Защита и развитие ядерного излучения
Ядерное излучение — это поток микроскопических частиц, высвобождаемый, когда атомное ядро меняет свою структуру или энергетическое состояние, и называется ионизирующим излучением, потому что оно может вызывать ионизацию или возбуждение вещества. Существует два типа ионизирующего излучения: прямое и косвенное, первое вызывается заряженными частицами, такими как протоны, а второе — действием незаряженных частиц, таких как фотоны и нейтроны. Глубокое понимание этих форм излучения имеет решающее значение для использования ядерной энергии и защиты от ядерного излучения.
Существует три основных типа ядерного излучения:
α лучи представляют собой поток положительно заряженных частиц, состоящий из двух протонов и двух нейтронов. Несмотря на свою ограниченную проникающую способность, энергия, выделяющаяся после вдыхания, проглатывания или инъекции в организм человека, чрезвычайно вредна для организма человека. Поэтому нельзя игнорировать защиту от α лучей.
β лучи представляют собой высокоскоростные потоки электронов или позитронов, которые проникают более чем в α частицы, проникая на глубину от нескольких миллиметров до сантиметров. Степень повреждения человеческого организма намного превосходит таковую у α лучей, и потребность в защитных мерах особенно заметна.
γ лучи – это электромагнитные волны с чрезвычайно высокой энергией и мощной проникающей способностью, которые могут проникать глубоко в ткани и вещество человека. Его повреждение человеческого организма в основном связано с поглощением энергии, что может вызвать радиационное повреждение внутренних органов, что в свою очередь увеличивает риск таких заболеваний, как рак, и защитные меры имеют решающее значение.
Ядерное излучение, обладающее мощными проникающими свойствами, представляет серьезную угрозу для живых организмов. Когда происходит взрыв ядерного оружия или реакция ядерного испытания, энергия ядерного излучения может быстро проникнуть в окружающую территорию, причиняя потенциальный вред живым организмам, с широким спектром воздействий и серьезными последствиями, что делает защиту безопасности жизни насущной необходимостью.
В научных исследованиях и практической практике людям иногда приходится сталкиваться с серьезным вызовом ядерной радиации. К сожалению, когда среднестатистический человек подвергается воздействию таких условий окружающей среды, риск лучевой болезни значительно возрастает. Болезнь протекает быстро и жестоко, а ее последствия далеко идущие и непредсказуемые. Первые симптомы часто проявляются быстро, и в течение нескольких часов пострадавшие могут испытывать различные неприятные ощущения, включая тошноту, головную боль, диарею и лихорадку. Хотя эти симптомы вызывают тревогу, они часто являются лишь верхушкой айсберга и сигнализируют о появлении более серьезной проблемы со здоровьем. Иногда эти симптомы могут исчезнуть в течение определенного периода времени, создавая иллюзию того, что болезнь утихла. Но на самом деле это просто затишье перед бурей. Через несколько недель эти первоначальные симптомы появляются снова, часто хуже. Взаимосвязь между дозой облучения и проявлением симптомов не является незначительной частью исследований в области ядерной радиации. Научные исследования показали, что человеческий организм, особенно жизненно важные органы, такие как почки, подвергается риску серьезного и потенциально смертельного повреждения при воздействии высоких доз радиации. Даже здоровые взрослые люди с трудом выдерживают высокие дозы радиации, которые превышают четыре горя. Как только этот порог будет превышен, функционирование организма получит огромный удар, а здоровье будет стремительно ухудшаться. Что еще более серьезно, радиация может значительно увеличить риск развития рака у человека. Как только раковые клетки бесконтрольно размножаются внутри организма, они продолжают вторгаться в нормальные клетки, нарушая баланс и стабильность организма. Такой раковый процесс не только болезненный, но и может привести к концу жизни. Поэтому перед лицом потенциальной угрозы ядерной радиации мы должны придавать ей большое значение и принимать действенные меры по снижению ее вреда для здоровья человека. Это не только ответственность в области научных исследований, но и важнейший вопрос, на который должен обратить внимание каждый человек, живущий в современном обществе.
Радиоактивные материалы, вызванные утечкой ядерного топлива, бесшумно проникают в организм человека через дыхание, кожные раны и пищеварительный тракт, причиняя непоправимый ущерб. Острая лучевая болезнь возникает, когда организм человека подвергается воздействию большого количества радиации в течение короткого периода времени, и это особенно распространено среди работников, подвергшихся чрезмерному воздействию радиации, населения в целом и жертв взрывов ядерного оружия. У людей, подвергшихся ядерному излучению, будет наблюдаться быстрое ухудшение здоровья с такими симптомами, как нарушение кроветворения, висцеральное кровоизлияние, некроз тканей, инфекция и злокачественные поражения. Даже если инциденты с ядерной радиацией не являются частыми, каждый инцидент с ядерной радиацией в истории является для нас тревожным звонком. Такие симптомы, как усталость, головокружение, бессонница, покраснение кожи, язвы и лейкемия, являются свидетельством эрозии организма радиоактивными веществами. Научные исследования подтвердили, что чем больше радиоактивного материала человек проглотит, тем тяжелее будет лучевая болезнь, а также возрастет риск развития рака и уродств. Поэтому мы должны сохранять высокую степень бдительности в отношении инцидентов, связанных с утечкой ядерного топлива, и принимать эффективные превентивные меры для максимальной защиты человеческой жизни.
