Проект блоку АЕС з реактором ВВЕР-1000

Рис. 5.1. Зміна деяких властивостей Zr у залежності від флюенса

Вплив опромінення на цирконій і його сплави виявляється на мікроскопічному рівні погіршенням їхніх механічних властивостей унаслідок дії швидких нейтронів і підвищення крихкості матеріалу через абсорбцію водню і виділенні його у виді гідриду цирконію.

Унаслідок взаємодії швидких нейтронів Е>1МеВ з цирконієм і його сплавами утворюються скупчення дефектів і петель дислокацій, розміри яких і розподіл у масі матеріалу залежать від флюенса нейтронів, температури опромінення і складу матеріалу.

Вивчення опромінених зразків за допомогою електронної трансмісійної мікроскопії показало, що кількість агломерацій дефектів і скупчень дислокацій досягає щільності насичення приблизно в 31016 см3 при флюенсі менше 31020 (нейтрон/см2) [5]. Ці мікроструктурні зміни приводять до зростання стійкості до розтягання, зниженню опору до вигину при ударі і зростанню плинності, індукованої випромінюванням.

Інший ефект взаємодії швидких нейтронів з цирконієм і його сплавами складається в зміні їхніх розмірів і первісної форми [5]. Цирконій і його сплави мають кристалічну структуру щільної гексогональної кладки, що сприяє нерівномірному нагромадженню утворююмих при взаємодії зі швидкими нейтронами порожнеч і атомів упровадження на призматичних і базисних площинах.

Любий дефект, викликаний опроміненням і залишившийся ізольованим в ґратах, тобто не примикаючий до скупчень дислокацій,

виявляється на мікроскопічному рівні в змінах різних параметрів і відповідно в змінах обсягу і форми матеріалу.

Ці зміни на мікроскопічному рівні пояснюються для більшості полікристалічних анізотропних матеріалів наявністю текстури (переважної орієнтації кристалів). Явище текстурування виявляється в рості анізотропії фізичних властивостей матеріалу.

5.1 Структурні дослідження

Структурні дослідження були проведені на нейтронному дифрактометрі KSN-2 (л = 0,104 мм). Спектри неупруго-розсіяних повільних нейтронів були отримані на багатодетекторній установці зі зміною енергії нейтронів за часом «часу польоту». Енергія падаючих нейтронів 26 меВ. Криві дисперсії для напрямків [100], [110], [111] були обмірювані на тривісному спектрометрі KSN-2 (рис. 5.1.1.). Були використані енергетичні нейтрони (48мэВ).

Метод «часу польоту» ґрунтується на вимірі часу, за який імпульс моно- чи поліхроматичних нейтронів проходить відстань від джерела до детектора. Описуваний нейтронний спектрометр по «часі польоту» був сконструйований і виготовлений у ІАЕ ім. И.В.Курчатова. З реактора колімований білий пучок нейтронів виводиться на кристал- монохроматор під кутом ц до площини відображення (у нашому випадку це монокристал Zr, площина відображення (001)). Під цим же кутом ц до цієї ж площини одержуємо відбитий пучок монохроматичних нейтронів. Цей пучок після проходження через механічний переривач (селектор) стає імпульсним. Імпульсний монохроматичний пучок нейтронів потрапляє на досліджуваний зразок під кутом 45° і надалі розсіюється одночасно під різними кутами. Нейтрони, що перетерпіли розсіювання, реєструються одночасно під різними кутами набором детекторів і їхня енергія вимірюється по методу «часу польоту», тобто нейтрони з меншими швидкостями, а, виходить, і меншими енергіями, детектуються в більш пізні моменти часу.

Рис. 5.1.1. Схема нейтронного спектрометра по часу прольоту.

1 - захист реактора; 2,3 - коліматори; 4 - кристал-монохроматор; 5 - механічний переривач (селектор), 6 - зразок, 7 - захист детекторів; 8 - детектори; 9 - монітор.

Усі детектори установки розташовані у вертикальній площині (тобто площина розсіювання - вертикальна) і перекривають область кутів від 9° до 116°. У цьому кутовому інтервалі розташовані 8 детекторів, що представляють із себе батареї лічильників, наповнені Не, по 15 лічильників у кожній батареї. Відстань від детектора до зразка в наших експериментах складала 2,82 м. Монтаж детектора виконаний так, що кожен детектор може працювати як один лічильник, чи може бути розбитий на 5 груп, що дозволяє варіювати співвідношення між світлосилою і кутовою здатністю установки. Для одночасного виміру спектрів розсіяних нейтронів під різними кутами використовувалася система багатомірного часового аналізу, у яку входять аналізатор АІ-4096, комутуюча приставка і відповідна радіотехнічна апаратура, що забезпечує одержання необхідної форми сигналів з детекторів і передачу її на часовий аналізатор. При проведенні наших експериментів робота велася з п'ятьма детекторами, кожний з який працював як окремий лічильник.

Для контролю за монохроматичним пучком нейтронів використовувався

монітор, виконаний з одинарного гелієвого лічильника, розташованого на прямому пучку на такій же відстані від зразка, що і детектори. Цей же монітор використовувався для визначення розподільної і відображаючої здатності кристалів-монохроматорів, пропущення досліджуваних зразків, розподілу інтенсивності на площі монохроматичного пучка нейтронів, юстіровки системи колиматорів. Механічний переривач, необхіден для перетворення стаціонарного моноенергетичного пучка в пульсуючий, одночасно використовувався і для відсічення нейтронів, отриманих від відображень вищих порядків, що завжди присутні в пучку, що надходить із кристала монохроматора. В експериментах використовувався ротор з параболічною щілиною, що підвищує монохроматичність пучка, тому що виходу з щілини досягають тільки ті нейтрони, траєкторії яких в обертовій системі координат не перетинаються зі стінками.

Відомо, що довжина хвилі (а, отже, і енергія) відбитих від монокристала нейтронів визначаються умовою Брегга:

nл = 2d sinи (5.1),

де л -довжина хвилі відбитих нейтронів; d - міжплощинна відстань кристала-монохроматора; и -кут падіння нейтронів.

Звідси випливає, що енергію відбитих нейтронів можна змінювати, змінюючи и чи d (тип кристала-монохроматора). Тому в установці передбачена як можливість швидкої заміни кристала-монохроматора, так і обертання всієї детектуючої системи і досліджуваної системи навколо осі, на якій поміщений кристал-монохроматор.

Основними параметрами спектрометра є: розподільна здатність по енергії і світлосила. При використанні кристалічних монохроматорів ступінь монохроматичності пучка визначається так:

(5.2),

де и -брегговський кут відображення;

Е - енергія відбитих нейтронів;

л - довжина хвилі відбитих нейтронів;

б - кутова розходимість падаючого пучка;

з - мозаїчність кристала-монохроматора.

