QUẢN LÝ VÀ LƯU GIỮ NHIÊN LIỆU ĐÃ CHÁY
15.1. Khối lượng, thành phần và các tính chất của các sản phẩm phóng xạ trong lò phản ứng
lò phản ứng
Trong thời gian hoạt động phát công suất, trong vùng hoạt lò phản ứng sinh ra và phân rã các sản phẩm phân hạch: 1 W công suất nhiệt tương ứng gần 3.1010 phân hạch/s. Đối với Nhà máy điện hạt nhân có công suất điện 1000 MW (điện) công suất nhiệt vào khoảng gần 3000 MW (nhiệt) hoặc 1020 phân hạch/s. Bởi vì trong mỗi phân hạch tạo ra hai mảnh phóng xạ, ta có tốc độ hình thành tất cả các nuclit phóng xạQ vào khoảng 2.1020 1/s. Đối với nuclit phóng xạ thứi:
Qi = εi Q,
ởđây, εi– tỷ phần hình thành nuclit thứi trong quá trình phân hạch (tiêu chuẩn hóa là 1). Khối lượng nuclit thứi,Ci, ở thời điểm t sau khi lò phản ứng bắt đầu hoạt động được xác
định bằng biểu thức i(1 it), i i Q C e λ λ − = − ởđây, λi – hằng số phân rã của nuclit thứi. Trong trạng thái cân bằng (t →∞; , λi >>1)
Ci = Qi / λi.
Hoạt độ do phân rã nuclit thứi là
Ai = Ci / λ, nghĩa là, bằng tốc độ hình thành nuclit thứi.
Hoạt độ tổng của các nuclit trong vùng hoạt ở trạng thái cân bằng (sau này sẽ tính bằng Curie, Ci)
i i 1020 3.109 .
t
A=∑ ∑A Q = ≈Q Bq≈ Ci
Có thể khảo cứu các nuclit có tất cả các hằng số thời gian phân rã (từ vài phần giây đến hàng chục năm). Khối lượng các nuclit có hằng số thời gian phân rã trên 10 s vào khoảng 100. Tổng hoạt độđưa vào vùng hoạt được sử dụng trên thực tế thường trong khoảng 108 – 109 Ci, điều này phụ thuộc vào mức độ cần thiết phải tính đến các nuclit sống ngắn. Trong các trường hợp phát triển sự cố đã bị bỏ qua trong thực tế, thời gian có thể phát thải các sản phẩm phóng xạ ra ngoài vùng Nhà máy điện hạt nhân nằm trong khoảng mươi phút đến vài giờ (không kể sự cố nổ nhưở Chécnôbưn), khi mà phần lớn các nuclit sống ngắn kịp phân rã. Số lượng các nuclit quan trọng có thể chỉ còn 10 – 20.
Tỷ phần các nuclit εi được tạo ra trong quá trình phân hạch, và các hằng số phân rã λi có trong nhiều tài liệu tham khảo, ví dụ [5].
Cần hiểu rằng có sự khác biệt về các tính chất hóa-lý của các nuclit vừa hình thành, bởi vì sự phân bố và lưu lại của các nuclit đó trong vùng Nhà máy điện hạt nhân, trong vùng xung quanh cũng như trong cơ thể người phụ thuộc vào các tính chất đó.
Có thể chia ra làm ba nhóm nuclit: