科学网 › 标签 › 核辐射 › 相关日志

标签: 核辐射

相关日志

“无问西东”中陈鹏的原型应当是一批人: 热度 1 Talky 2018-1-29 15:25; 昨天看了电影 “ 无问西东 ” ，十分感慨。其中一位英雄学生陈鹏，网上说“ 在历史上没有具体原型，但根据陈鹏参与了 1964 年 10 月 16 日中国第一颗原子弹爆炸饰演的情节可以推测出，他是 23 名‘两弹一星元勋’中的一位。” 在我看来，陈鹏的原型应当是一批人。陈鹏是刚毕业的大学生，不可能是一位元勋。然而我国第一次核试验成功前和以后，每年都有成批大学毕业生投入这一事业。在日常研究和计划的核试验（ 1996 年后停止）中，虽然领导和研究人员都十分重视辐射防护，但高风险的研究和试验难免发生意外或事故，总有一些人 “ 中招 ” ，会需要长期与病魔争斗。他们是一批人，为了祖国的强大默默贡献了自己的青春。; 个人分类: 生活记事|18164 次阅读|3 个评论

一公斤钴60有多火爆？推导核衰变热功率密度公式: 热度 9 kiwaho 2017-6-30 08:17; 核科学领域一直缺乏一个现成的公式，用于估算放射性核材料的衰变热。就算此领域的老专家，被问到1kg 钴60 的热功率时，恐怕等他/ 她半小时，也不一定可给出正确答案。仲尼曰：“我欲载之空言，不如见之于行事之深切著明也”。现在，就来响应孔丘圣人之教诲，一步一步地将核衰变功率密度公式推导出来。首先得有一个假设条件：核衰变释放的能量，最终都能被材料块自身以热的形式吸收，除中微子能量不可吸收之外。这个条件虽然有点苛刻，但并不过分。先来定义一批符号，及其适用单位量纲：这些符号是最终所得公式中要用的： W = 功率密度 ( watt/kg ) ； A = 平均原子量； A0 = 指定同位素原子量； B = 元素家族内丰度，如经过提纯，或该元素仅有一个稳定同位素，则B = 100%, A = A0 ； Q = 衰变能量 ( eV ); T = 半命时间 ( s ) 。这些符号是推导过程要用的：amu = 单位原子量的质量 = 1.67*10 -27 kg ； eVj = 每电子伏特eV 对应的焦耳数，即 1.602*10 -19 ； N(t) = 残余未衰变的核数量N ，随时间t 变化的函数；N0 = 初态时的核数量。显然 1kg 材料含有的原子数大致 = 1/(A*amu)，其中指定同位素的原子个数 = B/(A*amu) = 初态的N0 。对衰变函数 N(t) = N0 * e -t*ln2/T 求导数，可得出未衰变核数量的递减公式： ΔN/Δt = -N0 * ln2/T * e -t*ln2/T (1) 假设仅考虑比半命小得多的一段时间，即较“新鲜”的衰变过程 t ≪ T ，并代入 N0 的初始估计，则上式可简化为： ΔN/Δt = - (B/(A*amu)) * ln2/T 显然，残余未衰变核的减少过程，伴随着放射能量的释放。而 1kg 材料内的能量释放速率，正是要推导的衰变热密度： W = |ΔE/Δt| = Q*eVj*ΔN/Δt = Q *eVj*B*ln2/(A*amu*T) ，合并所有常量后，上式精简为： W = 6.688*10 7 *B*Q/(A*T) (2) 上式对 αγ 两种衰变辐射全部有效，仅有 β 辐射需要单独修正，因为它伴随着中微子释放，而理论上讲，这是平衡角动量，以及轻子数守恒的需要。