З аналізу виразу (5.2) видно, що в залежності від значень и, б, з можна одержувати різний розподіл по енергії в залежності від вимог експерименту. Величина мозаїчності з визначається якістю кристала, а значення и і б можна змінювати довільно (у нашій установці и варіюється в межах від 0 до 40°). Значення задається двома соллеровськими колиматорами, один із яких знаходиться в шибері реактора, а іншиї між переривачем і досліджуваним зразком. В усіх змінах і підборах відповідних експериментальних умов необхідно дотримувати баланс між розподільною здатністю і світлосилою установки. Світлосила залежить від величини падаючого на монокристал потоку нейтронів, відбиваючої здатності монокристала, типу застосовуваного ротора переривача й ефективності системи детекторів. Для оцінки світлосили були проведені виміри величини потоку нейтронів протягом усього ходу пучка. За даними цих вимірів, потік нейтронів у берилієвому відбивачі реактора в районі виходу першого горизонтального каналу складає 21013 (нейтрон/см2сек). (Це значення може змінюватися в залежності від конфігурації тепловиділяючих елементів в активній зоні). Після щілинного колиматора, розташованого в шибері і формуючого пучок з максимальною розходимістю 45 кутових секунд, на кристал-монохроматор падає пучок теплових нейтронів рівний 4108 (нейтрон/см2·сек). Після відображення пучка від кристала-монохроматора, потік нейтронів виходить рівний 2106 (нейтрон/см2сек). (У залежності від типу монокристала і величини виділюваної довжини хвилі, це значення теж змінюється). Механічний переривач при 15000 об/хв послабляє пучок приблизно в 600 разів. Результуючий пучок нейтронів, що падає на зразок, складає приблизно 3,7103 (нейтрон/см2-сек). З огляду на площу пучка нейтронів, ущільнення його за рахунок зрізу по Ван-Кухену, можна оцінити повне число нейтронів, що падають на зразок 6104 (нейтрон/сек), при енергії 25 меВ. Великий вплив на результати експерименту робить фон швидких нейтронів, тому на установці був посилений захист.

При вивченні дінаміки кристалічних ґрат знання функції розподілу щільності частот нормальних коливань, одержуваної з експерименту на нейтронних спектрометрах по «часі польоту», часто виявляється

недостатнім. Багато тонких ефектів, такі як аномалії Кона, виявляються затушованими в інтегральному спектрі. Для дослідження таких ефектів був сконструйований тривісний нейтронний спектрометр, що представляє собою комбінацію двох однокристальних спектрометрів та аналізатора нейтронів. Принципова схема тривісного кристалічного спектрометра KSM-2, що використовується в наших експериментах, приводиться на мал. 5.2, встановленого на 4-му горизонтальному каналі реактора ВВР-М ІЯД НАН України.

Рис. 5.2. «Схема кристалічного спектрометра нейтронів».

К1,К2,КЗ - колиматори, КМ - кристал-монохроматор, О - зразок,

КА - кристал-аналізатор, Д - детектор.

Пучок нейтронів з реактора проходить через систему колиматорів у горизонтальних нішах і попадає на кристал-монохроматор (КМ). Щілинний колиматор (К) служить для формування нейтронного пучка з необхідною розходимістю, що при необхідності може змінюватися шляхом зміни ширини щілин колиматора. Кристал-монохроматор міститься на дистанційно керованому столику з двома ступенями волі (обертання навколо вертикальної осі і нахил вертикальної осі) у місці виходу нейтронного пучка з каналу реактора. Відбитий від кристала-монохроматора під кутом 2 v монохроматичний пучок нейтронів проходить через щілинний колиматор (К) і потрапляє на дослідний зразок (О). Енергія монохроматичного пучка нейтронів може змінюватися шляхом зміни кута відображення 2 v, а також шляхом використання різних змінних кристалів-монохроматорів, з різними міжплощинними відстанями. Межі зміни кутів віддзеркалення 2 v обмежуються як конструкцією установки, так

і геометрією розташування її в залі реактора. В нашому випадку 2 v може змінюватися в межах 16° - 32°. В якості кристалів - монохроматорів можуть використовуватися монокристали Рв, Zn, Сі. В результаті ми мали нагоду варіювати енергію падаючих нейтронів в діапазоні 30 - 300 меВ. Розсіяні під кутом 2 и нейтрони аналізуються по енергії за допомогою кристала аналізатора (КА) і реєструється детектором (Д ). В спектрометрі КSN - 2 кут розсіяння и може змінюватися в межах 0° - 170° (по відношенню до падаючого пучка). Кут кристал - аналізатора 2 Ш може змінюватися в межах 105° без перестановки спрямовуючої плеча аналізатора, а після перестановки спрямовуючої межі зміни кута 2 Ш можна збільшити до 170°.

Система колімації дозволяє одержати монохроматичний пучок перетином 0,05 х 0,05 м2 і кутовою розходимістю 15 кутових хвилин. При необхідності кутова розходимість пучка може бути збільшена. В своєму стандартному промисловому виконанні спектрометр KSN-2 володіє рядом недоліків, головний з яких: неможливість дистанційного керування плечем зразка, унаслідок того, що спрямовуюча плеча аналізатора з одного боку закріплена на плечі зразка, а з іншого спирається на підлогу залу за допомогою домкратів. В ході експлуатації спектрометр був підданий модернізації. Було вирішено питання про переміщення спрямовуючої плеча аналізатора разом з плечем зразка, що дозволило дистанційно управляти всіма переміщеннями спектрометра.

Точність відліку кутових положень пліч спектрометра була поліпшена в 2,5 рази і досягла двох кутових хвилин. Ця точність була отримана за допомогою введення в зубчасту передачу пари коліс з передаточним числом 1:2,5. У процесі експлуатації була також проведена заміна торцового лічильника, наповненого BF3 на батарею з 9 гелієвих лічильників малого розміру типу СНМ-31. Кутовий дозвіл при цьому погіршено не було. Ця заміна лічильника і повна зміна конструкції захисту дозволили поліпшити співвідношення ефект-фон в 10-12 разів.

Основні характеристики установки, такі як розподільна здатність і світлосила, розраховувалися виходячи з розумінь, викладених вище. Як видно з формули (5.2), можна одержати різний дозвіл по енергії в залежності від 2 и, б, з.

У нашому експерименті кристалом-монохроматором був Рb із площиною відображення (111) (розміри 0,20 х 0,08 х 0,01 м). Брегговський кут відображення 2 и складав 26°24' (використовувалася основна лінія) і виділялися монохроматичні нейтрони з Е=48,1042 меВ; л = 0,1304 нм.

