Радиация и радиоактивность

Радиация  и радиоактивность 

Радиация – процесс излучения энергии в виде электромагнитных волн или элементарных частиц – электронов, позитронов, протонов, нейтронов и гелионов. При прохождении через определенную среду энергия поглощается материалом этой среды. Частным  видом радиации являются ионизирующие излучения – потоки частиц ( электронов, протонов, нейтронов и других элементарных частиц, а также атомных ядер) и квантов электромагнитного  излучения гамма-, рентгеновского и оптического диапазонов, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению его атомов или молекул.

Радиоактивность ( от лат. Radio – излучаю, radius – луч и activus – действенный), самопроизвольной превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп. Сущность явления радиоактивности состоит в самопроизвольном изменении состава атомного ядра.  
 

Основные  виды радиационных грузов 
 

В зависимости  от используемого ядерного  горючего различают урановый, уран – плутониевый  и уран – ториевый топливные циклы. Грузоотправителями и грузополучателями являются  многие предприятия : урановые и ториевые рудники; обогатительные фабрики и предприятия по глубокой очистке урана; комбинаты, производящие изотопное обогащение природного урана ураном – 235; предприятия, перерабатывающие обогащенный уран в форму, используемую в реакторах ( например, в керамику на основе диоксида урана); заводы по изготовлению тепловыделяющих элементов и сборок из них; атомные электростанции и атомные станции теплоснабжения.

Урановые и  ториевые руды имеют очень низкие уровни удельной активности и при перевозке не представляют особой опасности. Правила допускают перевозку этих руд навалом при условии, что будут приняты меры, исключающие их просыпание или выдувание из полувагонов в окружающую среду. В последние годы на Российских железных дорогах такой способ перевозки не применяется.

Концентраты урановых руд тоже малоопасные. Они перевозятся в обычных промышленных упаковочных комплектах, которые соответствуют общим требованиям для всех упаковочных комплектов и упаковок, обеспечивающих исключение рассеяния в окружающую среду радиоактивного содержимого при обычных условиях перевозки. Обычный способ перевозки – в металлических бочках, погруженных в большегрузные контейнеры. Различают физические и химические концентраты урановых руд, но для транспортников это различение практически не имеет значения.

Природный уран – серебристо – белый блестящий  металл, содержащий 99,275% урана – 238, 0,720 урана – 235 и 0,005% урана – 234. очень активно вступает в химические реакции, взаимодействует с большинством простых веществ, на воздухе покрывается черной пленкой оксидов. Порошок урана пирофорен и может при определенных условиях взрывается.

Уран – общеклеточный  яд, поражает все органы и ткани. Его действие обусловлено химической токсичностью, преобладающей в ранние сроки воздействия, и радиоактивностью, сказывающейся в более поздний период.

Урана сплава применяются  в качестве ядерного топлива в тепловыделяющих элементах. Другие области применения: изготовление деталей контейнеров для хранения радиоактивных источников, наконечников бронебойных снарядов, средств защиты от излучения ядерных реакторов, а также некоторых деталей самолетов.

Радиоактивные отходы являются частным случаем  радиоактивных материалов. Это такие материалы, дальнейшее использование которых не предусматривается. Отходы могут иметь самое разнее физическое состояние и подразделяются на низко-, средне- и высокоактивные отходы. Их перевозки по железным дорогам возможны только после изучения свойств, необходимой подготовки к перевозкам, классификации, сертификации и т.д.  
 

 Требования к радиоактивным материалам 

Классификация и определение условий перевозки  некоторых радиоактивных материалов могут быть произведены только после  проведения испытаний позволяющих установить их соответствие требованиям установленных Правилами. Это относится к материалам с низкой удельной активностью НУА – ІІІ, особого вида и с низкой способностью к рассеянию. При этом применяются следующие подходы.

Образец твердого вещества, проверяемого на возможность его отнесения к материалам  НУА – ІІІ, в количестве равном полному содержимому упаковки помещается на 7 суток в воду при температуре наружной среды. Количество воды должно быть достаточным для того чтобы при завершении испытаний объем оставшейся воды был не меньше 10 % объема образца. Вещество относится к НУА – ІІІ если полная активность оставшегося количества воды не превышает 0,1А2. используемая вода должна отвечать установленным Правилами требованиям.