中微子带走的能量，在本地是无法回收的，所以，不妨把它看作上帝对β 核嬗变征收的“豪华消费税 ”，“税率”大约是40% 。至于大自然征收此能量税有何用途，俗人只能猜测了：宇宙要膨胀、行星要自转和公转（参见我的行星内炙理论的文章）、光年级里程的宇宙飞船 UFO 要远征、智慧生命要聚焦热中微子，点火人类尚未发明的清洁核反应堆、要满足人类窥探行星内部奥秘的好奇心，等等，哪一项都要该税收支出。抵扣该税收后，β 核衰变的功率密度核定为： W(β) = 4*10 7 *B*Q/(A*T) (3) 有了上述公式后，此文标题所提问题可解了：已知：钴 60Co 的 β 核衰变 Q = 2,822,810eV ， T = 1925.28 days = 166,344,192s ， A = 60 。因考虑纯核素，所以 B = 1 。代入公式得到： W = 11,313 watt/kg = 11.3kw/kg 。这个有多火爆？不妨类比一下：电炉子一般1kw，一公斤钴60相当于10台这样的电炉子，永远不关这批电炉子，持续5年多，才“折旧”掉一半的寿命，或者说用掉一半燃料！可惜，马力虽然火爆，但大批量制造60Co可不容易，代价高昂。将普通的59Co钴金属，放在商用核反应堆里“煲”足够长时间，需吸收足够多热中子，才能“孵化”出来。而真要利用60Co的能量，也并非易事。其伴生伽玛射线，穿透力很强，几十厘米的钢板不在话下。生命细胞在伽马射线下不堪一击。故而，根本没有把60Co当作能源使用的先例，主要用于油田测井、集装箱透射检查等类似应用。遥想当年，我所在的中原油田测井公司，丢失一批钴60放射源，惊动了国务院。可悲的是：拾到此“宝贝”的当地农民，因好奇拆解而付出了生命代价！因功率与质量成正比，对强放射物质，为避免大量发热，需控制散料的临界质量。顺带打游击，以此方便公式，算一些常见元素的功率密度。钾 40K ， B = 0.0117% ， Q = Q(β) = 1.504MeV = 1,504,000 eV ， T = 1.251*10 9 years = 3.94*10 16 s ， A = 40.96 ，算出 W = 4.58*10 -9 watt/kg = 4.58nw/kg. 如果将 40K 提纯，功率密度会放大很多倍，此时 W = 38μw/kg，这是因为天然钾含 40K 太低的缘故。可见无论是否提纯，其功率密度仍然极低，小到没有能源价值。同样可算出天然铀的功率密度，只不过它是α 辐射，无须抵扣中微子“税”，得到的值比天然钾大2140 倍，即9. 8μw/kg 。这个辐射值对人体仍然是安全的，只要不长期接触。举这些例子，既有天然存在的，也有需要人造的，目的是方便有经验的人士，至少通过感性或经验，判断提炼出来的经验数学公式是否靠谱。为了使全球科学共同体受益，我已经将推导过程写成英语论文，放置到预印本服务器上了： Power Density Calculation Formula for Decay Based Nuclear Fuel or Battery http://vixra.org/pdf/1704.0373v2.pdf 该论文比本博文涉及面要广一些，例如此处未讨论的相对功率密度等概念和公式。欢迎将来改版的相关教科书，引用这一公式，敬请说明出处。; 17474 次阅读|22 个评论