Щілинні колиматори, кристал-аналізатор і кінцеві розміри детектора призводять до зміни напівширини лінії і, у кінцевому рахунку, позначаються на розподільній здатності всієї установки. В якості кристала-аналізатора у цьому випадку використовувався монокристал міді розмірами 0,160х 0,060х 0,009 м і мозаїчністю з?20 кутових хв. Світлосила установки залежить від величини падаючого потоку нейтронів на кристал-монохроматор, відбиваючої здатності кристала-монохроматора і кристала-аналізатора, а також ефективності детектора. Монокристал свинцю товщиною в 0,01 м відбиває 20-25% нейтронів монохроматичної лінії, 40% нейтронів проходить через монокристал, і 40% розсіюється когерентно за рахунок непружного розсіювання. Вивчалися порошкоподібні зразки, отримані по методу соосадження гідроксидів. Усі зразки піддавалися стандартному гомогенизуючому отжигу на протязі 7,2-105 сек при 720 К.

5.2 Вивчення структури і динаміки кристалічних ґрат твердих розчинів на основі ZrO2.

Проводилися експерименти з метою вивчення твердих розчинів на основі ZrO2. Найбільша увага була приділена системі ZrO2-Y2O3 . Структурні дослідження систем ZrO2-Y2O3 становлять особливу цікавість, тому що ZrO2 є хімічним і структурним гомологом основного уранового палива UO2. Однак радіаційні і токсичні властивості UO2 затрудняють його дослідження. Дані, отримані на системі ZrO2-Y2O3 можуть бути корисні при розробці заходів щодо поліпшення якостей палива на основі діоксиду урану UO2. Дані нейтронографічних вимірів приводяться на мал. 5.3, де чітко видно, що починаючи з концентрації ?6% у твердому розчині стабілізується кубічна фаза. Рентгеноструктурний аналіз цих твердих розчинів підтвердив результати нейтроннографічних вимірів. Оскільки елементарний осередок твердих розчинів на основі діоксида цирконію містить більш одного атома, без залучення спеціальних модельних розрахунків одержати в чистому виді функцію щільності станів тіл g(е) - не вдається. З експерименту

безпосередньо можна одержати деяку функцію Gs(е), що являє собою добуток функції g(е) і Ks(q, е), що залежить від амплітуд когерентного розсіювання, маси, векторів поляризації різних атомів, що входять в елементарний осередок:

Gs(е)=Ks(q,е)g(е) (5.3)

Рис.5.3. Вид функції Gs(e) для твердих розчинів у системі Zr2-Y2O3 зі вмістом компонента Y2O3 : а)- 0%, б) - 6%; в) - 10%

 (5.4)

де: h - число атомів в елементарному осередку;

aj - амплітуда когерентного розсіювання J атома;

Mj- маса J атома;

е-wj - фактор Дебоя-Валлера J атома;

оis - вектор поляризації;

Н - імпульс, переданий нейтроном при розсіюванні.

На рис.5.4. приведені спектри коливань, отриманих для ряду твердих розчинів. Вивчення спектрів дало можливість виявити помітне розходження між даними для чистого діоксида цирконію і твердих розчинів, де концентрація домішки Y2O3 перевищувала 6%. Цей результат не є несподіваним, тому що ґрати чистого ZrO2 мають моноклінну симетрію, а система ZrO2-Y2O3 кристалізується в кубічній структурі. Не дивлячись на близькість параметрів ґрати в обох структурах, варто очікувати зміни силових постійних між атомами. Основне розходження спостерігається в районі енергій ?55 меВ.

Звертає на себе увагу факт збільшення щільності частот нормальних коливань, з ростом концентрації іонів- стабілізаторів. В області складів, де концентрація Y2O3 змінювалася від 12-26%, спостерігалося деяке розширенняспектра коливань до 110 меВ, без істотних змін у формі розподілу. Подальше зростання концентрації Y2O3 до 33%, приводив до появи деяких особливостей в спектрі. На нашу думку, такі зміни в спектрах із зростанням концентрації іонів стабілізаторів можуть бути пояснені таким чином. В системі ZrO2-Ме2O3 ( де Me - Y, Nd, Gd ) можуть існувати в області концентрацій Ме2O3 перевищуючої Х =0,33, тільки дві повністю впорядковані фази: моноклінна (в чистому ZrO2) і кубічна, типу пірохлора (при 33% Y2O3) В структурі типу пірохлора впорядкованим чином розташовані як іони стабілізатори, так і супутні їм вакансії. В той же час в області складів X =0,06-0,3, де грати твердих розчинів мають структуру типа CaF2, мабуть, має місце статистичний розподіл іонів стабілізаторів і вакансій. Такий розподіл приводить до розупорядкування трансляції в гратах твердого розчину, що приводить до порушення правил відбору і розширення оптичних гілок коливань. У зв'язку з вищевикладеним, особливу увагу надане вивченню системи ZrО2-33%Y2O3, оскільки раніше висловлювалися припущення про утворення в даній системі з'єднання типу пірохлору.

Рис. 5.4. «Нейтрограми твердих розчинів системи ZrО2-Y2O3 зі змістом компонента Y2O3 : а) - 6%, б) - 5%, в) - 0%».

Дійсно, якщо для кубічних твердих розчинів на основі ZrО2, стабілізованого оксидами лантаноїдного ряду, існування таких з'єднань визнається доведеним, то в системі ZrО2-Y2O3 питання, до певної міри, залишається дискусійним. Наші експерименти грунтувалися на припущенні, що з'єднання, що мають однакові грати-матрицю і відмінні лише атомною вагою домішкових компонентів, повинні мати подібні один одному спектри коливань.

З огляду на це припущення, було проведено порівняльне вивчення твердих розчинів ZrО2-33%Y2O3 і ZrО2-33%Nd2O3. (останній за даними рентгеноструктурного аналізу мав структуру типу пірохлору). Нами були вивчені нейтронограмми цих з'єднань, що у цілому збіглися один з одним (рис.5.5). Більш того, вони збіглися з нейтронограмою, приведеною в дослідженні, на підставі якої заперечується наявність з'єднання типу пірохлору в системі ZrО2-Y2O3. Очевидно, з огляду на результати наших експериментів, висновки роботи [18] не можна вважати остаточно вирішальними. На рис. 5.6. представлені спектри обох з'єднань. Їхнє

зіставлення приводить до висновку про наявність деяких загальних особливостей. Зокрема, маються максимуми в областях 45 і 70 меВ. Однак у випадку ZrО2- 33% Nd2O3 центр ваги спектра лежить в області ? 40 меВ, а у випадку ZrО2 - 33% Y2O3 в області ? 60 меВ. Це, на нашу думку, може бути викликане як значною різницею в атомних вагах іонів стабілізаторів, так і різним ступенем упорядкування структурних елементів. Таким чином, наші дані в цілому погоджуютьсяся з результатами роботи [17], де зроблений висновок про наявність плавного переходу між структурою типу флюориту і пірохлору в системі ZrO2-Y2O3.

Універсальний характер змін у спектрі коливань атомів чистого Zr2, що відбуваються з внесенням у ґрати матриці іонів-стабілізаторів, підтверджується результатами дослідження систем Zr2 - 15% 5С2О3 і Zr2 - 20% СаО. Цікавим при дослідженні системи ZrO2 - Sc2О3 є обставина, що іон скандію (Sc3+) - єдиний іон, що має менший розмір, чим іон цирконію (Zr4+), і, проте, стабілізує кубічну фазу [19]. Це дозволяє припустити, що упорядковане розташування катіонів домішок у ґратах ZrO2 відіграє важливу роль стабілізації кубічної фази.



