В мире около 400 атомных электростанций, большое количество исследовательских ядерных реакторов, более сотни атомных подводных лодок. Все эти изобретения человека работают на ядерном топливе, и их количество постоянно растёт.
Этот рост приводит к увеличению потребления ядерного топлива и повышает количество ядерных отходовexternal link, opens in a new tab. Именно переработанное топливо или отходы могут нанести наибольший вред здоровью человека. Отработанное топливо гораздо опаснее, чем «свежее», поскольку содержит большое количество продуктов ядерного деленияexternal link, opens in a new tab радиоактивных веществ. Поэтому длительное и надёжное хранение, а также транспортировка ядерных отходов – одна из наиболее важных задач ядерной энергетики.
Многие годы в России и других странах радиоактивные отходы хранили в металлических контейнерах (стальных или чугунных). В Конструкторском бюро специального машиностроения (КБСМexternal link, opens in a new tab) в Санкт-Петербурге был создан более надёжный металлобетонный контейнер для экологически безопасного хранения отработанного ядерного топлива, состоящий из трёх стальных цилиндров, помещённых один в другой. Пространство между цилиндрами заполняет каркас из особо прочного сверхтяжёлого и высокопластичного бетона.
На качество хранения в контейнере влияют различные факторы: нарушения плотности и толщины бетона, расслоения и другие возможные дефекты поверхности, которые могут привести к утечке радиации.
Учёные из Петербургского института ядерной физики им. Б. П. Константиноваexternal link, opens in a new tab предложили метод контроля дефектов металлобетонных контейнеров и на его основе разработали установку. Работа была опубликованаexternal link, opens in a new tab в «Журнале технической физикиexternal link, opens in a new tab».
Специалисты воздействовали гамма-излучением от радиоактивного Кобальта-60 на бетонные стены контейнера. С помощью гамма-детектора проводили измерение излучения, проникшего через стену, и получали снимок. По нему учёные определяли структуру стенок контейнера и находили дефекты бетонной прослойки.
Основываясь на полученных данных, учёные построили установку для нахождения дефектов поверхности металлобетонного контейнера, которая способна проводить весь цикл измерений и давать полную информацию о состоянии контейнера.
Программное обеспечение установки позволяет рассчитать значение мощности радиационной дозы излучения после прохождения через бетонную стенку, получить информацию о дефектных точках на стенках контейнера, дать общую карту-развёртку всей его поверхности.
Учёные надеются, что такая установка поможет обнаруживать дефекты, которые возникают при производстве контейнеров для ядерных отходов. Она будет активно использоваться для уменьшения вероятности неконтролируемой утечки радиации.
Источник информации:
Н. Д. Щиголев, В. А. Соловей, М. Р. Колхидашвили, А. М. Пирогов, «Контроль качества металлобетонного хранилища для отработанного ядерного топлива». Журнал технической физики, 2011, т. 81, вып. 8.