Fizikalno-kemijske lastnosti aerosolnih delcev - bolezni dihal med likvidacijskih nesreče v Černobilu

Porazdelitev prvih oblakov radioaktivnih izdelkov v bližnji prihodnosti po nesreči, medtem ko na dolge razdalje je prišlo na severozahodu in zahodu. Po prehodu čez ozemlje ZSSR 26. aprila 27, so dosegli Poljska, Finska in Švedska, in aprila 27-29 - Srednja Evropa. Močne padavine so na dan 30. aprila in 1. maja povzročila radioaktivnih padavin na mokri podlagi v južnem delu Nemčije in drugih držav v srednji in zahodni Evropi (Izrael A., 1990). Rezultati padavine študija delcev na ozemlju teh držav, predvsem zapolniti vrzeli v teh podatkih za ZSSR. Ti delci so prva priča študijo nezgodno katerem je mogoče vnesti v prvo stopnjo reaktorja poškodbe sredice in obsegu nesreče (Devell L. in sod., 1986).
Pomemben dejavnik, ki ima skupaj z radionuklidov sestavka delcev goriva in njihovih fizikalnih in kemijskih lastnostih odločilno vpliva na lastnosti aerosola dozimetrije je njena porazdelitev aktivnost velikosti delcev. Pri opisovanju obnašanja aerosolnih delcev dihal namesto efektivnega geometrijske dimenzije &delta- Uporaba količina aerodinamični premer delcev (dae), ki je enak premeru sferične delce z gostoto, ki ima isto gravitacijsko hitrost usedanja ravnotežja v zraku in v obravnavanem: dae = &delta- FP /&chi-, kjer je p - gostota aerosolnih delcev, g / sm3- &chi- - gostota enota enako 1,0 g / cm3.
Aerosolnih delcev v zraku so različnih velikosti in aktivnost. V večini primerov je porazdelitev delovanja velikosti aerosolnih delcev opisan z logaritmično normalno porazdelitev, ki je označena z dvema parametroma: Velikost aktivnostnogo srednji aerodinamični premer (ABPM) merjena v mikrometrov (um) in dimenzije geometrijsko standardno deviacijo. Vrednost zadnjega parametra je običajno v območju med 2 in 4.
aerosolno verjetnost Obseg ABPM odvisna zadrži delce v določenem delu respiratornega sistema. Glavna aerosola ABPM aktivnost z manj kot 1 mikrona prodre globoko vzdolž pnevmatski poti in se zadrži v alveolarne del pljuč. Aerosolnih delcev z aerodinamičnimi premerom, večjim od 10 mikronov se odlagajo predvsem v zgornjih dihalnih poteh.
Geometrijske mere radioaktivnih delcev izvrže iz jedra eksploziji uničen reaktor, smo spreminjali v širokem območju od desetine do sto mikrometrov. Približno 30% izpuščenih radioaktivnih delcev v eksploziji padla na površino tal znotraj območja 50 kilometrov okoli Černobilu. V neposredni bližini uničene reaktorja obori največjih delcev.
Skozi dveh vrst delcev, so bili odkriti v padavin na območju evropskih držav, kondenzacijo in goriva. Papir R. Broda sod. (1989) je ugotovil, da imajo delci prve vrste približno okrogle oblike in premera reda velikosti nekaj mikrometrov. drugi tip delcev običajno nepravilnih oblik in v bistvu velikosti (od 20 do 600 mikronov).
L. Devell (1987), ki temelji na aktivnost delcev najdemo na Švedskem, izračunana svoje velikosti. Za delec prve skupine 10.000 Bq aktivnosti preračunano geometrični premer je bilo ugotovljeno, da je 4,5 mikronov za delce druge skupine (200 Bq ¹⁴⁴Ce) - 11 mikronov. Rezultati izračun so v dogovoru z rezultati neposrednih meritev izvedena R. Falk et al. (1988), v skladu s katerim zbranih delcev velikosti v razponu od 2,4 do 11,5 mikronov. Članek S. Lehtihen sod. (1987) prikazuje rezultate mikroskopskim pregledom elektronov delcev vrsto goriva. Geometrijske velikosti delcev je bila v območju od 2 do 6 mikrometrov s povprečnim 3,8 um, ki se ujema s ABPM 10 mikronov. Kot je E. J. Vapirev et al. (1990) &ldquo-vroče delci&rdquo-, odkrit v Bolgariji, so imeli nepravilne oblike in dimenzije, ki segajo od 0,5 do 3 um. Analiza odlaganja goriva v južni Nemčiji (Rudhard J. et al., 1992) je pokazal, da v njih so geometrijske dimenzije delcev goriva blizu 4,5 mikrometra (ABPM približno 16 mikronov). L. Devell sod. (1986) so raziskovali aerosol z visoko aktivnostjo z uporabo elektronskega mikroskopa. Izkazalo se je, da je med njimi so bili čisti rutenij delci, ki vsebujejo samo 103Ru in 106Ru. Imeli so idealno redno obliko in geometrijske dimenzije 1 mikrometra in manj.