Вред, наносимый ядерной радиацией миру природы, является глубоким и разрушительным. Из-за его длительной эрозии почва, геологическое строение, речная система и даже воздух, в котором живут живые организмы, были необратимо и серьезно загрязнены. Насколько хватает глаз, территория, подвергшаяся воздействию ядерной радиации, превратилась в бесплодную землю, и там больше нет жизни. Такое высокоэнергетическое или внезапное ядерное загрязнение наносит непоправимый ущерб природной среде, поскольку они загрязняют геологию и водные источники настолько глубоко, что эффективная реабилитация и восстановление чрезвычайно затруднены. Вред ядерной радиации не ограничивается человеком, но оказывает глубокое воздействие на всю природную экосистему. Это экологический вызов, к которому мы должны отнестись серьезно, и это также общая ответственность и миссия всего человечества.
Радиоактивное загрязнение пронизывает повседневную жизнь, а строительные материалы, которые обычно используются для повторного использования промышленных отходов, содержат радиоактивные материалы, которые могут выделять радиоактивные газы, вредные для здоровья. Длительное воздействие может привести к бронхиту, заболеваниям легких и даже раку легких. Газ радон, смешанный с дымом в жилых домах, представляет собой более смертельный риск, а обычные отделочные материалы, такие как гранит, также содержат радон. Поэтому во время ремонта следует обеспечить эффективную вентиляцию, чтобы снизить содержание радона в помещении и, таким образом, сохранить здоровье.
Целью исследования являлось изучение тенденций в области ядерной радиационной защиты и ее влияния на здоровье и безопасность.
Научно-технический прогресс и широкое применение атомной энергии привели к тому, что защита от ядерного излучения оказалась в центре внимания международного сообщества. Этот вопрос связан не только со здоровьем и безопасностью человека, но и тесно связан с охраной окружающей среды и поддержанием экологического баланса. Поэтому глубокие исследования технологии защиты от ядерного излучения и изучение тенденций ее развития имеют неизмеримое значение для снижения потенциального вреда ядерного излучения для человека и окружающей среды.
Чтобы гарантировать недопущение утечки радиоактивных материалов в окружающую среду, ядерные реакторы оснащаются несколькими конструкциями безопасности, а также передовыми системами безопасности. Современные ядерные энергетические технологии достигли такого уровня, что они могут выполнять защитные функции, не полагаясь на внешнее вмешательство и полагаясь только на законы природы, и построили несколько линий обороны, состоящих из трех защитных барьеров: топливных таблеток и оболочки, сосуда высокого давления и границы давления первого контура, а также защитной оболочки для предотвращения утечки радиоактивных материалов в наибольшей степени и обеспечения ядерной безопасности.
Один. Топливные пеллеты
Топливные таблетки являются основными строительными блоками ядерных топливных элементов. Ядро обрабатывается при высокой температуре, чтобы сформировать керамическую матрицу высокой плотности, которая в основном не связана с внешним миром, поэтому она выполняет функцию удержания радиоактивных материалов, образующихся в результате деления. После длительного периода разработок и исследований были изобретены таблетки ядерного топлива с различными материалами и характеристиками.
Металлическое ядерное топливо
Обычно он состоит из делящихся металлов с высокой теплопроводностью и хорошими механическими свойствами, но не может стабильно сосуществовать с охлаждающей жидкостью при высоких температурах и требует защиты от наплавки.
Ядерное топливо керамического типа
В его состав в основном входят уран, плутоний и другие оксиды, карбиды и нитриды, которые обладают преимуществами высокой температуры плавления и стабильности при высоких температурах.
Диспергируемое ядерное топливо
Дисперсия ядерного топлива в неделящемся материале обладает как высокой температурой плавления и стабильностью, так и хорошими механическими свойствами.
Пеллетное топливо в оболочке
Это специальная диффузионная система, которая часто используется в условиях высоких температур. Частицы топлива состоят из оксидов или карбидов урана, тория и диффундируют в графите. Внешний слой частиц обернут в оболочку с высокой термостойкостью, хорошей воздухонепроницаемостью и хорошей воздухонепроницаемостью для предотвращения утечки продуктов деления и расширения топлива.