Рис. 5.5. Нейтрограмма твердих розчинів на основі діоксида цирконію а) ZrО2- 33% Nd2O3 , б ) ZrO2- 33% Y2O3» .

Рис. 5.6. Вид функції Gs(е) для твердих розчинів на основі діоксида цирконію: а) ZrО2- 33% Y2O3, б ) ZrО2- 33% Nd2O3.

Описані вище експерименти були проведені при 3000К. З метою вивчення впливу температури на динаміку ґрат твердих розчинів на основі ZrO2, у серії експериментів була вивчена структура і динаміка кристалічних ґрат систем ZrO2-16%Y2O3 і ZrO2-33%Y2O3 при температурах 77°К и 700°К. Ніяких відмінностей у структурі і спектрах даних систем при зазначених температурах, у порівнянні з вимірами при 300°К не виявлено (мало місце лише розходження у величині "эффект фон"). Як відомо [21], тверді розчини на основі ZrO2 мають ГЦК структуру і тому в їхніх спектрах повинно спостерігатися 9 галузей: 3 акустичних і 6 оптичних. Нами були отримані дисперсійні криві, що відносяться тільки до акустичної частини спектра, що добре погоджується з даними роботи [20] і, можливо, пов'язано з великим ступенем структурного розупорядочення в досліджуваних кристалах.

5.3 Текстурні зміни у вершині тріщини, що рухається.

При вивченні руйнування листового сплаву Zr-1%Nb було експериментально показано, що пластична деформація у вершині тріщини, що рухається, сполучена з закономірною зміною вихідної кристалографічної текстури матеріалу. Цей результат дозволяє зв'язати тріщиностійкість виробів зі сплаву Zr-1%Nb з вихідною текстурою й орієнтацією тріщини, що

представляється важливим як з наукової, так і з практичної точки зору.

Будь-яка пластична деформація, що здійснюється за допомогою дії кристалографічних механізмів (двійникування, ковзання), сполучена з кристалографічною переорієнтацією зерен, принципи й особливості якої розглядаються в рамках теорії текстуроутворення [6]. Те ж саме відноситься і до локальної пластичної деформації у вершині тріщини, що рухається. Переорієнтація зерен може протікати легше чи сутужніше в залежності від сдвигової напруги в активізуємих системах ковзання і двійникування числа діючих механізмів деформації. Відповідно рух тріщини і попереднього їй фронту пластичної деформації буде контролюватися тими ж факторами.

У зв'язку з цим дані про особливості текстури шару, що прилягає до поверхні руйнування, є реальною основою для непроведеного раніше кристалографічного аналізу ситуації у вершині тріщини.

5.4 Методика експериментального дослідження

Для виявлення переорієнтації зерен у зоні пластичної деформації у вершині тріщини, що рухається, проводили рентгенівське вивчення кристалографічної текстури шару, що прилягає до поверхні руйнування. Застосування методу ділильних сіток [7] дозволило установити, що поле пластичної деформації, що формується до моменту старту тріщини поблизу вершини надрізу, є неоднорідним і нерівноважним. Текстурні особливості шару, що прилягає до поверхні руйнування, визначаються сумарним ефектом проходження зони неоднорідної пластичної деформації і тому повинні розглядатися як результат послідовного впливу локальних деформацій, розподіл яких реєструє метод ділильних сіток. Текстурна дифрактометрична зйомка поверхні руйнування є принципово новою методикою. Передумовою до її застосування послужило наступне. При розтяганні зразка з надрізом напружений стан у вершині надрізу такий, що деформація, що розвивається поблизу її локальна, визначається переважно дією розтягуючих напруг, перпендикулярних утворюємої поверхні руйнування [8]. За даними, що отримані методом ділильних сіток, товщина прилягаючого до цієї поверхні шару претерпіваючого більш-менш помітну деформацію розтяганням, для сплаву Zr-1%Nb при кімнатній температурі не перевищує 2 мм. У межах цього шару ступінь деформації різко убуває в міру видалення від поверхні руйнування. Так як при дифрактометричної зйомці текстури площа опроміненої плоскої поверхні повинна складати щонайменше кілька квадратних міліметрів. Найбільш прийнятний спосіб одержання достовірної інформації про переорієнтацію зерен у вершині тріщини зйомка поверхні руйнування і зіставлення її текстури з текстурою внутрішнього недеформованого перетину, рівнобіжного цій поверхні.

При рентгенівській дифрактометричній зйомці поверхні руйнування істотні методичні труднощі можуть виникати в зв'язку з їхньою неплощинністю і шорсткістю. Обмежити негативний вплив неплощинності поверхні на вірогідність одержуваних результатів можна шляхом зменшення площі, що опромінюється.

Зразки виготовляли з листа сплаву Zr-1%Nb товщиною 1 мм. Рентгенівське дослідження проводили на зразках, що перетерпіли іспит на розтягання уздовж напрямку прокатки (НП) і поперечного напрямку (ПН). Для іспиту на розтягання з листа вирізували зразки двох типів: розміром 185x20 мм при довжині робочої частини 130 мм і 110x8 мм при довжині неробочої частини 43 мм. На зразках більшого розміру електроерозійним способом робили центральний надріз довжиною 6,5 мм. На зразках з надрізом при температурі 293°К за стандартною методикою визначали критичне розкриття тріщини дс, напруга старту тріщини усо і критичне значення інтеграла gс [8]. Після розтягання зразків з надрізом до руйнування проводили рентгенівське вивчення поверхонь руйнування, що утворилися, за описаною методикою. При цьому, з огляду на малість товщини вихідного листа для дифрактометричної зйомки виготовляли складені зразки, застосовуючи полірування і травлення досліджуваної поверхні в мінімальних межах.

5.5 Результати експериментів

Дані іспити на розтягання зразків обох типів - гладких і з надрізом приведені в Таблиця8.1. Для кожної з зазначених у таблиці величин обчислений показник анізотропії А (наприклад, А(дЗ= дСНП/дСПН)). Зіставлення кривих напруга-деформація для гладких НП- і ПН- зразків свідчить про їхнє різке розходження. Думаючи, що аналогічні особливості зміцнення виявляються й

у зоні пластичної деформації поблизу вершини тріщини, що рухається, для його характеристики вводять коефіцієнт зміцнення К:

КУ=(уВ-у0,2)/у0,2 (5.4.)

Вихідні текстури НП- і ПН- перетинів листа досліджуваного сплаву
(Zr-1%Nb) різко різні, що характерно для прокатаних металевих матеріалів з г.п.у.- ґратами.

Таблиця 5.1.

