Способ повышения радиационной безопасности ядерного устройства

 

Способ повышения безопасности ядерного устройства может быть использован для устройств, которые оказались на донном грунте в результате аварии или в результате захоронения, когда оно отслужило свой срок. Осуществляется способ путем размещения над ядерным устройством оболочек с опорой на донную поверхность, что обеспечивает отсутствие облучения внешней среды с живыми существами и растениями. Оболочки сообщаются между собой и с внешней средой посредством обратных клапанов, установленных на каждой оболочке с направлением выхода среды наружу. 2 з.п. ф-лы.

Предложение относится к повышению радиационной безопасности захоронения ядерного устройства в открытом водоеме при плановом захоронении и в результате аварийной ситуации.

Известно размещение излучателя различной интенсивности в водной среде, которая обеспечивает защиту слоем воды и позволяет проводить эксперименты [1, стр. 141].

Недостатком такого способа содержания источника излучения следует считать: - активация водной среды под действием нейтронов с возможностью воздействия на все живое и растительное, если они находятся в зоне разноса активированного вещества; - при ядерной реакции образуется газ (водород, гелий), который способен нарушить герметичность оболочки ТВЭЛа с доступом водной среды к ядерному веществу, повышением диффузии его в водной среде; - при размещении мощного ядерного устройства по тепловым параметрам (допустим, сотни киловатт) необходим теплоотвод, а ограниченный объем водной среды не позволяет осуществить такой процесс без второго контура теплообмена.

Такая система не пригодна для длительного захоронения ядерного устройства, т.к. сложна, требует охран и наблюдения, т.к. неизбежны разрушительные процессы стенок ограниченного объема при периодах полураспада от десятков до десятков тысяч лет [2. стр. 66-70].

Существуют сообщения, которые появились после гибели подводной лодки "Комсомолец", о захоронениях в открытых водоемах ядерных реакторов судов после выработки их сроков службы, однако официально такие технологические процессы не были подтверждены.

Известны случаи гибели лодок, на которых установлены ядерные реакторы, т. е. фактически произошло захоронение ядерного устройства на донном грунте открытого водоема ("Трейшенд", "Комсомолец").

Такие аварийные "захоронения" в результате стечения обстоятельств приводят к следующим последствиям: - ясно, что при любой степени остановки реактора и любой защищенности ракет с ядерными боеголовками произойдет разрушение внешних слоев материалов (сталь, титан и т.д.) под воздействием излучения, теплоты давления с попаданием радиоактивного вещества в водную среду и заражением открытого водного пространства, его обитателей и, в конечном итоге, людей, которые употребляют морских обитателей в нишу (время не играет роль на фоне десятков тысяч лет полураспада); - будет заражаться и планктон, и его потребители - представители животного мира водоема.

В конечном счете, водная среда обитания станет опасной для всего живого.

Последнее сообщение о повышении уровня активности, связанное с подводной лодкой "Комсомолец", было 8.02.96 по НТВ в 22 часа 55 минут.

До этого проводились дорогостоящие работы по заделке ракетных боеголовок составом, затвердевающим в водной среде. Это очень дорогостоящие операции, и, к тому же, они не дают ожидаемого эффекта и не могут дать принципиально по следующим причинам.

Все материалы находятся под воздействием радиационного излучения, силовой нагрузки от соединений деталей и внешнего давления, кислотной активности среды, тепловыделения радиационных элементов при газообразовании с повышением внутреннего давления в герметичных оболочках. Вопрос разрушения решится только временем, но и тогда к лодке нельзя будет приблизиться, а ведь она на незначительной глубине, куда возможен доступ водолазов.

Погибшие подводные лодки на больших глубинах находятся в еще более тяжелых условиях и представляют значительную опасность.

Целью предложения является повышение радиационной безопасности любых донных захоронений с гарантией безопасности в течение распада ядерного устройства до прекращения его радиационного излучения, т.е. на сотни тысяч лет.

Поставленная цель достигается тем, что ядерное устройство накрывают по крайней мере двумя оболочками в виде перевернутых чаш с открытой полостью снизу, причем чаши выполняют с возможностью сообщения их полостей между собой и с окружающим пространством, при этом спуск последующих оболочек осуществляется по тросу внутренней оболочки с обеспечением равномерного расстояния между оболочками упорами.