Материал сердцевины из металлокерамики
Сочетая в себе преимущества металла и керамики, он обладает хорошей прочностью и надежностью, а также может снизить частоту смены материала.
Модифицированное пеллетное топливо UO2
Улучшенная теплопроводность UO2 приводит к повышению эффективности при более низких температурах, уменьшению взаимодействия с оболочкой и уменьшению растрескивания гранулы из-за неравномерного теплового расширения.
Каждая из этих ядерных топливных таблеток имеет свои характеристики и преимущества, что позволяет обеспечить эффективность и безопасность при выборе правильной таблетки в реальных производственных условиях.
Оболочка ядерного топлива
Оболочка из ядерного топлива используется для герметизации ядерного топлива, предотвращения утечки продуктов деления, изоляции топлива и охлаждающей жидкости для предотвращения их реакции, а также эффективного экспорта тепловой энергии. Условия работы облицовки очень жесткие: высокая температура и высокое давление, большие перепады температур, сильное нейтронное излучение. Внутренняя стенка должна выдерживать воздействие газа под высоким давлением, коррозию и деформацию, а внешняя стенка должна выдерживать давление охлаждающей жидкости, коррозию и износ, поэтому к облицовке предъявляются строгие требования к материалу: малое сечение поглощения тепловых нейтронов, малая индуцированная радиоактивность и короткий период полураспада; Высокая прочность, хорошая пластичность и сильная коррозионная стойкость; Хорошая термическая прочность, термическая стабильность и радиационная стойкость; Высокая теплопроводность, низкий коэффициент теплового расширения, хорошая совместимость с топливами и теплоносителями; ; Легко обрабатывается, легко сваривается и имеет низкую стоимость. В соответствии с вышеуказанными требованиями и фактическими условиями окружающей среды могут быть просеяны материалы с различными преимуществами.
1. Алюминий и алюминиевый сплав
Экономичный, не легко вступает в реакцию с тепловыми нейтронами и образует радиоактивные вещества, обладает хорошей пластичностью, теплопроводностью и технологическими свойствами, а также обладает хорошей коррозионной стойкостью к чистой воде ниже 100 °С, но низкая температура плавления не может противостоять коррозии высокотемпературной воды.
2. Магний и магниевые сплавы
Он реже вступает в реакцию с тепловыми нейтронами, чем алюминий, обладает хорошей пластичностью, не легко деформируется, хорошо проводит тепло.
Цирконий и циркониевые сплавы
Он нелегко вступает в реакцию с нейтронами, обладает отличной теплопроводностью, хорошими механическими свойствами, хорошими характеристиками обработки, хорошей совместимостью с диоксидом урана и устойчивостью к высокотемпературной водной коррозии, а также имеет множество преимуществ и широко используется в качестве облицовочного материала и материала для структуры активной зоны для водных криогенных энергетических реакторов.
Аустенитная нержавеющая сталь
Ранние гидродинамические реакторы использовались, но их заменили на циркониевые сплавы, поскольку они легко реагировали с нейтронами и были подвержены коррозии и растрескиванию. Однако, когда температура превышает 400°C, предел использования циркониевых сплавов превышается, и все еще требуется аустенитная нержавеющая сталь.
Пиролитический углерод высокой плотности (графит)
За 1000℃
Вышеуказанный высокотемпературный газоохлаждаемый реактор, поскольку характеристики материалов сплава трудно удовлетворить требованиям, только температура плавления углерода чрезвычайно высока, сечение поглощения нейтронов очень мало, а высокая температура в неокисляющей среде также обладает достаточной прочностью и теплопроводностью, но пластичность очень плохая, поэтому размер оболочки маленький, а форма простая.
Граница давления в сосуде под давлением и в первом контуре
Сосуды высокого давления являются основными компонентами атомной электростанции, в которых размещается ядерный реактор и которые выдерживают его огромное рабочее давление.
Основными компонентами корпуса реактора являются: замедлитель, регулирующий стержень, теплоноситель, защита.
К основным функциям сосуда под давлением относятся: функция реакции, функция теплопередачи, функция массообмена, функция разделения, функция хранения, функция транспортировки.
Корпуса реакторов под давлением можно разделить на стальные сосуды высокого давления и корпуса под давлением из предварительно напряженного бетона. Стальной сосуд высокого давления обладает высокой прочностью и долговечностью, устойчивостью к высоким температурам, а конструкция может оставаться стабильной в среде высокого давления, при этом обладает коррозионной стойкостью, простотой очистки, экономичностью и превосходными механическими свойствами. Сложность конструкции предварительно напряженного бетонного сосуда под давлением невелика, подходящий размер может быть сформулирован для строительства на месте, стоимость низкая, техническое обслуживание простое и легкое, а предварительное напряжение может поддерживать стабильность контейнера и обладает высокой прочностью.