Напрямок розтягання	у0,2 МПа	уВ МПа	КУ	д, %	дС, мм	дспро, МПа	Jс,МПа мм
НП	211	362	0,72	25	0,82	383	24,7
ПН	273	335	0,23	21	0,87	390	30,1
Коефіцієнт анізотропії	0,77	1,08	3,13	1,2	0,98	0,94	0,82

З робіт, присвячених вивченню механізмів пластичної деформації і текстуростворення в d - цирконії [10-11], випливає, що зміна текстури при розтяганні НП-зразка визначається дією призматичного ковзання, тоді як при розтяганні ПН-зразка активізації призматичного ковзання передує інтенсивне двойнікування, що викликає стрибкоподібне переміщення текстурного максимуму з його первісного положення.

Установлено, що в НП- зразках поблизу поверхні руйнування матеріал перетерплює деформацію розтяганням на 15-19%, ПН- зразках - на 3-5%. Очевидно, що в силу пошарової неоднорідності розподілу деформації поблизу поверхні руйнування, реальна локальна деформація шару товщиною кілька мікронів, що безпосередньо прилягає до поверхні руйнування, істотно перевищує зазначену. Так як руйнування відбувається при вичерпанні ресурсу пластичності шару локалізованої деформації, то й у НП-, і ПН- зразках у безпосередній близькості від вершини надрізу досягається максимально можливий ступінь деформації, що реалізується за рахунок призматичного ковзання. Але це означає, що отримані по текстурним данним усереднені оцінки ступеня пластичної деформації - цирконію поблизу поверхні руйнування характеризують, по суті справи,

товщину шарів, у яких ця деформація локалізована, а не максимальну ступінь деформації, що досягається при руйнуванні НП-, і ПН- зразків. Чим менший ступінь пластичної деформації шару, що прилягає до поверхні руйнування, дає проведена оцінка, тим менше товщина шару локалізованої деформації у вершині тріщини. Звідси випливає, що товщина цього шару в НП- зразку істотно більше, ніж у ПН- зразку.

Таким чином, у зразках з надрізом розвиваються такі ж процеси переорієнтації зерен і зміни кристалографічної текстури, які і при розтяганні гладких зразків з тією лише різницею, що в перших ці процеси локалізовані поблизу поверхні руйнування.

Текстурні зміни, що спостерігаються в б- цирконії поблизу поверхні руйнування, можуть служити відправним пунктом для аналізу причин анізотропії тріщиностійкості досліджуваного листа сплаву Zr-1%Nb. Зміна текстури матеріалу у вершині тріщини, що рухається, є природним наслідком прагнення його зерен придбати орієнтацію, стійку стосовно впливу переважної там деформації розтяганням. Активізуємі в зерні механізми пластичної деформації (двойникування, ковзання) викликають характерні для них повороти кристалічних ґрат цього зерна. Зокрема, у результаті ковзання, викликаного деформацією зразка розтяганням, ґрати зерна повертаються таким чином, що напрямок ковзання в активізованій системі прагне наблизитися до напрямку розтягання [11]. В міру цього повороту змінюються здвигові напруги в діючій і потенційних системах ковзання і двойникування, так що рано чи пізно активізуються додаткові системи, кожна з яких впливає на результуючий поворот ґрат. При великій деформації зерно досягає кінцевої стійкої орієнтації, при якій повороти ґрат, обумовлені дією кожної з активізованих систем ковзання, взаємно компенсуються. У б- цирконії підтримка стійкості кінцевої орієнтації осі розтягання (1010) забезпечується взаємно збалансованою дією двох систем призматичного ковзання.

Траєкторії переорієнтації зерен під дією розтягання строго закономірні і визначаються послідовністю активізації систем ковзання і двойникувания, що для б- цирконію добре вивчені [12]. У відношенні тріщиностійкості матеріалу особливе значення має вплив переорієнтації кристалічних ґрат у вершині тріщини на деформаційне зміцнення в зв'язку з його переорієнтаційною залежністю.

При розтяганні НП- зразка в умовах дії призматичного ковзання орієнтація зерен, що деформуються, міняється поступово і деформаційне зміцнення переборюється за рахунок збільшення навантаження. У ПН- зразку спочатку відносно мала частина зерен орієнтована сприятливо для

переважної активації призматичного ковзання, але зате в значній частині зерен завдяки їхній орієнтації в першу чергу активізується двойникування.

Взаємне перетинання кривих напруга-деформація для НП- і ПН- зразків свідчить про те, що наступна деформація ПН- зразка після активізації в ньому призматичного ковзання сполучена з меншим зміцненням у порівнянні з регістрируємим для НП- зразка.

Приймаючи до уваги, що вершина надрізу є концентратором напруг, розглянемо процес навантаження зразка в часі. При збільшенні навантаження деформація спочатку активізується в шарі, що безпосередньо прилягає до надрізу, де досягається максимальна напруга, і лише в міру його зміцнення поступово поширюється на більш вилучені шари. Очевидно, чим менше критичне напруження зрушення для діючого механізму деформації, тим далі від вершини надрізу пошириться зона локалізованої пластичної деформації. У НП- зразку послойний розподіл ступеня деформації поблизу вершини надрізу залежить від зміцнення, що перетерплюється зернами цирконію в процесі призматичного ковзання.

При іспиті ПН- зразка, судячи з представлених данних, навантаження збільшується до тих пір, поки в якомусь тонкому шарі поблизу вершини надрізу не пройде двійникування. У результаті відбуваючоїсь при цьому стрибкоподібної переорієнтації зерен, у них відразу ж розвивається призматичне ковзання, що вимагає для своєї активізації і підтримки менш високого навантаження, у порівнянні, з досягнутим раніше і тому перешкоджаючому поширенню двійникувания на інші шари. Тільки у випадку, коли зміцнення, викликане дією призматичного ковзання в найближчому до надрізу шарі, перевищить різницю між критичними напруженнями зрушення для двійникувания і призматичного ковзання, виявиться можливим подальше підвищення навантаження до рівня, що забезпечує активізацію двійникувания в наступному шарі.

Таким чином, поширення зони пластичної деформації від вершини надрізу в глиб у НП- і ПН- зразках відбувається по-різному: у міру збільшення ступеня пластичної деформації матеріалу в безпосередній близькості від вершини надрізу, зона пластичної деформації в НП- зразку розширюється безупинно, у ПН- зразку - дискретно, залишаючись незмінною протягом окремих етапів навантаження. Тому товщина шару локалізованої деформації в ПН- зразку менше, ніж НП- зразку.

