Л.С. ЕВТЕРЕВ, А.Л. ИГНАТЬЕВ, С.И. КОСЯКОВ,

 А.А. ПАНШИН

 

Центральный физико-технический институт МО РФ, Сергиев Посад

 

РАДИАЦИОННАЯ ЭРОЗИЯ ЧАСТИЦ ПЛУТОНИЕВЫХ

 ВЫПАДЕНИЙ ПРИ АВАРИЙНОМ СОБЫТИИ

 

 

Обсуждается эффект долговременной трансформации параметров дисперсного состава частиц плутониевых выпадений. Для объяснения эффекта выдвигается предположение о радиационной эрозии высокоактивных частиц с α-излучателями. Предлагается математическая модель радиационной эрозии α -активных частиц.

 

В работе [1] осуществлена систематизация опытных данных о дисперсном составе радиоактивных выпадений на поверхности почвы в ближней зоне аварийных неядерных взрывов с плутониевым компонентом. Анализ этих данных показал существенное отличие параметров логарифмически нормального закона распределения по размерам активности плутониевых частиц, отобранных на следе непосредственно после прохождения пылевого облака и через 17-18 лет. За указанный период в 4-5 раз уменьшился медианный размер частиц выпадений, наряду с этим их распределение стало более узким, то есть произошло увеличение относительного количества наиболее опасных при ингаляции мелких плуто­ниевых аэрозолей.

Анализ совокупности данных [2, 3, 4] показывает, что рассматриваемые выпадения были представлены аморфными, плотными, прочными ?-активными частицами, образованными окислами различных металлов, то есть частицами, слабо подверженными водной эрозии и температурному растрескиванию. В связи с этим приоритет получила гипотеза об их радиационной эрозии (радиационном растрескивании). Гипотеза подтверждается независимыми опытными данными с высокоактивными частицами, состоящих из двуокиси 238Рu или 239Рu, [5, 6]. Эффект разрушения топливных частиц от аварии на Чернобыльской АЭС отмечается в работах [7,8].

Для подтверждения выдвинутой гипотезы радиационной эрозии предложена математическая модель радиационного фрагментирования ?-активных плутониевых частиц. В отличие от традиционных подходов, описывающих процесс разрушения твердого тела под действием сжимающих или растягивающих внешних нагрузок, в предлагаемой модели применяется подход, основанный на том, что процесс фрагментирования определяется образованием и слиянием клиновидных дефектов, возникающих в радиоактивной частице при движении ядер отдачи. Распады ядер плутония и треки ядер отдачи моделируются с помощью датчиков случайных чисел. Используется концентрационный критерий фрагментирования частицы.

Расчетным путем получена зависимость времени распада активной частицы на мелкие фрагменты от ее удельной активности и исходного размера. Выявлен масштабный эффект резкого замедления темпов дезинтеграции частиц по мере уменьшения их размеров, согласующийся с опытными данными [5].

Полученные результаты уточняют представления о механизмах долговремен­ной трансформации радиоактивного загрязнения среды обитания при аварии (инциденте), а также будут полезны при усовершенствовании методик расчета доз внутреннего облучения.

 

 

 

Список литературы

 

1.        Евтерев Л.С., Игнатьев А.Л., Косяков С.И., Паншин А.Д. Долговременная трансформация пара­метров дисперсного состава плутониевых выпадений при аварийном событии. // Тезисы докладов на международной конференции “Радиоактивность при ..ых взрывах и авариях”.  СПб.: Гидрометеоиздат, 2000.

2.        Development of an Approach for Monitoring the Plant Availability of Transuranics in Nevada Test Site Soils. D.E. Baker, K.S. Pillay, A.W. Rose, and E.J. Ciolkosz.// The Pennsylvania State University, NVO-192, June 1978. Р. 157-176.

3.        Characterization of Plutonium in Surface Soils from Area 13 the Nevada Test Site. Tsuneo Tamura. Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee. NVO-153, June 1975. Р. 27-41.

4.        Plutonium in Surface Soils from Area 13: A Progress Report. Tsuneo Tamura. Environmental Sciences Division, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee, NVO-159, March 1976. Р. 5-16.

5.        Fleisher R.L., Raabe 0.0. Fragmentation of respirable Pu02 particles in water by alpha decay - a mode of "dissolution" // Health Physics, 1977. V. 32, N. 4. Р. 253-257.

6.        Diel J.H., Mewhinney J.A. Fragmentation of inhaled "*PuO; particles in lung // Health Physics, 1983. V. 44, N 2. Р. 135-143.

7.        Богатов С.А. и др. Об устойчивости наиболее радиологически опасных радионуклидов в раз­личных формах топливного выброса при аварии на ЧАЭС. // Геохимические пути миграции искусственных радионуклидов в биосфере. Тезисы докладов IV Конференции научного совета при ГЕОХИ АН СССР по программе “АЭС-ВО”.  Гомель. 1990.

8.        Соколик Г.А., Овсянникова С.В., ЛейноваС.Л. и др. Состояние и подвижность плутония и аме­риция в почвенно-растительном покрове загрязненных территорий Беларуси. // Тезисы докладов на международной конференции “Радиоактивность при ...ых взрывах и авариях”. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2000.