Граница давления в первом контуре является важной частью системы безопасности атомной электростанции, которая представляет собой второй барьер против утечки радиоактивных материалов. Граница давления в первом контуре состоит из корпуса реактора, стороны первого контура парогенератора, насоса охлаждающей жидкости реактора, регулятора напряжения и его предохранительного клапана, а также трубопроводов, клапанов и фитингов, соединяющих эти основные компоненты. Вместе эти компоненты образуют границу высокого давления, функция которой заключается в защите окружающей среды и общественной безопасности путем предотвращения утечки радиоактивных материалов из активной зоны реактора в здание реактора.
Сдерживание
Это самое внешнее здание реактора, которое используется для размещения корпуса реактора и части системы безопасности, изоляции внешней среды, а также реализации функции защитного барьера. Поскольку она играет чрезвычайно важную роль в нормальной работе атомных электростанций, каждая страна изучила свое структурное проектирование в соответствии со своей собственной ситуацией, и сформировала различные формы защитной оболочки, но структура всегда
Он состоит из бетонного основания, корпуса оболочки и верхней части оболочки. Существует примерно следующие пять форм:
Плоская защитная оболочка (рис. 1)
Оболочка представляет собой цилиндрический цилиндр, а верхняя часть корпуса ствола представляет собой трехствольный или многоцентровой купол. Поскольку соединение между корпусом цилиндра и куполом является прерывистым, его легко повредить силой, поэтому в месте соединения добавляется кольцевая балка для увеличения прочности конструкции.
Полусферическая защитная оболочка (Рисунок 2)
Цилиндрический ствол с полусферической верхней частью, гибкое основание с плоским, выпуклым или полусферическим дном. Оптимизированная за счет плоской формы кривизна соединения между корпусом цилиндра и куполом является непрерывной, не требуется кольцевая балка, а конструкция удобна и экономит материалы.
Коническая защитная оболочка стола (рис. 3)
Цилиндрический цилиндр и конический стол образуют оболочку. Ранние сооружения в последние годы появляются редко.
Сферическая защитная оболочка (рис. 4)
Он состоит из внешней бетонной конструкции и внутренней стальной сферической оболочки, в основном стальной или многоэтажной конструкции.
Двухслойная защитная оболочка имеет большой внутренний объем, внутренний слой – предварительно напряженный бетон, а наружный – железобетон, который может не только предотвратить утечку ядерного топлива, вызванную повреждением внутренней оболочки, но и блокировать попадание посторонних снарядов.
Система мониторинга ядерного излучения
Беспроводная сенсорная сеть на базе ZigBee
Беспроводная сенсорная сеть — это сетевая система, состоящая из большого количества беспроводных сенсорных узлов, распределенных в зоне мониторинга. Эти сенсорные узлы обладают автономными возможностями зондирования, обработки данных и связи, а также способны собирать, обрабатывать и передавать различную информацию в контролируемой зоне в режиме реального времени. Беспроводные сенсорные сети обычно используются в мониторинге окружающей среды, мониторинге здоровья, интеллектуальном транспорте и других областях и обладают такими характеристиками, как сильная работа в режиме реального времени, широкий охват и низкая стоимость.
ZigBee — это маломощная и низкоскоростная технология беспроводной связи, предназначенная для недорогих датчиков и устройств управления с низким энергопотреблением. Технология ZigBee широко используется в беспроводных сенсорных сетях для создания крупномасштабных сенсорных сетей для передачи данных и связи между узлами. Беспроводные сенсорные сети на базе ZigBee используют технологию ZigBee для достижения низкоэнергетической и недорогой связи между узлами, эффективно повышая производительность и надежность сенсорных сетей.
2. Общий дизайн
Сеть ZigBee и узел мониторинга представляют собой иерархическую сетевую структуру, в которой сенсорные узлы находятся на нижнем уровне, координаторы и маршрутизаторы — на среднем, а узлы мониторинга — на верхнем уровне.
3. Проектирование аппаратуры
Общая структура аппаратного обеспечения системы показана на рисунке ниже, которая включает в себя канал сбора данных, канал беспроводной связи, канал микропроцессора и канал питания. Сбор данных является важнейшей частью региональной системы ядерного радиационного мониторинга окружающей среды
кольцо, которое включает в себя сенсорный терминал ZigBee и аналого-цифровой преобразователь, отвечающий за сбор ядерного излучения
и преобразовывать его в цифровой сигнал для передачи на микропроцессор. Цикл сбора данных
Узлы распределяются по узлу конечного устройства и узлу маршрутизатора. Микропроцессор частично состоит из микро
Контроллер и память в основном отвечают за управление задачами, протоколы маршрутизации и энергопотребление
такие функции, как управление и обработка данных. Беспроводные каналы связи для обеспечения безопасной и надежной передачи данных
Обмен входными и управляющими сообщениями. Канал электропитания подает питание на всю сеть, которая координируется ZigBee
Устройство питается от сети переменного тока или USB, а конечный узел устройства питается от щелочных батареек.