При розтяганні гладкого ПН- зразка деформація також розвивається менш однорідно, чим при розтяганні гладкого НП- зразка. Навіть при відсутності концентраторів напруги двійникувания на якихось ділянках ПН- зразка в силу випадкових причин відбувається раніш, ніж на інших, а це виявляється вже достатньою передумовою для деякої локалізації деформації при розвитку на цих ділянках призматичного ковзання. Неоднорідність деформації і породжувана нею текстурна неоднорідність, збільшуючи щільність висококутових границь, сприяють додатковій локалізації деформації і підвищують імовірність руйнування. Природно, що в умовах локалізованої деформації ресурс пластичності матеріалу вичерпується при меншій усередненій напрузі і меншому ступені деформації всього зразка, чим в умовах однорідної деформації. Саме тому межа міцності уВ і відносне подовження д для ПН- зразка виявляються меншими, чим для НП- зразка (див. Таблиця 5.1.).

Судячи з результатів механічних іспитів, анізотропія тріщиностійкості досліджуваного листа не відповідає анізотропії властивостей, обмірюваних на гладких зразках: хоча межа міцності уВ для НП- зразка вище в порівнянні з ПН- зразком. Поширення в ньому тріщини сполучено з меншими енергетичними витратами, про що свідчить зіставлення Jс- інтеграла для обох зразків.

Очевидно також, що до моменту старту тріщини розміри зони ненульової пластичної деформації в ПН- зразку, незважаючи на сильну локалізацію деформації, порівняні з розмірами аналогічної зони в НП- зразку. Це не суперечить викладеному і виявляється можливим, завдяки значному розсіюванню вихідної текстури ПН- зразка, у зв'язку з чим у відносно малій частині зерен призматичне ковзання активізується вже на початковому етапі розтягання.

Висновки. На прикладі листового сплаву Zr - 1% Nb експериментально виявлена кристалографічна переорієнтація зерен у вершині тріщини, що рухається.

Ефекти, що спостерігаються рентгенографічно поблизу поверхні руйнування зразків з надрізом зіставлені з спостереженими в обсязі аналогічних зразків, підданих розтяганню. Відповідно до отриманих оцінок, у шарі товщиною до 20 мкм, що прилягає до поверхні руйнування, усереднена деформація матеріалу розтяганням складає 15-20% для НП- і 3-5% ПН- зразка.

Анізотропія тріщиностійкості і розвиток зони пластичної деформації у вершині тріщини визначаються активізуємими механізмами пластичної деформації б- цирконію, характерною рисою яких є сильна залежність від кристалографічної орієнтації зерен.

Використання захисної плівки цирконію може привести до збільшення строку служби ТВЕЛів, та може запобігти утворенню тріщин.

6. Охорона праці

6.1 Характеристика об єкта.

При розробці індивідуальної частини диплома було проведено ряд експериментів. Виходячи з цього при розгляданні розділу „Охорона праці” необхідно звернути увагу на приміщення, де проводились іспити та обладнання, яке розташоване в ньому.

Приміщення розташоване в двоповерховому будинку і являє собою кімнату без вікон.

Обладнання в приміщенні можна поділити на дві групи:

- обладнання, яке працює від електромережі;

- обладнання, яке призначене для перекачки рідини.

6.2 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів

На даному об'єкті небезпечними факторами є:

- підвищена напруга в електричному ланцюзі, замикання якого може відбутися через тіло людини;

- підвищена температура повітря робочої зони;

- недостатність освітлення.

6.2.1 Підвищена напруга.

Джерелом підвищеної напруги на розглянутому об'єкті є електроустаткування - електродвигуни, а так само металеві предмети, що можуть виявитися під напругою у випадку замикання однієї з фаз на корпус.

Електродвигуни запитані від мережі перемінного струму, із заземленої нейтралью, напругою U=380/220 В. Наявність струмопровідних підлог відносить дані приміщення до приміщень з підвищеною небезпекою поразки напругою. В умовах підвищеної небезпеки замикання однієї з фаз на корпус при дотику людини через тіло пройде струм:

Iпр = Uф/Rчел,

де Iпр [А] - струм дотику;

Uф, [В] - фазна напруга;

Rчел 1000 Ом - електричний опір тіла людини, тоді:

Iпр = 220/1000 = 0,22 А = 220 мА.

Величина струму, при якому фібрилляція серця відбувається через 2-3 сек., дорівнює 100 мА. Очевидно, що струм у 220 мА є смертельним для людини.

6.2.2 Температура

Підвищення температури на робочому місці виникає в результаті дії слідуючих факторів: теплота, виділювана в навколишнє середовище від електроустаткування і освітлення, теплота, виділювана людським тілом.

Згідно з нормами, працю людини в лабораторії можно віднести до 1 групи (праця легка фізична). При цьому людина випромінює 173 Дж/с теплоти.

Устаткування, яке розміщенне в приміщенні, при роботі випромінює телоту, з поверхні ізоляції, еквівалентну температурі 45 0С.

По нормам в холодну пору року повітря в приміщенні повинно бути в диапазоні 20-23 0С при вологості 60-40 %, а в теплу пору року - 22-25 0С при вологості 60-40 %. У нашому випадку в холодну пору року температура повітря дорівнює 21 0С , а в теплу пору року 25 0С, а також, враховуючи випромінення устаткування розташованого в приміщенні температура буде підвищена.

Наслідком цього може бути погіршення самопочуття людей через порушення теплового балансу людини: тепловий удар, млявість, неуважність.

6.2.3 Освітлення

При роботі в приміщеннях правильне виробниче освітлення має велике значення, особливо коли приміщення немає природнього освітлення. В таких приміщеннях використовують штучне освітлення.

Штучне освітлення у приміщеннях необхідно здійснювати у вигляді загальної системи рівномірного освітлення. У приміщеннях, де переважають роботи з документами, допускається застосування комбінованого освітлення, коли на робочих місцях встановлюють світильники місцевого освітлення, які доповнюють загальне освітлення. У нашому випадку фактичне значення освітлення дорівнює 400 лк.

Неправильне освітлення приводить до передчасного стомлення, притупляється увага, що може служити причиною нещасливого випадку. Крім того, недостатність освітлення може викликати погіршення зору працюючого персоналу.

6.3 Заходи щодо зниження небезпечних і шкідливих факторів

6.3.1 Підвищена напруга

Для запобігання электротравм людини застосовують занулення чи захисне заземлення установок.

Захисне заземлення - це навмисне електричне з'єднання з землею металевих неструмоведучих частин електричного і технологічного устаткування, що може виявитися під напругою.

Захисне заземлення є простим, ефективним і широко розповсюдженим способом захисту людини від поразки електричним струмом. Забезпечується це зниженням напруги між устаткуванням, опинившимся під напругою, і землею до безпечної величини. Застосовується в трифазній мережі з напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю і понад 1000 В з будь-яким режимом нейтралі.

6.3.2 Температура

Для запобігання підвищення температури повітря в приміщенні, а також підвищення теплоти повітря в приміщенні, застосовують вентиляцію і кондиціонування. Це приводить до покращення мікроклімату на робочому місці і, як підсумок, до покращення почуття людини, а звідси і до зниження можливості травматизму через порушення теплового балансу людини.