1. Объект захоронения и его местоположение известны и всегда можно наблюдать его телекамерами на отбельных тросах.

Рассматриваем наиболее сложный случай, когда объект находится на значительных глубинах, допустим, в несколько километров.

2. Спускают внутреннюю оболочку на тросе. Ее кромки нижние могут иметь камеры из гибкого материала, заполненные водной средой для обеспечения прилегания нижней кромки к донной поверхности. Однако это не обязательно, т.к. на донном грунте имеется илистый слой или он будет образован в ближайшие годы осадкой взвесей.

3. По тросу внутренней оболочки производят спуск последующих оболочек, как по направляющей. На каждой внутренней оболочке имеются упоры, которые устанавливают каждую последующую оболочку симметрично внутренней оболочке.

4. Внутренняя оболочка выполняется с габаритами, которые позволят без сложностей накрыть ядерное устройство, а линейное расстояние между внутренней оболочкой и последующей должно быть таким, чтобы обеспечивалась надежная защита при полном разрушении ядерного объекта во внутренней полости и равномерного распределения пылеобразной массы ядерного устройства по объему внутренней полости. Такая схема принята обоснованно, т.к. через много тысяч лет ядерное устройство превратится в пылеобразную взвесь по логике разрушения под воздействием указанных выше факторов. Вот тогда оболочка и будет обеспечивать защиту внешнего пространства от излучения взвеси.

Таких оболочек должно быть не две, а более для обеспечения безопасности. Материалы и их стойкость при облучении известны [1], однако вторая и последующие оболочки не будут испытывать облучения, т.к. водная среда с радиоактивной взвесью до них не доходит и будет полностью заключена во внутренней полости.

5. Внутренняя оболочка должна иметь обратный клапан с направлением выхода вверх для стравливания воздушной массы при спуске, а главное для стравливания газов от ядерного устройства. Обратный клапан может быть эквивалентно заменен пленкой с отверстиями на молекулярном уровне. Последующие оболочки должны иметь уплотняющие манжеты для спуска по тросу. Манжеты обеспечивают достаточную герметичность в установленном положении стравливание газа при его образовании во внутренней полости, а также при спуске.

6. Глубина погружения должна быть не менее 100 м, т.к. на такой глубине любое волнение на поверхности водной среды не будет сказываться.

Таким образом, достигаются все поставленные цели: - герметичность каждой полости за счет равного давления с обеих сторон оболочки (конечно, в техническом смысле герметичность); - отсутствие сообщения зон с высокой активность со всеми последующими зонами, где могут находиться живые существа; - отсутствие воздействия излучения на окружающую среду с живыми существами и растениями; - возможность защиты любого объекта, который оказался на дне водоема любо в результате аварии, либо в результате планового захоронения;
- отсутствие внешних силовых воздействий на внешнюю оболочку, т.к. она в течение года - двух заилится, либо можно будет ее направленно покрыть засыпкой, полное отсутствие движения водных масс во всех внутренних полостях;
- прекрасный теплоотвод при любой тепловой мощности устройства;
- незначительные затраты по обеспечению безопасности.

Источники информации:
1. Действие излучения на материалы и детали. Главное Управление по использованию атомной энергии при СМ СССР. Сборник статей. Вып. N 27, пер. с английского.- М.: 1959.

2. Нормы радиационной безопасности (НРБ-69).- М.: Атомиздат, 1972.

Формула изобретения

1. Способ повышения радиационной безопасности ядерного устройства, включающий повышение степени защиты от радиационного излучения водной средой, отличающийся тем, что ядерное устройство на донном грунте накрывают по крайней мере двумя оболочками, которые выполняют в виде чаш с открытой полостью внизу и возможностью сообщения между полостями и с внешней средой посредством обратных клапанов, которые установлены на каждой оболочке с направлением выхода среды во внешнюю среду.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размещение оболочек осуществляют путем спуска их по тросу внутренней оболочки с обеспечением равномерного линейного размера упорами на одной из сопрягаемых оболочек.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что линейный размер между внутренней и следующей за ней оболочками устанавливается упорами таким, чтобы при полном разрушении ядерного устройства во внутренней полости и равномерного распределения его массы в виде взвеси по всему объему внутренней полости, за второй оболочкой обеспечивалась допустимая норма облучения живых существ и растений.