Проектирование программного обеспечения
На базе ZigBee wireless
Программная часть сенсорной сети, предназначенная для системы ядерного излучения окружающей среды, состоит из трех подмодулей: проектирование программного обеспечения конечного узла сенсорной сети ZigBee, проектирование программного обеспечения центра сети ZigBee и проектирование программного обеспечения узла мониторинга. Программное обеспечение хоста мониторинга имеет ряд важных функций, включая отображение данных в режиме реального времени, хранение и поиск данных, комплексный анализ данных для получения информации об объекте восприятия и т.д.; Программное обеспечение конечного узла сенсорной сети ZigBee в основном отвечает за сбор и передачу данных о ядерной радиационной обстановке. И раздел ZigBee Network Center
Программное обеспечение точки в основном отвечает за передачу данных и управление узлами сети. Среди этих трех программ программное обеспечение узла мониторинга и программное обеспечение узла сетевого центра являются основными частями всей системы, и их функциональный дизайн напрямую связан с производительностью и стабильностью системы.
Ядерная радиация представляет собой потенциально значительную угрозу, которая сопровождается развитием и применением ядерной энергии и технологий. От незнания о ядерном излучении в первые дни до постепенного создания относительно полной системы профилактики и контроля, люди постоянно развиваются в исследованиях и практике.
1.Процесс разработки стратегии предотвращения и сдерживания ядерной радиации
(1) Ранняя стадия разведки
На заре развития атомной энергетики понимание ядерной радиации было ограниченным. В этот период стратегии по предотвращению и сокращению ядерной радиации были в основном сосредоточены на простой защите ядерных объектов и базовой подготовке персонала. Ядерные установки проектируются и строятся в первую очередь для повышения эффективности их эксплуатации, при этом относительно мало внимания уделяется радиационной защите.
Однако с возникновением некоторых ранних ядерных аварий люди постепенно осознали опасность ядерной радиации. Например, авария на АЭС «Уинскелл» в Великобритании в 1957 году, хотя и относительно небольшая, также вызвала обеспокоенность по поводу предотвращения ядерной радиации и борьбы с ней. С тех пор страны приступили к усилению гарантий для ядерных установок и разработали ряд временных стандартов радиационной защиты.
(2) Фаза постепенного улучшения
По мере углубления понимания опасностей ядерной радиации стратегии предотвращения ядерной радиации и борьбы с ней также постоянно совершенствуются. В этот период страны начали вкладывать значительные ресурсы в исследования и разработки технологий защиты от ядерного излучения. При проектировании и строительстве ядерных установок все большее внимание уделяется требованиям радиационной защиты и внедрению передовых технологий, таких как множественные барьеры безопасности.
В то же время технологии радиационного контроля также развивались быстрыми темпами. Разнообразные усовершенствованные детекторы радиации широко используются для мониторинга окружающей среды на атомных электростанциях, а также для контроля дозы облучения работников. Кроме того, постепенно углубляются исследования по ликвидации аварийных ситуаций на ядерных авариях, был сформулирован ряд планов действий в чрезвычайных ситуациях и планов реагирования на чрезвычайные ситуации, а после аварии на АЭС «Три-Майл-Айленд» стандарты безопасности ядерных установок Соединенных Штатов были тщательно пересмотрены и пересмотрены во всем мире. Усилена система безопасности ядерного реактора, а также улучшены возможности по предотвращению аварий и реагированию на них. В то же время Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) также сыграло важную роль в этот период, сформулировав свод международно признанных стандартов и норм ядерной безопасности, которые способствовали повышению глобального уровня предотвращения ядерной радиации и контроля над ней.
(3) Стадия современной комплексной профилактики и контроля
В XXI веке стратегии предотвращения и смягчения последствий ядерной радиации стали более всеобъемлющими и диверсифицированными. С одной стороны, с непрерывным прогрессом науки и техники, интеллектуальные и автоматизированные технологии радиационного контроля и защиты получили широкое признание. С другой стороны, международное сотрудничество стало более тесным в целях совместного решения задач по предотвращению и снижению радиации.
В рамках управления безопасностью ядерных установок используются передовые концепции управления рисками для комплексной оценки и управления потенциальными рисками на ядерных объектах. В то же время она усилила управление всем жизненным циклом ядерных установок и строго соблюдала требования радиационной защиты от планирования до строительства, эксплуатации и вывода из эксплуатации.
В области радиационного мониторинга была создана глобальная сетевая система радиационного мониторинга для обеспечения мониторинга в режиме реального времени и раннего предупреждения о ядерном излучении. Система реагирования на чрезвычайные ситуации также была усовершенствована, включая разработку планов реагирования на чрезвычайные ситуации, учения по чрезвычайным ситуациям, информационно-разъяснительную работу и обучение.