6.3.3 Освітлення

Для поліпшення умов праці використовують штучне комбіноване освітлення за допомогою газорозрядних ламп та ламп накалу. В приміщеннях, де відбувалась робота, по нормам комбіноване освітлення складає - 400 лк, та загальне - 200 лк. Розташовувати лампи в приміщенні необхідно по слідуючій схемі: газорозрядні лампи - розташувати на стелі, лампи накалу - розташувати на робочому місці. Таке розташування краще тим, що газорозрядні лампи мають меншу потужність, спектр випромінювання ближче до денного, вони більш пожежно безпечні.

Враховуючи , що газорозрядна лампа дає - 200 лк, лампа накалу - 100лк, можна зробити висновок, що для забезпечення нормальних умов праці необхідно встановити 2 газорозрядні лампи та дві лампи накалу, що забезпечує в загальному обсязі приблизно 600 лк.

6.4 Пожежна безпека

Пожежна безпека -- це стан об'єкта, при якому з регламентованою імовірністю виключається можливість виникнення і розвитку пожежі, а також забезпечується захист матеріальних цінностей.

Будинки і спорудження по вогнестійкості підрозділяються на 5 ступенів, що визначаються межами вогнестійкості основних будівельних конструкцій і межами поширення вогню по цих конструкціях.

На підставі пожежних властивостей матеріалів і речовин, що застосовуються на виробництві, з урахуванням їх кількості, розмірів приміщень і особливостей технічного процесу експериментів, визначають категорію приміщень по вибухо - пожежній небезпеці, а також клас зон приміщень і зовнішніх установок.

По класифікації приміщення лабораторії можна віднести: по ступеню вогненебезпечності до третього класу і категорії виробництва до
класу Д, згідно з НАПБ Б.03.002-2007

6.4.1 Технічні рішення протипожежного захисту

Технічні рішення цієї системи спрямовані на обмеження розповсюдження пожежі, захист людей і матеріальних цінностей від впливу шкідливих і небезпечних факторів пожежі, на створення умов для ліквідації пожежі.

В лабораторії на шляху евакуації застосовані тільки негорючі і важкозаймисті матеріали. Для попередження працівників передбачені світлові і звукові пожежні сигналізації.

Для вcix споруд i приміщень в будівлі, повинна бути визначена категорія з вибухопожежної i пожежної небезпеки відповідно до НАПБ Б.03.002-2007.

"Определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности", та клас зони згідно з «Правилами влаштування електроустановок». Відповідні позначення повинні бути нанесені на вхідні двері приміщення.

На кожен поверх встановлено по два ручних вогнегасника типу ОУ - 2, ОУ - 5. Також розміщенні схеми евакуації та аварійні виходи.

6.5 Розрахунок захисного заземлення

Вхідні данні

RЕ, Ом	RД, Ом	, Ом• м	IT , м	D, м	h, м	lг, м
10	4	20	3	0,05	2	12

Розрахунок заземлення:

рис.6.1. Схема розміщення заземлення в ґрунті.

Визначимо опір вертикального заземлення:

Rтр = ;

де: = 20 Ом• м, питомий опір ґрунту [13];

IT = 3 м, довжина труби;

D = 0,05 м, діаметр труби;

h = 2 м, глибина закладки труби від поверхні до середини.

Rтр = =5,5 Ом.

Опір природного заземлення: RЕ = 10 Ом.

Опір штучного заземлення:

RИ = RД• RЕ/(RЕ+RД) = 40/14 = 2,86 Ом.

Попереднє число вертикальних електродів:

N = RТР/RИ = 5,5/2,86 = 1,92 шт.

Найближче зі стандартних чисел 4.

Прийнявши схему розміщення електродів, визначимо загальну довжину горизонтального електрода lГ =12 м, визначимо його опір.

RГ = = 1 Ом.

Визначимо опір групового заземлення:

RГР = = 1,050 Ом.

де г = 0,45

в = 0,69

RГР RИ.

Опір групового заземлення менш ніж опір штучного. Звідси слідує, що персонал буде захищений від уражень струмом.

Висновок. У розділі “Охорона праці” проаналізовані небезпечні і шкідливі фактори, що мають місце в лабораторії і впливають на людину при її роботі. По шкідливих факторах представлені заходи для зниження їхнього впливу і їхньому усуненню. У зв'язку з введенням цих заходів збільшилась продуктивність праці, зменшився травматизм, була істотно поліпшена праця людей в лабораторії та інших приміщеннях.

7. Радіаційна безпека.

7.1 Зональність АЕС

Радіаційна безпека передбачає дотримання допустимих меж радіаційної дії на персонал, населення і оточуюче середовище, встановлених нормами, правилами і стандартами по безпеці.

Класифікація приміщень виконується на етапі проектування станції і відкоректовується вже після пуску реактора, коли були враховані фактичні заміряні значення радіаційних параметрів.

З погляду захисту персоналу від іонізуючого випромінювання - будівлі і споруди АЕС розділені на:

- зону суворого режиму - контрольовану зону, де можлива дія на персонал радіаційних чинників;

- зону вільного режиму - зона нагляду, де при нормальній експлуатації дія на персонал радіаційних чинників практично виключена.

У контрольованій зоні всі приміщення, залежно від ступеня радіаційної небезпеки, умовно діляться по зонах. Розподіл по зонах проводиться відповідно до 3-х радіаційних параметрів:

1. Потужність дози іонізуючого випромінювання.

2. Забрудненість приміщення або устаткування.

3. Забрудненість повітря.

Приміщення діляться на:

- Обслуговувані або приміщення постійного перебування персоналу - ті приміщення термін перебування в яких не обмежений радіаційними умовами

- Напівобслуговувані - ті приміщення термін перебування в яких обмежений радіаційними умовами і вимагає вживання додаткових засобів захисту.

- Необслуговувані - ті приміщення перебування в яких під час роботи розміщеного в них устаткування категорично заборонено відповідно до радіаційних умов.

Класифікація приміщень може бути змінена, якщо змінюється радіаційна обстановка. Класифікація може змінюватися залежно від експлуатаційного стану реактора. Приміщення необслуговувані можуть бути перикласифіковані в приміщення напівобслуговувані при зупинці блоку на ППР і зміні радіаційної обстановки. Кожне приміщення класифікується по кожному з трьох параметрів і умовно розбиті на I, II, і III зони.

Двері приміщень маркуються спеціальним знаком радіаційної небезпеки і відповідними написами.

Приміщення, що відносяться по будь-якому з параметрів до НОП або ПІП, знаходяться під особливим контролем служби радіаційної безпеки. Інструкцією по радіаційній безпеці на ЮУ АЕС встановлені правила безпеки при відвідуваннях і виконанні робіт в цих приміщеннях, оскільки це найвірогідніші місця, де персонал може бути схильний до опромінювання або забруднення.

У приміщеннях III зони ОП радіаційні параметри можуть трохи перевищувати радіаційний фон. Там заборонено зберігання і розміщення радіоактивних матеріалів і забрудненість поверхні і повітря не повинна перевищувати встановлені інструкціями норми.

