты атом ядросын құрайтын бiршама ауыр протондар және электр зарядтары мүлде жоқ нейтрондар жатады. Атомдағы барлық бөлшектер iшкi аралық күш арқылы ұсталып тұрады. Соған қарамастан, кейбiр радиоактивтi заттарда, атап айтқанда уран, торий, плутонийда ядроның өздiгiнен баяу ыдырауы жүредi.  Ал, оның сыртқы бөлiгiн басқа атомның бөлшектерi атқылаған кезде ыдырау процесi жылдамдайды. Ол толық ыдыраған кезде iшкi күштер босайды, мұның өзi көп мөлшерде жылу шығаруға ұласады. Осы үдерiстi арнайы реакторда жүргiзiп, тежегiш заттар мен басқа да қондырғылар арқылы бақылауға алса, одан өте көп мөлшерде электр қуатын өндiруге болады. Бұл — ядролық физика ғалымдарының өткен ғасырдың 40-ыншы жылдары тапқан жаңалығы.

 

 Осы теорияның негiзiнде бүгiнге дейiн әлемде барлығы 275 атом электр станциясы салынған. Атап айтқанда, АҚШ-та – 83, Германияда – 25, Францияда – 23, Жапонияда – 21, Ұлыбритания мен Қытайда – 17, Ресейде – 14, Үндiстанда – 8, Испания мен Канадада – 7, Оңтүстiк Кореяда – 6, Украина,  Швейцария және Швецияның әрбiрiнде – 5, Италия мен Тайваньда – 4, Бельгияда – 3, Голландия, Чехия, Пәкiстан, Финляндияда – 2 АЭС бой көтерген. Ал, Аргентина, Армения, Бразилия, Болгария, Венгрия, Иран, Литва, Мексика, Румыния, Словения, Оңтүстiк Африка және Қазақстанның әрбiрiнде осындай бiр-бiр станцияның құрылысы жүргiзiлген. Бiрақ бүгiнде оның 69-ы жабылып, тек 206-сы жұмыс iстеп тұр. Олар әлемде тұтынылатын электр қуатының 40 пайызға жуығын өндiредi.

Қазақстанда 1973 жылы Шевченко АЭС-i iске қосылған. «БН-350» маркалы жалғыз реакторы бар  станция кеңестiк кезеңде 90 МВт\сағат  электр қуатын өндiретiн едi. Бiрақ  пайдалану мерзiмi өттi және жұмыс технологиясы ескiрдi. Сондықтан 1999 жылы оны бiржола жабу туралы шешiм қабылданды.

Бүгiнде Үкiмет атом саласын дамытудың бағдарламасын бекiтiп те қойған. Соған сәйкес жаңа АЭС-тiң құрылысы 2020 жылға қарай аяқталмақ. Қазiрше нысанның қай жерде салынатыны анық емес.

Бiрақ экологтар бұл бағдарламаға табанды түрде қарсылық көрсетуде. «Экофорум» қоғамдық бiрлестiгiнiң төрайымы Қайша Атаханованың пiкiрiнше, уранның қуаттылығы қанша болса, оның зияны да одан кем емес. Атом станциясын сала отырып, мемлекет орасан зор экологиялық зардаптарға кезiгу қаупiн ұлғайта түседi. Оның үстiне, елiмiзде электр қуатына деген зәрулiк соншалықты күштi емес. 

Алайда, ресми деректер Қазақстандағы электр энергиясы тапшылығының жылдық мөлшерi биылдың өзiнде 400 миллион Квт-ны құрап отырғанын көрсетуде. Рас, жылу электр станцияларының санын көбейту арқылы бұл тапшылықты жоюға болады. Алайда, оның да қоршаған ортаға тигiзер зияны аз емес. Одан шығатын түрлi қауiптi химиялық заттар табиғатқа орасан зиян келтiрмек. Ал су электр станцияларын дамыту үшiн бiзде қолайлы өзендердiң саны да шектеулi. Сондықтан бұл саланың да болашағы кемел деп айтуға келмейдi. Бұған дейiн балама қуат көздерiн пайдалану туралы ұсыныстар көп айтылған едi. Бiрақ ғалымдар олардың да зиянсыз еместiгiн алға тартып отыр.