“核雾霾”之争透露了一个令人不安的事实: 热度 1 leiyian 2016-3-2 18:36; 在网上流传甚广的的 “ 核雾霾 ” 言论，称雾霾与燃煤中的铀放射性有关，引起很大关注。该说法有很多不准确的地方，推测的成分更多，自然受到了多名专家的反驳。但看了专家的反驳文章中提供的数据之后，却不经意发现了一个令人不安的事实：那就是，近几年中国的本底辐射增加很快，不可忽视。世界平均本底辐射的强度为 2.4 毫西弗 / 年。根据潘自强院士等人的数据， 1999 年，中国背景辐射还是 2.26 毫西弗 / 年，但在近几年，已经增加到了 3.1 。十几年内增加了 0.84 。这一增量影响的是全民，因此，不是一个小数字。作为比较，涉核产业工作人员 5 年内不能超过 100 毫西弗，公众一年额外接受的剂量不能超过 5 毫西弗，这是局部短期少量人员的标准。如果对环境产生影响，影响的范围广大，任何工业活动产生的核污染不能超过 1 毫西弗。可是十几年内，中国全国的背景辐射增加了 0.8 毫西弗，因此，这是一个惊人的增量。根据每接受 1000 毫西弗辐射剂量，癌症可能性增加 5.5% 计算， 0.8 毫西弗背景辐射增量造成癌症可能性的增加量为（平均寿命算 80 岁）： 0.8*80/1000 * 5.5 = 0.37% 。也就是每个人一生中患癌症的可能性增加 0.37% ， 14 亿人中将多出 500 万癌症病人，分散到每一年就是 6 万人。因为这一本底辐射的增加，中国每年将多出 6 万癌症病人。那么增加的辐射是什么呢？怎么来的？从上面中国近几年的背景放射性来源可以看出，氡，钍系，其它，加在一起有 2.06 ，超过本底辐射总量的三分之二。比较一下日本的本底辐射构成，可以发现，中国多出来的部分主要是氡和钍系的放射性。这些是中国本来就有的吗？但为什么 90 年代本底辐射只有 2.26 呢？与世界平均数相差不远。一般来自宇宙射线的部分 ( 与纬度和海拔有关 ) ，不会有很大的变化。自然条件下，氡只是在很少的地方富集，不会是全域内的。那么多出来的这些氡是从哪来的呢？根据地壳内放射性元素的衰变性质，我们知道，氡来源于土壤中铀和钍的放射性衰变。氡的半衰期很短，如果不被扰动，氡会在地层中衰变掉。衰变能的很少一部分贡献到地层γ辐射中，大部分变成更低能的 X 射线和热，被土壤吸收，对人体伤害很小。但是一旦从土壤、岩石等中逃逸出来，游离到大气中，就会被人呼吸到肺中，形成内照射。同样一个氡原子核的衰变，内照射对人体的有效伤害，是体外衰变转化成γ射线再辐射到人体上造成伤害的数万倍。因为本来衰变α粒子在物质中减速耗散的能量全被人体吸收了。并且，吸收同样能量的辐射，α粒子的有效伤害能力是伽马射线的 20 倍。那么多出来的这些氡是那些人类活动放出来的呢？从上面的讨论可以知道，所有大规模 “ 动土 ” 的活动，都可以导致氡游离到大气中，包括：采矿，特别是露天开采。含选矿。石油、天然气开采。大规模土建施工，造新城，修公路铁路，挖隧道。采煤，烧煤。煤中也有铀和钍。露地农业，主要是翻地。基础建材行业。水泥行业，大量采石。采砂，采土，采石。很遗憾，上述活动是工业化的基本组成部分。因此大规模工业化，必然导致本底辐射增加。其实美国也一样，大量采矿，大量烧煤，大量使用农业机械翻地。因此美国的本底辐射也很高，氡的贡献一项就超过所有本底的三分之二。中国、日本、美国本底放射性辐射的对照见表 1 。表 1 ，中国，日本，美国本底放射性构成比较辐射种类中国日本美国宇宙射线 0.36 0.3 0.33 氡 1.56 0.4 2.28 陆地γ射线 0.54 0.4 0.21 钍系 0.185 体内钾 40 等 0.17 0.4 0.28 其它 0.315 共计 3.13 1.5 3.1 由于中国每年采煤烧煤近 40 亿吨，加上露天开采表层剥离等，对大气中氡增量的贡献显然不会小。因此， “ 核雾霾 ” 说还是有一些正确成分，那就是，烧煤能够增加环境中的放射性辐射水平。核雾染不可信，潘自强，如 http://www.cepnews.com.cn/news/500405 雾霾是由煤中的铀造成的吗？代世峰等， http://blog.sciencenet.cn/blog-1245385-946712.html Dose Level Analysis of OccupationalExposure in China, Zhang Liangan 等， http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/43/003/43003917.pdf; 个人分类: 个人看法|6419 次阅读|2 个评论