Например, после аварии на АЭС «Фукусима» страны еще больше укрепили свои возможности по защите своих ядерных объектов от стихийных бедствий, таких как землетрясения и цунами. В то же время активизировались исследования по восстановлению окружающей среды и восстановлению окружающей среды после ядерных аварий, а также изучены более эффективные технологии контроля ядерного радиационного облучения.
2. Важнейшие меры, принимаемые в настоящее время для предотвращения и сдерживания ядерной радиации
(1) Управление безопасностью ядерных установок
1. Строгая система проверки дизайна и лицензирования
Проектирование ядерных установок должно подвергаться критическому анализу на предмет соответствия национальным и международным нормам безопасности. До начала строительства необходимо получить соответствующие разрешительные документы для того, чтобы осуществлять строгий надзор за размещением, проектированием и строительством объектов использования атомной энергии.
Например, принцип «глубокоэшелонированной обороны», который означает, что при проектировании и эксплуатации ядерных объектов используются множественные барьеры безопасности и защиты, чтобы гарантировать, что утечка радиации сведена к минимуму даже в случае аварии.
2. Регулярный осмотр и техническое обслуживание безопасности
Проведение регулярных инспекций безопасности и технического обслуживания ядерных установок для своевременного выявления и устранения потенциальных угроз безопасности. Инспекция включает в себя рабочее состояние станции, эффективность системы безопасности, данные радиационного контроля и т.д.
Ядерные регулирующие органы регулярно инспектируют ядерные объекты для обеспечения их безопасной эксплуатации. Например, Агентство по ядерной безопасности Франции проводит строгие инспекции и мониторинг ядерных объектов страны для обеспечения безопасной и стабильной эксплуатации ядерных объектов.
3. Обучение и управление персоналом
Укреплять подготовку и управление персоналом, участвующим в работах в атомной энергетике, а также повышать его осведомленность в вопросах безопасности и эксплуатационные способности. Операторы должны пройти тщательное обучение и оценку, а также получить соответствующие квалификационные сертификаты, прежде чем они смогут приступить к работе.
(2) Радиационный контроль
1. Радиационный контроль окружающей среды
Создание надежной сети радиационного мониторинга окружающей среды для мониторинга радиации в воздухе, почве, воде и других средах окружающей среды в режиме реального времени. Данные мониторинга могут своевременно отражать радиационную обстановку в окрестностях ядерных объектов и служить основой для предотвращения и контроля ядерной радиации.
Применение данных: После аварии на АЭС «Фукусима» в Японии была создана сеть интенсивного мониторинга радиационной обстановки для непрерывного мониторинга уровня радиации в районе аварии, что позволило получить важные данные для последующей экологической реабилитации и переселения жителей.
2. Индивидуальный радиационный контроль
Персональный радиационный контроль персонала, занятого на ядерных работах, и представителей общественности, которые могут подвергаться воздействию радиации. К индивидуальным средствам радиационного контроля относятся дозиметры, детекторы радиации и т.д.
Этот термин обозначает: «индивидуальные пределы доз», которые представляют собой максимально допустимые дозы облучения, установленные для лиц, занятых в ядерных работах, и для населения в целом для обеспечения их здоровья и безопасности.
(3) Создание аварийной системы
1. Разработайте план действий в чрезвычайных ситуациях
Сформулировать надежный план действий в чрезвычайных ситуациях с ядерной радиацией, уточнить обязанности и задачи каждого департамента, а также установить процедуры и меры реагирования на чрезвычайные ситуации. План действий в чрезвычайных ситуациях должен включать раннее предупреждение об авариях, аварийно-спасательные работы, радиационный мониторинг, защиту населения и т.д.
2. Учения по чрезвычайным ситуациям
Регулярно организовывать учения по радиационной ядерной опасности для улучшения возможностей реагирования на чрезвычайные ситуации и скоординированных боевых возможностей различных подразделений. Учения включали в себя моделирование несчастных случаев, аварийно-спасательные работы, радиационный мониторинг, эвакуацию населения и т.д
Применение данных: Многие страны, такие как США, Россия и т.д., ежегодно организуют крупномасштабные учения по ядерной радиационной опасности. В ходе учений постоянно совершенствовался план действий в чрезвычайных ситуациях и повышалась боеспособность.
3. Связи с общественностью и образование
Укреплять связи с общественностью, просвещать общественность по вопросам ядерной радиации и повышать способность населения защищать себя и принимать ответные меры. Через различные каналы СМИ общественность информируется об опасностях ядерного излучения, защитных мерах и чрезвычайных мерах.