-- Күннiң немесе желдiң  энергиясын пайдалану қауiпсiз  әрi тиiмдi болғанда бүкiл әлем  баяғыда-ақ оны пайдалануға көшетiн  едi. Мысалы, желдiң күшiн пайдаланатын  электр станциялары төмен жиiлiктегi дыбыстарды шығарады. Бұл қоршаған  орта үшiн өте қолайсыз жағдай  тудырады, — дейдi ядролық физика  институтының бас инженерi Дархан  Нақыпов.

Оның ойынша, атом энергиясы қуаттылығы жағынан көмiр мен газдан әлдеқайда жоғары әрi сыртқа аз қалдық шығарады екен. Сондай-ақ, уранның Қазақстанда өндiрiлуi, оның қосымша қаржыны талап етпеуi де бұл саланың артықшылықтарын көбейте түседi.

Сонымен, Қазақстанда энергия тұтыну деңгейi жылдан-жылға артып отырғаны шындық. Сол себептi бейбiт мақсаттағы атомнан бас тарта алмаймыз. Бiрақ бүгiнде осы салада екi үлкен проблема бар. Бiрiншiсi — жұмыс iстеп тұрған АЭС-тердiң қауiпсiздiгiне кепiлдiктiң жоқтығы. Мұны былтыр Жапонияның «Фукусима – 1» АЭС-iндегi апат дәлелдеп бердi. Иә, ол былтыр жұмысы тоқтатылғалы тұрған ескi станция болатын. Бiрақ бұл жаңа АЭС-ы толығымен қауiпсiз дегендi бiлдiрмейдi. Қазiрге дейiн жасалған реакторлардың бiрде-бiреуi зiлзала мен су тасқыны және басқа жойқын апаттар кезiнде өзiнiң  iшiндегi температура мен радиоактивтi сәулелердiң сыртқа шығуы қаупiнен толық қорғалмаған.

Адамзаттың тарихында АЭС-тер орын алған 60-қа тарта iрiлi-ұсақты апаттар белгiлi. Соның салдарынан ондаған мың адам қаза тауып, тек апат кезiнде 3 миллион адам денсаулығын бiржола нашарлатып алды. Жалпы, осы апаттардың салдарынан 4,7 миллион гектар алқап радиация деңгейi жоғары аймақтарға айналған. Осындай қауiптi аймақтарға жақын жерде 23 миллионнан астам адам өмiр сүрiп жатыр.

Екiншi және ең үлкен проблема — АЭС-тан шығатын радиоактивтi қалдықтар. Заманауи ғылым бұл қалдықтарды залалсыздандыру немесе жоюдың тәсiлiн таба алмай отыр. Тек оның сәулелерiн сыртқы ортаға таратпай, сақтаудың түрлi тәсiлдерi белгiлi. Атом энергиясын өндiру арзан болғанымен, оны сақтау өте қымбатқа түседi. Себебi, радиоактивтi бөлшектердiң кейбiрi 25 жылда жойылса, ендi бiрi 2400 жылға дейiн белсендi күйiнде қалады.

Елбасы Сеулде өткен ядролық қауiпсiздiк бойынша жаһандық саммитте атом энергетикасын дамытудың негiзгi үш қағидасын көрсетiп бердi. «Бiрiншi – әмбебаптық. Бейбiт атомды игеру саласындағы жинақталған халықаралық-құқықтық тәжiрибенi тарату және кодтау қажет. Мұндағы мақсат – ядролық қауiпсiздiктiң заңдық мiндеттi стандарттарын қабылдау. Екiншi – транспаренттiлiк және жеделдiлiк. Ядролық нысандағы кез келген оғаш оқиға туралы толық және жедел ақпарат таратумен қатар, төтенше жағдайда жылдам әрекет етудiң нақты тетiктерiн әзiрлеп, жасау керек. Үшiншi – теңдiк және сенiм. Барлық мемлекеттерге бейбiт ядролық технологияға қолжетiмдiлiктiң тең құқығы, сондай-ақ төменгi байытылған уранның халықаралық банкiнiң кепiлдi қорларын пайдаланудың мүмкiндiгi берiлуi керек», -- дедi Н.Назарбаев. Бұл ұсыныс саммит соңында қабылданған құжаттардың өзегiне айналды.