[转载]福岛2号机组核燃料7成以上融化: caiyunzhuiyue 2015-9-28 17:06; 名古屋大学公布：福岛2号机组，核燃料7成以上熔化【日本朝日新闻报道】名古屋大学的研究小组 26 日在大阪市举行的日本物理学会上公布 , 东京电力福岛第一核电事故中 ,2 号机组有放射性物质释放 , 核燃料 70% 可能从堆芯熔穿掉落至下封头。该研究使用的是μ子，类似 X 射线的原理，对核电站反应堆进行透视。东电公司 3 月份对 1 号机组也发表了透视检查的结果。名古屋大学是从去年开始和东芝公司共同开始调查的。与没有发生事故的 5 号机组相比， 2 号机组的堆芯几乎已经没有核燃料了。把误差考虑进去，熔落的核燃料应该 70%-100% 之间。但是目前还不是很清楚熔落核燃料的具体位置。据推断，东电二号机组中的核燃料还有一部分残留在堆芯。今后将进一步使用μ子进行高精度的透视，以及用机器人进行调查。名古屋大学的森岛邦博助教说：这次的结果，对将来如何取出熔融的核燃料有帮助。 μ 子是一种可以穿透混凝土和铁，却不能穿透铀等密度高的物质，用来调查核燃料的位置。（作者：熊井洋美；中国核网独家翻译）新闻原文：東京電力福島第一原発事故で放射性物質を放出した２号機について、核燃料の７割以上が炉心から溶け落ちている可能性が高いとする解析結果を、名古屋大などのチームが２６日、大阪市であった日本物理学会で発表した。大気中を飛び交うミュー粒子という素粒子を使ってＸ線のように原子炉を透視する手法で調べた。原子炉を透視する調査の結果は東電などが１号機で３月に発表した例がある。名大は昨年から東芝と共同で調査を開始。事故を免れた５号機との比較で、２号機の炉心に核燃料がほぼ存在しないとの結果を得た。解析の誤差も考慮し、溶け落ちた核燃料は７０～１００％の可能性が高いと結論づけた。落ちた核燃料がどこにあるかは確認できていないという。東電は２号機の核燃料について、コンピューター解析などから一部は炉心に残っていると推定している。今後、ミュー粒子を使ったより精度の高い透視やロボットによる内部探査でさらに調べる予定だ。名大の森島邦博特任助教は「今回の結果を将来の溶融燃料の取り出し方法の検討に役立ててもらえれば」と話す。ミュー粒子は、コンクリートや鉄は突き抜けるが、ウランなど密度の高い物質には遮られやすい性質があり、核燃料の位置を調べるのに使われている。（熊井洋美）原文地址： http://news.yahoo.co.jp/pickup/6175626 本文来源：中国核网： http://www.nuclear.net.cn/portal.php?mod=viewaid=8492; 个人分类: 核能资讯|494 次阅读|0 个评论