В-четвертых, направление развития будущей стратегии предупреждения и контроля ядерной радиации
(1) Интеллектуальные технологии для предотвращения и сдерживания ядерной радиации
С развитием искусственного интеллекта, больших данных, интернета вещей и других технологий, интеллектуальные технологии для предотвращения и контроля ядерной радиации станут будущим направлением развития. Например, использование интеллектуальных датчиков и технологий Интернета вещей для обеспечения мониторинга и раннего предупреждения в режиме реального времени о ядерных объектах и радиации окружающей среды; Технология анализа больших данных используется для проведения углубленного поиска и анализа данных радиационного мониторинга с целью повышения точности оценки радиационного риска.
Применение данных: Некоторые научно-исследовательские институты разрабатывают системы радиационного мониторинга на основе искусственного интеллекта, которые могут автоматически обнаруживать радиационные аномалии и своевременно предупреждать.
(2) Передовые материалы и технологии радиационной защиты
Исследования и разработки более совершенных материалов и технологий радиационной защиты для повышения эффективности радиационной защиты. Например, разработка новой защитной одежды, защитных масок и других средств защиты для улучшения их защитных характеристик и комфорта; Исследования новых свойств и применения материалов радиационной защиты для повышения возможностей радиационной защиты ядерных установок.
(3) Международное сотрудничество и обмены
Укреплять международное сотрудничество и обмены в целях совместного решения проблемы ядерной радиации. Странам следует укреплять сотрудничество в области разработки норм ядерной безопасности, технологических исследований и разработок, реагирования на чрезвычайные ситуации, обмена опытом и технологиями, а также повышения уровня глобального предотвращения ядерной радиации и контроля над ней. Например, Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) регулярно организует международные конференции и семинары по ядерной безопасности в целях содействия обменам и сотрудничеству между странами.
Короче говоря, предотвращение ядерной радиации и контроль над ней – это долгая и трудная задача. По мере непрерывного прогресса науки и техники и углубления понимания опасностей ядерной радиации также развиваются и совершенствуются стратегии предотвращения ядерной радиации и борьбы с ней. Мы должны в полной мере использовать передовые технологии и материалы, укреплять международное сотрудничество и обмены, прилагать совместные усилия для повышения уровня предотвращения и контроля ядерной радиации, обеспечения здоровья людей и экологической безопасности.
С точки зрения материальной защиты.
На ранней стадии исследований в области ядерной физики и начального применения ядерных технологий защитными материалами в основном были свинец и свинецсодержащие материалы, а также бетон.
Было обнаружено, что излучение обладает высокой проникающей способностью, поэтому обычные материалы трудно использовать в качестве материалов для ядерной защиты. Благодаря высокой плотности свинца он обладает хорошим блокирующим действием на лучи, особенно на гамма-лучи и рентгеновское излучение. На ранних этапах исследований в области ядерной физики и на начальном этапе применения ядерных технологий люди использовали свинцовые кирпичи и свинцовые пластины для строительства защитных сооружений, таких как защитные стены первого рентгеновского кабинета, изоляционные панели и экранные двери операционной, а также для строительства контейнеров для хранения и защитных мер, в которых использовались свинецсодержащие материалы, чтобы гарантировать непричинение вреда персоналу и безопасность окружающей среды.
Бетон также использовался в качестве раннего ядерного защитного материала. Поскольку бетон содержит большое количество кремния и кислорода, они способны поглощать лучистую энергию, особенно нейтронное излучение. А по составу бетон смешанный, но также содержит железную руду, магниты и другие вещества, эти вещества также обладают определенным абсорбирующим эффектом, поэтому бетон также использовался в первые времена.
Однако было установлено, что хотя защитный эффект свинца намного лучше, чем у обычных материалов, свинец токсичен, и он все же вреден для окружающей среды и организма человека, особенно для почвы и грунтовых вод. Кроме того, сфера применения свинца очень ограничена, например, исследователи не могут носить свинцовую одежду для занятий, поэтому люди начали активно искать новые вещества для замены свинца и бетона в качестве материалов для ядерной защиты.
С прогрессом науки люди освоили метод получения новых материалов, поэтому благодаря непрерывным экспериментам были получены некоторые материалы с хорошими функциями и относительно низким содержанием сырья, а также без загрязнения окружающей среды и человеческого организма.
Например, с помощью органического синтеза исследователи разработали высокоэффективные не содержащие свинца модифицированные поверхность оксиды гадолиния или карбида бора или композиционные материалы из полиэтилена высокой плотности. В этом материале редкоземельный элемент гадолиний существует в форме оксида гадолиния, который не токсичен, его среднее сечение поглощения тепловых нейтронов очень высокое, и имеет хорошие характеристики защиты от гамма-лучей, а также высокую термостойкость, является хорошим материалом природы. Чтобы сделать его более соответствующим нашим потребностям, ученые модифицировали поверхность оксида гадолиния, чтобы оптимизировать его межфазную совместимость и дисперсию внутри матрицы, чтобы функциональные компоненты внутри материала радиоактивных частиц могли более полно действовать многократно, чтобы излучение могло быстро ослабевать, чтобы противостоять радиации.