Қалай десек те,  адамзаттың тағдыры бейбiт атом мен оны қауiпсiз пайдалануға байланысты болып тұр. Онсыз алдағы уақытта алып шаһарлар мен iргелi өндiрiс ошақтары электр қуатынсыз қалуы мүмкiн. Ал АЭС-тердi көбейте берсе, жер бетi оның қалдықтарына көмiлiп қалмақ. Адамзат осы күрделi түйiннiң шешiмiн таба алмай жатқан кезде Италия билiгi 2010 жылы өз территориясындағы 4 АЭС-тiң соңғысын жапты. Бұл елдiң ғалымдары атом энергиясын өндiрудiң қалдықсыз технологиясын жасау жолында еңбектенуде. Оның қаншалықты нәтижелi болары әзiрге белгiсiз.

 

2.1.Радиация  және олардың түрлері

Радиация латын тілінде радиус-сәуле деген сөз.

Радиацияға күннің сәулесі, ғарыштық сәуле, жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәуле шығаруы және жасанды радиоактивті изотоптар жатады.

Галактикалық ғарыш сәулелерінің, құрамында протон ағымдары /85%/,  альфа-бөлшегі, яғни гелий /13-14%/, электрондар және гамма — кванттары бар. Сол сәуле бөлшектерінде энергия өте жоғары. Жердің радиациялық белдеуі сыртқы және ішкі зоналардан тұрады. Ішкі зонасында 40 Мэвтен астам энергиясы бар электрондардан тұрады. Бұл энергия атмосфера қабатынан  өткеннен соң  Жер бетінде байқалады.

Күннің ғарыштық сәулелерінің құрамында протондар  және альфа- бөлшегі бар.

Ғарыштық сәулелері және жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәулеленуі табиғи радиациялық фон құрады. Табиғи радиациялық фон Жер бетіндегі бүкіл тірі жәндіктерге, жануарларға, адамға және өсімдіктерге әсерін тигізеді.Оны зерттейтін ғылым саласын гелиобиология дейді.

Жердің табиғи радиоактивтік заттарының сәуле шығаруы барлық химиялық заттарға байланысты болмайды. Әр түрлі элементтердің табиғи 50 радиоактивті изотобы бар. Көпшілік элементтердің тек біразы ғана радиоактивті. Кейбір химиялық элементтерде тұрақты изотоптар жоқ, олар түгелдей радиоактивті, мысалы, уран, торий, радий, полоний және т.б. Бүлардың атомдарының ядросы өздігінен ыдырап, гамма – кванттық және корпускулярлық сәулеленеді.

Изотоптар деп бірдей қасиеттерімен, бірақ атомдық салмақтары әр түрлі химиялық элементтерді айтады /грекше – изос – бірдей, тең; топос – орын/. Мысалы, уран 235 және уран 238 – изотоптар.

Изотоптар ядрода нейтрондар санының әр түрлі болуына байланысты өзара айырмашылығы бар атомдар. Оларда пратондардың саны бірдей. Мысалы, темір атомының ядросында 26 протон бар, ал нейтрондар саны 54 және 61. Изотоптарда 28/-5426-геден 356126-ге дейін болуы мүмкін.

Атомның және атом ядросысының құрылысын анықтап, зерттеу ядролық құбылыстар заңын ашып, ядролық реакцияларды жүргізіп, жасанды радиоактивтік изотоптар алуға мүмкіндік берді.

Ядродағы құбылыстық айналымды зерттеу атом ядросының тау-сылмас энергия бұлағы екенін көрсетті. Бұл энергия ядролық реакция кезінде ядролық сәлелену бөлініп отырады.

Ең алғаш 1942 жылдың  желтоқсан айының 2 күні өту құбылысын басқаруға мүмкіндігі  бар тізбектелген реакция алынды. Бұл күні атақты физик Энрико Ферми жасап шығарған бірінші ядролық реактор өзінің жұ-мысын бастады. Осы күннен атом  энергиясын бейбітшілік және соғыс мақсатында практикалық қолдану басталды.

Физика оқымыстылары және инженерлер атом  энергиясын пайдала-нуды зерттеп ұсынғандығы мақсатты — қазба отын түрімен бәсекелесуге қабілетті қауіпсіз және сенімді энергия көзін жасау болды.

Ядролық реакторды қолдану арқылы кез келген  химиялық элементтің және Жер қабатында жоқ элементтердің изотобын жасау мүмкін болды.