[转载]如果在乏燃料水池中游泳会怎样: caiyunzhuiyue 2015-7-26 21:45; 导读：如果我在一个核燃料池中游泳会有什么后果？为了体验可致死剂量的辐射，我要不要潜水玩玩？我能安全的在池中停留多长时间？假设你有着相当高的游泳技术，能够在任何地方潜水 10 至 40 小时，如果超过这段时间，溺水和疲惫会直接把你拖到地狱。当然，我们在这里要讨论的环境要相对恶劣一些——一个池底放置着核燃料 ( 这里指的主要是乏燃料——在反应堆内烧过的核燃料 ) 的游泳池。从核反应炉中卸出的乏燃料具有很强的辐射，由于水具有较好的屏蔽辐射和冷却的效果，乏燃料往往被存放在装满水的水池底部，存放时间长达几十年，直到废料的辐射渐渐衰弱，再转移到其他的屏蔽容器中，事实上，目前为止关于如何处理这些核废料还没有一个很好的定论，不过总有一天我们找出好的解决办法的。下图就是一个典型的核废料池的布局图 : 温度并不会给我们的泳坛健将带来太大的麻烦。理论上，池水水温可达 50 ° C ，但实际上往往在 25 ° C 到 35 ° C 之间——比一般的泳池温度略高，不过也不至于把你煮熟。由于水的屏蔽作用，每隔七厘米的深度核燃料所产生的辐射强度就会减半。刚从反应堆中卸除的燃料棒辐射强度最大，根据安大略电力公司提供的报告，靠近池底的放射物的地区还是相当危险性的。即使是在很短的时间内，快速地潜到水底，用手碰一下储存核燃料的容器，再迅速地游回水面同样有着致命的风险。然而只要你不太靠近池底的辐射源，想在水池里 high 多久都是安全的—你所受到的辐射甚至要比正常的外界辐射还要低。事实上，只要你呆在水下，绝大多数的外界辐射都会被水体屏蔽，你实际受到的辐射比在大街上遛弯儿时受到的辐射都要小。刚刚讨论的都是些顺利按照计划进行的情况，不过天有不测风云，假设池底有部分存储乏燃料的容器发生了泄露，我们的游泳健将会遭遇险境吗？在这种情况下，水中会充满大量的裂变产物，这些产物可以用来净化水质，并且不会对泳池中的人造成伤害，但是这种水的辐射等级无法达到相关的质量标准，不能作为瓶装水出售 ( 太可惜了—拿去制作功能饮料一定很给力 ) 现在，我们已经知道在燃料池里有用没啥危险，科学家们还总会在这种池子里玩玩“核潜水”呐。但是，这些“核潜水爱好者”可得小心点。 2010 年 8 月 31 日，在位于的布施塔特核电站工作的一名负责维护核燃料池的潜水员，注意到池底有一段形似钢管的物体，于是他用无线电询问解决办法。根据上级的要求，他将可疑物体打捞起并装进了自己的工具箱。由于水底的气噪声干扰，他没有听见头顶传来的辐射警报。当工具箱被从水中捞起时，房间辐射警报已被解除。之后，这个工具箱又被扔回了水中，潜水员离开了核废料池。但是辐射剂量计显示，潜水员曾遭受全身大剂量核辐射，其中，右手的辐射强度极其地高。这一可疑物体实际上是反应堆内辐射监控装置上的保护管，由于受到中子流的冲击，带有很高的辐射强度。在 2006 年某次舱门关闭时被意外夹断，落在了燃料池的一个角落，等到被这名潜水员发现时，它已经在这水底静静躺了超过 4 年的时间。此时，管子的放射性极强，如果潜水员把它装在靠近躯干的肩包或者腰间的工具包里，很有可能小命不保了。幸运的是，因为放射物是放在远离躯干的工具箱里的，池里的水又一次保护了他，只有抗辐射能力相对较强的手——其实只是比那些脆弱的内脏器官强一些——遭受到了大剂量的辐射。所以，从安全性的方面考量，只要你不手贱的捡些奇奇怪怪的玩意儿，我们的皇家奢华核反应堆泳池还是不会要老命的。出于对科学研究的严谨态度，我还是和我的一个在核电站工作的盆友打电话确认了一下，询问他如果在核燃料池中游泳会不会很危险。 “在核电站里游泳吗？” 他想了想。 “应该还是死得挺快的，保安几枪就把你撂倒了。” 原标题 :WHAT IF: 如果在核燃料池中游泳会怎么样？; 个人分类: 核能科普|486 次阅读|0 个评论