И люди обнаруживают, что характеристики одного материала также относительно едины, но требования к материалам для ядерной защиты очень высоки, и требования также относительно обширны, поэтому люди начинают пытаться создавать композитные материалы, то есть множество отдельных материалов, которые могут компенсировать свойства друг друга, составляются вместе синтетическими методами, чтобы производить материалы с хорошими характеристиками, многими преимуществами и широким спектром применения. Например, материалы для защиты от ядерного излучения должны не только оказывать противодействие радиации, но и в некоторых особых средах, таких как вокруг ядерных реакторов, защитные материалы также должны обладать коррозионной стойкостью и устойчивостью к высоким температурам. Например, некоторые материалы обладают хорошими характеристиками поглощения нейтронного излучения, но недостаточны для поглощения гамма-лучей, поэтому мы можем добавить некоторые материалы с лучшей защитой от гамма-лучей для улучшения этих характеристик. Тогда мы сталкиваемся с проблемой, какой из них выбрать из широкого ассортимента материалов на выбор. В это время необходимо опираться на теоретические знания, чтобы отсеять часть звеньев с высокой реализуемостью, постоянно проводить эксперименты по получению готовой продукции и проверять эксплуатационные характеристики готовой продукции. Учитывайте множество аспектов, чтобы выбрать наилучшую комбинацию.
В последние несколько лет наноматериалы вызвали волну, и наноматериалы начали пробовать все слои общества, и перспективы их применения достаточно обширны, и ядерные защитные материалы, конечно, не являются исключением. Поскольку нанометр очень мал, его удельная площадь очень велика, а молекулярное расположение материала из него очень плотное, что оказывает лучшее блокирующее действие на ионы и может обеспечить больше объектов радиационной защиты, тем самым улучшая функцию защиты. Например, для упомянутого выше оксида гадолиния эксперимент показывает, что нанооксид гадолиния оказывает весьма очевидное влияние на характеристики композитных материалов. Кроме того, из-за небольшого размера частиц наноматериалы имеют больше слоев, чем другие материалы той же толщины, поэтому эффективность радиационной защиты особенно очевидна при более тонкой толщине материала. Это не только для улучшения новых материалов, но и для улучшения свойств старых материалов. Например, наноматериалы могут быть добавлены к материалам на основе цемента, что может улучшить характеристики нейтронной защиты материалов на основе цемента. Это повышает защитный эффект.
С развитием компьютерных сетей материалы становятся все более и более интеллектуальными. В настоящее время ядерные защитные материалы активно исследуются в направлении разведки. Ученые работают над самочувствительной функцией материалов: материалы автоматически воспринимают изменения в окружающей среде и соответствующим образом подстраиваются, чтобы получить от них максимальную отдачу. Например, когда доза облучения превышает определенный порог, защитные свойства материала автоматически усиливаются. В то же время существует и адаптивная функция: материал корректирует внутренний состав или метод изготовления материала в соответствии с различными типами излучения и различной энергией излучения, чтобы достичь различных целей защиты, адаптироваться к различным средам и обеспечить более эффективную защиту.
В то же время люди также активно проводят исследования в направлении зеленых и экологически чистых материалов. По мере того, как материальная жизнь людей значительно обогащается, общество и граждане уделяют все больше внимания вопросу охраны окружающей среды, забота об окружающей среде и снижение загрязнения стали основным направлением. Поэтому ученые начали предпринимать различные попытки. В производственном процессе, придерживаясь принципа снижения загрязнения, производство защитных материалов стало применять процессы с низким уровнем загрязнения, такие как сокращение отходов, методы зеленого синтеза, сокращение выбросов и т.д., для снижения загрязнения окружающей среды. В то же время, что касается продуктов, люди стали использовать разлагаемые материалы и возобновляемые материалы. Например, использование растительных волокон, биоразлагаемых материалов и т.д. для приготовления ядерно-защитных материалов может не только снизить воздействие отходов на окружающую среду, но и снизить стоимость материалов.
Ссылки
[1] Гу Линьянь, Гао Цян, Тан Хун. Текстильный отчет, 2016, (06):29-33+49.
[2] Сюй Цзюнь, Кан Цин, Шэнь Чжицян и др. Разработка и применение материалов,2011,26(05):92-95+100.DOI:10.19515/j.cnki.1003-1545.2011.05.022.
[3] Ян Ли, Тан Шуцзюань, Ван Ябо. Китайские средства индивидуальной защиты,2006,(02):48-50.DOI:10.16102/j.cnki.cppe.2006.02.014