7.2 Правила перебування в контрольованій зоні

З початку експлуатації атомної станції на вхід в різні приміщення пред'являються деякі обмеження залежно від шкідливих чинників, які можуть завдати шкоди організму людини. Це - випромінювання, небезпечні хімічні речовини, електричний струм, і т.д. - все повинне братися до уваги. З погляду радіаційної безпеки, загальні правила для знаходження в різних приміщеннях ідентичні для всіх працівників.

Загальні для КЗ:

Обов'язкове знання основ радіаційної безпеки в об'ємі діючих загальностанційних інструкцій.

Вхід і вихід з КЗ здійснюється тільки через будівлю санпропускника.

Мати медичний дозвіл на роботу в зоні іонізуючого випромінювання.

III Зона:

Наявність основних засобів індивідуального захисту (ЗІЗ);

Наявність індивідуального дозиметра ТЛД.

II, I Зона:

Знати радіаційну обстановку;

Мати додаткові ЗІЗ;

Мати спеціальний дозвіл (наряд, розпорядження);

Пройти необхідне навчання.

Обслуговувані приміщення - відповідають III зоні - це приміщення постійного перебування персоналу. Обмежень по доступу і за часом немає.

Напівобслуговувані - відповідають II зоні - двері повинні бути замкнуті. Вхід по спеціальному дозволу, потрібен допуск від служби радіаційної безпеки (РБ) і допускаючого від цеху в чиєму веденні знаходиться приміщення.Повинні використовуватися призначені службою РБ додаткові ЗІЗ і виконуватися заходи щодо захисту персоналу від іонізуючого випромінювання.

Необслуговувані - I зона - двері повинні бути блоковані і опечатані. Розкриття дверей і вхід по спеціальному дозволу, потрібен допуск від служби радіаційної безпеки, (РБ) і допускаючого від цеху, в чиєму веденні знаходиться приміщення. Повинні використовуватися призначені службою РБ додаткові ЗІЗ і виконуватися заходи щодо захисту персоналу від іонізуючого випромінювання. Обов'язкова наявність електронного дозиметра. Забороняються відвідування приміщень зони при роботі блоку на потужності.

7.3 Основні джерела випромінювання на АЕС

В умовах роботи на АЕС, джерелами зовнішнього опромінювання можуть бути: реактор, технологічне устаткування, проби теплоносія, радіоактивні

відходи і т.д. До джерел зовнішнього опромінювання відносяться радіоактивні благородні гази, такі як ксенон (Хе), криптон (Кг), аргон (Аг) - це радіонукліди, одержані в результаті ділення важких ядер палива, і активації газів, які містяться в повітрі. На АЕС зовнішнє опромінювання відбувається головним чином гамма - випромінюванням і нейтронами.

Зовнішні джерела випромінювання можуть знаходитися в трубопроводах і клапанах, на різних поверхнях і в повітрі. Зовнішнє випромінювання проникає крізь одяг, епітелій шкіри і піддає опромінюванню внутрішні органи тіла. Один із способів захисту - виключення необгрунтованого опромінювання - знаходитися в полі опромінювання на стільки мало, на скільки це можливо.

Внутрішнє опромінювання персоналу може відбуватися в результаті попадання радіонуклідів в організм з вдихаючим повітрям (радіоактивні гази і аерозолі), з водою або їжею, окремі радіонукліди можуть потрапляти через шкірний покрив. Радіоактивні аерозолі - це зважені в повітрі найдрібніші тверді або рідкі частинки, володіючі альфа-, бета- або гамма - радіоактивністю. До них відносяться тверді і летючі продукти розподілу урану в реакторі, що потрапили в повітря, і радіонукліди, одержані в результаті активації нейтронами домішок теплоносія. До летючих продуктів розподілу відносяться, наприклад, йод (I), цезій (Cs), рубідій (Rb), до твердих - стронцій (Sr), лантан (La). З домішок, в першу чергу, необхідно виділити продукти корозії внутрішніх поверхонь трубопроводів і устаткування першого контура - хром (Сг), марганець (Мn), залізо (Fе), кобальт (Со) і продукти активації домішок самого теплоносія - азот (N), натрій (Na) і т.д.

Основними джерелами радіаційної небезпеки на АЕС є:

реактор;

басейн витримки і перевантаження;

відпрацьоване паливо;

трубопроводи і устаткування I контура (циркуляційні насоси, парогенератори, компенсатори об'єму, засувки і т. д.);

апарати системи спецводоочистки і її устаткування;

сховища радіоактивних відходів;

трубопроводи і устаткування вентиляційних систем і спецгазоочистки;

деталі і механізми СУЗ, датчики КВП і РК, пов'язані з вимірюваннями параметрів I контура;

радіоактивні джерела, що поставляються для технічних потреб.

Можливі наступні види радіаційної дії на персонал:

зовнішнє опромінювання від устаткування, що містить радіоактивні речовини;

внутрішнє опромінювання за рахунок вдихання радіоактивних речовин;

контактне опромінювання за рахунок радіоактивного забруднення шкірних покривів і спецодягу;

зовнішнє опромінювання, обумовлене радіоактивним забрудненням поверхонь устаткування і приміщень, а також наявністю в повітрі радіоактивних газів і аерозолів.

7.4 Дозове навантаження на людину, обумовлене газоаерозольним викидом АЕС.

Дозове навантаження на людину складається з дози зовнішнього опромінення випромінюванням хмари викиду DО.В., дози зовнішнього опромінення випромінюванням радіоактивних речовин викиду, що осіли на місцевості навколо АЕС DЗ.П., дози внутрішнього опромінення випромінюванням радіонуклідів, що надійшли в організм людини при подиху DИ і дози внутрішнього опромінення випромінюванням радіонуклідів, інкорпорованих по харчових ланцюжках. Очевидно, що опромінення DО.В. можна розрахувати як дозу випромінювання об'ємного джерела г- і в- випромінювання - хмара викиду, що досягає людину під час перебування її під хмарою усередині об'ємного джерела (на відстані від АЕС більш того, на якому хмара приземляється). Методика такого розрахунку принципово ясна, але досить складна і повинна враховувати особливості регіону АЕС [16]. Значення DЗ.П. розраховується як доза нескінченно протяжного плоского джерела (територія регіону АЕС представляється плоским джерелом г- і в- випромінювання) з поверхневою активністю, що залежить від відстані до АЕС і напрямку від неї [16]. DИ. і DП. - величини, значення яких знаходяться з рівнянь камерних моделей, що описують перенос і накопичення радіонуклідів організмом (органами, тканинами) людини при подиху і споживанні продуктів харчування, забруднених радіоактивними речовинами, доповнені розрахунком дози на орган, чи тканину організм у цілому. В умовах рівноваги такий розрахунок можна зробити за допомогою коефіцієнтів накопичення КН. Щоб не робити ці досить складні розрахунки щораз, коли треба визначити