Образцы радиоактивных материалов особого вида подвергаются испытаниям на столкновение, удар и изгиб при которых она не должны разрушаться, а также тепловым испытаниям, во время проведения которых образцы не должны плавиться или распыляться. После каждого испытания проводится оценка образца выщелачиванием его с определением объема утечки активности.

К радиоактивному материалу с низкой способностью к рассеянию предъявляются следующие требования: уровень излучения на расстоянии 3 м от общего количества находящегося в упаковке незащищенного материала не должен превышать 10мЗв/ч; после теплового испытания и испытания на столкновение выброс в атмосферу в газообразной  и аэрозольной формах частиц с аэродинамическим эквивалентным диаметром до 100 мкм не должен превышать 100А2; при испытаниях на выщелачивание активность воды не должна превышать 100А2.

При испытаниях применяются методы и критерии оценок установленные самими Правилами  или международными стандартами. Организации  железнодорожного транспорта в таких испытаниях участия не применяют. Испытания транспортных упаковочных комплектов производиться с участием организаций железнодорожного транспорта.  
 

Подготовка  радиоактивного материала  к перевозке 

Выбор упаковочного комплекта для перевозки конкретного  радиоактивного материала – операция, с которой начинается обеспечение безопасности перевозки. Выбор производится на основании сведений о подлежащих перевозке радионуклидах, их виде и количестве а также о типе материала. В отношении типа материала должны иметься следующие сведения: может ли материал рассматриваться как включенный в приборы и изделия; можно ли его отнести к материалам перевозимых в освобожденных упаковках или к материалам с низкой удельной активностью или к объектам с поверхностным радиоактивным загрязнениям; является ли материал делящимся и если является то не попадает ли он под предусмотренное Правилами освобождение. Могут потребоваться сведения о физическом состоянии материала ( твердое вещество, жидкость или газ), о том не является ли он природным ураном или торием, обедненным ураном, и каковы его дополнительные опасные свойства.

Эти сведения необходимы и достаточны для правильного  выбора типа упаковки. При любом  выбранном типе упаковки следует  учесть дополнительные требования, если перевозиться должен делящийся материал. Если упаковочный комплект уже есть то посредством измерений на поверхности и на расстоянии 1 м от упаковки в пределах, регламентированных при классификации упаковок по категориям. При обнаружении превышения таких пределов должен быть выбран другой упаковочный комплект или перевозка выполнена на условиях исключительного использования или в специальных условиях( в последнем случае – с согласия ФАЖТ и ОАО « РЖД». 

Классификация упаковок с радиоактивными материалами 
 

1. Освобожденная упаковка ( по применявшейся в прошлом терминологии – упаковка, не попадающая под действие правил) – упаковочный комплект, активность радиоактивного содержимого в котором не превышает допустимые значения.
2. Промышленные упаковки  ПУ – 1, ПУ – 2 и ПУ – 3 применяются для перевозок материалов с низкой удельной активностью и объектов с поверхностным радиоактивным загрязнением в соответствии с указаниями.
3. Упаковки типа А рассчитаны на перевозки в нормальных условиях радиоактивных материалов с ограничениями активности в каждой упаковке значениями А1 или А2. установленными соответственно для материалов особого вида и материалов способных к рассеиванию в окружающей среде. От упаковки требуется сохранение герметичности в случае нежелательных воздействий, не приводящих к возникновению аварийной ситуации, таких как превышение скорости соударений вагонов при маневрах, падение упаковки из вагона при маневрах, падение упаковки из вагона при перегрузке вручную, удар острым предметом, воздействие погодных условий, сжатие при штабелировании грузовых мест и т.д.
4. Упаковки типа В. При превышении значений величин А1 и А2 в упаковке предусмотрена дополнительная защита по радиации и утечке радиоактивного содержимого на случай повреждения при аварии. Внешнее излучение поврежденной упаковки ограничивается с учетом результатов воздействий, при проведении предусмотренных Правилами испытаний.
5. Упаковки с делящимися веществами. В отношении упаковок типа А и В, предназначенных для перевозок ядерных материалов, выполняются специальные оценки и проводится специальный контроль со стороны надзорных органов власти.