[转载]如果在乏燃料水池中游泳会怎样: caiyunzhuiyue 2015-7-26 21:44; 导读：如果我在一个核燃料池中游泳会有什么后果？为了体验可致死剂量的辐射，我要不要潜水玩玩？我能安全的在池中停留多长时间？假设你有着相当高的游泳技术，能够在任何地方潜水 10 至 40 小时，如果超过这段时间，溺水和疲惫会直接把你拖到地狱。当然，我们在这里要讨论的环境要相对恶劣一些——一个池底放置着核燃料 ( 这里指的主要是乏燃料——在反应堆内烧过的核燃料 ) 的游泳池。从核反应炉中卸出的乏燃料具有很强的辐射，由于水具有较好的屏蔽辐射和冷却的效果，乏燃料往往被存放在装满水的水池底部，存放时间长达几十年，直到废料的辐射渐渐衰弱，再转移到其他的屏蔽容器中，事实上，目前为止关于如何处理这些核废料还没有一个很好的定论，不过总有一天我们找出好的解决办法的。下图就是一个典型的核废料池的布局图 : 温度并不会给我们的泳坛健将带来太大的麻烦。理论上，池水水温可达 50 ° C ，但实际上往往在 25 ° C 到 35 ° C 之间——比一般的泳池温度略高，不过也不至于把你煮熟。由于水的屏蔽作用，每隔七厘米的深度核燃料所产生的辐射强度就会减半。刚从反应堆中卸除的燃料棒辐射强度最大，根据安大略电力公司提供的报告，靠近池底的放射物的地区还是相当危险性的。即使是在很短的时间内，快速地潜到水底，用手碰一下储存核燃料的容器，再迅速地游回水面同样有着致命的风险。然而只要你不太靠近池底的辐射源，想在水池里 high 多久都是安全的—你所受到的辐射甚至要比正常的外界辐射还要低。事实上，只要你呆在水下，绝大多数的外界辐射都会被水体屏蔽，你实际受到的辐射比在大街上遛弯儿时受到的辐射都要小。刚刚讨论的都是些顺利按照计划进行的情况，不过天有不测风云，假设池底有部分存储乏燃料的容器发生了泄露，我们的游泳健将会遭遇险境吗？在这种情况下，水中会充满大量的裂变产物，这些产物可以用来净化水质，并且不会对泳池中的人造成伤害，但是这种水的辐射等级无法达到相关的质量标准，不能作为瓶装水出售 ( 太可惜了—拿去制作功能饮料一定很给力 ) 现在，我们已经知道在燃料池里有用没啥危险，科学家们还总会在这种池子里玩玩“核潜水”呐。但是，这些“核潜水爱好者”可得小心点。 2010 年 8 月 31 日，在位于的布施塔特核电站工作的一名负责维护核燃料池的潜水员，注意到池底有一段形似钢管的物体，于是他用无线电询问解决办法。根据上级的要求，他将可疑物体打捞起并装进了自己的工具箱。由于水底的气噪声干扰，他没有听见头顶传来的辐射警报。当工具箱被从水中捞起时，房间辐射警报已被解除。之后，这个工具箱又被扔回了水中，潜水员离开了核废料池。但是辐射剂量计显示，潜水员曾遭受全身大剂量核辐射，其中，右手的辐射强度极其地高。这一可疑物体实际上是反应堆内辐射监控装置上的保护管，由于受到中子流的冲击，带有很高的辐射强度。在 2006 年某次舱门关闭时被意外夹断，落在了燃料池的一个角落，等到被这名潜水员发现时，它已经在这水底静静躺了超过 4 年的时间。此时，管子的放射性极强，如果潜水员把它装在靠近躯干的肩包或者腰间的工具包里，很有可能小命不保了。幸运的是，因为放射物是放在远离躯干的工具箱里的，池里的水又一次保护了他，只有抗辐射能力相对较强的手——其实只是比那些脆弱的内脏器官强一些——遭受到了大剂量的辐射。所以，从安全性的方面考量，只要你不手贱的捡些奇奇怪怪的玩意儿，我们的皇家奢华核反应堆泳池还是不会要老命的。出于对科学研究的严谨态度，我还是和我的一个在核电站工作的盆友打电话确认了一下，询问他如果在核燃料池中游泳会不会很危险。 “在核电站里游泳吗？” 他想了想。 “应该还是死得挺快的，保安几枪就把你撂倒了。” 原标题 :WHAT IF: 如果在核燃料池中游泳会怎么样？来自《中国核网》; 个人分类: 核能科普|742 次阅读|0 个评论

1 2 3 4 56

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 核辐射

相关日志

关闭安全验证