Жасанды радиоактивтік изотоп биологияда және медицинада жиі қол-данылады. Оны қолдану тәсілдерін изотоптық тәсіл изотопный метод және таңбаланған атомдар тәсілі метод меченых атомовдеп атайды.

Иондық сәуленленудің биологиялық маңызы өте жоғары.

2.2. Иондық сәулелену деген не  және қалай пайда болады?

Жылдам ұшатын атом бөлшектері өзінің жолында тұрған молеку-лалардан және атомдардан өтерде олармен соқтығысадыяғни электрлік қатынасқа түседі. Осының әсерінен ол өзінің энергиясын жұмсап, жыл-дамдығын баяулатады. Оның энергиясын сіңірген орталықта иондар және қозуға түскен. Молекулалар пайда болады. Сәулеленудің бәріне сай қасиет- иондану эффектісін –иондық сәулелену дейді.

Иондану    эффектісі- Зарядталған бөлшектердің   /бета және альфа-бөлшегі, протондар/ ұшып бара жатқанда олардың өтетін затының атом немесе молекула қабығындағы  электронмен электрлік қатынасқа түсуі.

Осының нәтижесінде атоммен немесе молекуламен қатынаста болатын бұл электронның байланысы үзіледі.  Құбылысқа түскен атом немесе молекула электронын жоғалтады, одан соң ол оң зарядты ионға айналады. Атомның қабығынан үзілген электрон ұшып бара жатып, жолында кездескен молекулалардың және атомдардың ионданған түріне айналуына әсерін тигізіп отырады. Ұшып бара жатқан бөлшектің кинетикалық энергиясы таусылғанша және бейтарапты молекулаға қосылып теріс зарядты түріне айналғанша бұл құбылыс өте береді. Энергияны немен өлшейді? Ядролық физикада энергияны электронвольтпен Эв және мұның туындысы: мыңдаған электронвольт Кэв және миллиондаған электронвольт Мэвмөлшерімен өлшейді.

Рентген және гамма сәулелерінен энергияның қоюлануы сгусток түрінде  бөлініп отыруын олардың кванттар фотондар  түрінде сәулеленуі  деп атайды. Мысалы, күннің күлгін сәулесінің квант энергиясы электронвльтпен өлшегенде 3 эв–ке тең, диагностикалық мақсатта медицинада қолданылатын рентген сәулесінің квант энергиясы 30000 эв. Толқынның ұзындығы азайса оның квант энергиясы көбейеді. Ауасы сиретілген кеңістікте энергияға байланысты болмай – ақ рентген және гамма – сәулелерінің кванты жарықтың жылдамдығындай /299790 км/сек/ жылдамдықпен тарайды.

Рентген және гамма – сәулелерінің физикалық қасиеттерінің (денеден жылдам өткізгіштігі) бірден болуы, олардың биологияда және медицинада жиі қолданылуының себебі.

2.3.Иондық  сәәулеленудің топтары

Иондық сәулеленудің барлық түрлерін екі топқа бөлуге болады: электромагниттік сәулелену және корпускулярлық сәулелену.

Электромагниттік сәулеленуге рентген және гамма — сәулелері жатады, ал корпускулярлық сәулеленуге әр түрлі ядролық бөлшектер жатады. Күн – рентген сәулелерін шығарып отыратын бұлақ. Бұл сәулелер Жердің үстіңгі қабатындағы атмосферада ұсталынып тұратындығынан тірі жәндіктерге, жануарларға және адамдарға оның зиянды әсері жетпейді.

Гамма – кванты ядролық реакциялар жүргенде және көпшілік радиоактивтік заттар ыдырауға түскен кезде бөлініп отырады.

Рентген сәулелерінің және гамма – квантының физикалық қасиеттері ұқсас (заттардан өту қабілеті анағұрлым жоғары),  сондықтан тірі организмге олардың биологиялық әсерлері бірдей.

Корпускулярлық сәулеленуге ядролық бөлшектерден тұратын иондық радиацияның барлық түрлері жатады: бета бөлшегі (электрондар), протондар (сутегінің ядросы), альфа бөлшегі (гелийдің ядросы). Нейтрондар тікелей емес жолмен бөлшектерді иондандыра алатын болғандықтан, олар өздері зарядталмаған болса да сәулеленудің осы тобына жатады.