Материалы ядерных энергетических установок - Меры безопасности при работе с плутонием

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ, БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ЗДОРОВЬЯ
Меры предосторожности, безопасности и охраны здоровья, требуемые для подготовки, фабрикации, обращения и хранения металлического и керамического плутония, связаны с его ядерными и физическими свойствами. Плутоний как делящийся материал и его изотопы, такие как ²³⁹Pu, 24бPu и 241 Pu, являются радиоактивными излучателями. Это требует ужесточения мер предосторожности, безопасности и охраны здоровья при его применении.
Существуют четыре принципиальные проблемы, непосредственно относящиеся к металлическому и керамическому плутонию.

1. Контроль использования Pu в мирных целях.

Критическая масса плутония мала. С бериллиевым замедлителем и отражателем, например, максимальный критический диаметр плутониевого цилиндра около 10 см. Естественно, здесь существует вероятность приблизиться к критической массе делящегося материала, которая может самопроизвольно вызвать цепную реакцию, носящую взрывной характер. Отсюда следует необходимость контроля использования Pu и ²³⁵U в мирных целях.

1. Самопроизвольное воспламенение и пирофорность. Размельченный порошок металлического и керамического плутония может инициировать самопроизвольную вспышку и взрыв в присутствии кислорода, как это обсуждалось выше в отношении окисления карбидного топлива (U, Pu)С. Мелко размолотый порошок плутония становится пирофорным во время размельчения, спекания и процессов фабрикации быстрее, чем уран (см. § 7.10).
2. Токсичность тонко размолотого порошка. Вдыхание (ингаляция) взвешенного в воздухе гонко размолотого порошка металлического или керамического плутония очень токсично и должно быть исключено. Продукты распада тонко рамопотого порошка могут быть более токсичными и опасными, чем сам плутоний.
3. Радиация. Изотопы плутония, например ²³⁸Pu и ²⁴⁰Ри, излучают гамма-кванты и а-частицы, а 241Pu гамма-кванты и бета-частицы, являясь радиоактивными излучателями. а-Частицы, испускаемые нуклидом ²³⁸Pu, имеют энергию 5,15 МэВ, и их проба составляет от 3,68 см (в воздухе) до 45 мкм (в теле), а-Частицы имеют большую массу и большой заряд, а гамма-кванты имеют высокую проникающую способность. Кроме того, при работе с плутонием радиационная опасность возникает из-за естественной радиоактивности продуктов распада Pu.

Максимальная допустимая доза или уровень облучения, установленных Международной комиссией по радиологической защите, составляет: 7,4- UO2 мкБк/мл в воздухе при продолжительном облучении; 0,22 мкБк/мл в воздухе при 40-часовой рабочей неделе; 0,11 Б к/мл в воде и 0,15 мкБк (0,6 мкг) в организме человека. Эти нормы являются достаточно жесткими при таких незначительных концентрациях, однако необычная летучесть плутониевого порошка требует исключительной осторожности при подготовке, обращении и фабрикации плутониевого топлива и работе плутониевых устройств. Во всех лабораториях и предприятиях должно уделяться особое внимание вентиляции и циркуляции воздуха. Работа любого масштаба, включающая заметные объемы плутония, должна проводиться в герметичных боксах.
Требования безопасности и охране здоровья персонала при работе с плутонием заключаются в следующем.

1. Все операции должны выполняться при легкой защите или в камерах, снабженных резиновыми перчатками и в необходимых случаях оснащенных дистанционирующими механическими устройствами. Система должна быть сконструирована таким образом, чтобы обеспечивалась максимальная герметичность и устранялась возможность попадания плутония в окружающее пространство.
2. Давление в боксе должно быть значительно меньше комнатного, чтобы содержащийся в нем инертный газ (аргон или гелий) не мог проникнуть за пределы бокса. Получение и хранение мелких частиц плутониевых соединений, таких как оксиды, нитриды или гидриды, должны контролироваться.
3. При помещении в окислительную атмосферу (воздух или водяной пар) плутония и его сплавов, полученных в атмосфере инертного газа, за ними необходим тщательный контроль.