W. Georgi sod. (1987) uporablja 10-stopenjski podtlačno udarno za ocenjevanje porazdelitve velikosti delcev v usedlino Černobilu. Porazdelitev je bila določena v 4 različnih mestih, ko se premikate radioaktivni oblak iz Dunaja (Avstrija) do otoka Helgoland (Nemčija). Radionuklidi l03Ru, l32Te in L34, l37Cs pokazala zelo podobno porazdelitev z vsebnostjo 80% aktivnosti v delcih z aerodinamičnim premerom manjšim od 1 mikrona. Porazdelitev aktivnosti z velikostjo delcev 1311 je bila blizu distribucijo naravnih aerosolov z več kot 50% aktivnosti je bilo v pršilih z aerodinamičnim premerom manj kot 0,5 mikronov. Takšna distribucija avtorji pojasnjujejo neprekinjenih plin adsorpcija 131I lokalne aerosolov.
Analiza oddaljena odlaganje radioaktivnih delcev je pokazala, da ABPM kondenzacija aerosolni očitno ne presega 1 mikrometra, in spreji gorivo matriks ABPM dosti bolj - v območju od 1 do 20 mikronov.
Rezultati neposrednih meritev, opravljenih na mestu Černobil jedrske energije v maju in juniju 1986 z udarno (VI Popov et al., 1991) in vlaknenih filtre paketi (Budyka AK, BI Ogorodnikov, The Skitovich . I., 1992- Budyka AK, Ogorodnikov BI, 1992) potrjujejo te ugotovitve. Podobne podatke smo pridobili Bogatova SA et al. (1991a), pri analizi prašnih delcev iz notranjosti &ldquo-Sarkofag&rdquo-. Analiza več kot 30 vzorcev (OA Kochetkov et al., 1991
Popov V. et al., 1991) na mestu izbranem iz junija 1986 Černobilu, s pomočjo 5-fazi kaskadnega udarne pokazala, da dolgo'iva alfa-aktivna radionuklide iz zraka v prostoru in ChNPP mestu kot grobe aerosol, ki distribucijskega to je mogoče opisati z logaritmično normalno ABPM 25-100 mikronov in geometrijsko standardno deviacijo 3-5. Aerosoli beta sevanja nuklidi v zraku deljena leta 1986, na obeh frakcij z drobno razpršeno ABPM = 0,1 - 0,2 mikronov in grob z ABPM = 25 - 100 mikronov. Leta 1986 je prispevek grobe frakcije v volumskem aktivnosti v razponu od 12 do 98%. Očitno groba frakcija sestavljena iz delcev, dispergiranih aerosola goriva, katerega dimenzije ostane v bistvu konstantna ves čas poteka po nesreči, in fine - kondenziranje aerosolov.
Do sedaj ni bilo mogoče najti dokazov o neposrednih meritev delcev goriva aerosol ABPM, ki je v aprilu in maju 1986, so bili priče v luči nesreče. Če želite ugotoviti najpomembnejše značilnosti te posredne metode so bile uporabljene radioaktivnosti, aerosol, ki temelji na študiji obnašanja radionuklidov v telesu ljudi goriva. Uporaba teh metod pri pregledih delavcev Černobil jedrske elektrarne in ognja, ki so bili priče nesreče, kot tudi velika skupina prebivalcev v regiji Gomel v Belorusiji dovoljeno zanesljivo oceniti delce goriva ABPM razpršil in precej popolno sliko o nesreči v Černobilu. Rezultati tega okrevanja so navedeni v naslednjem poglavju.
Številni avtorji (Lehtihen S. et al., 1987- Vander Wisk A. et al., 1987- Toivinen H. et. Al., 1987- Cuddihy R. et al., 1989) opravili študije z materialom v obliki delcev z različnimi rentgenskih analizatorjev . Pokazali so, da so drugi tip delcev sestavljen pretežno iz oksidov urana in C, Si, Zr. R. Cuddihy sod. (1989), razen najdemo tudi zgornji elementi v delcih drugega tipa, v Ca, P, A1 in klor, ki verjetno izpuščen iz visokotemperaturnega reakcijo med gorivnih elementov in konstrukcij ali talnih delcev, ujetih v reaktorski coni. A. Van der Wisk sod. (1987) so pokazale, da je substrat delcev goriva uran dioksid.
Delci zbrani iz prsti v 30-kilometrskega območja Černobila še eno podobno sestavo. Po V. Cherkizyana et al. (1994), je bilo ugotovljeno, okoli 20 elementov v njihovo sestavo. Podatki iz te operacije za glavni elementi so prikazani v tabeli. 2. Delci so našli tudi Sm,
Cr, V, Ru, Pr, Th, Hf, Yb in La v koncentracijah manj kot 900 ppm. Elementi Sm, Cr, Hf, Th in La v majhnih količinah in so našli v vzorcih tal. Del elementov najdemo v delcih, odsotnosti iz vzorcev tal, pri kateri so bile ugotovljene delci. To nam omogoča, da se jih obravnava kot potencialne markerje drugo vrsto delcev. Opozoriti je treba, da so avtorji tega dela ne pojasni odsotnost Si v vzorcih tal, ki nam daje občutek previdni v svojih ocenah elementarne sestave tal. Tabela. 3 prikazuje tudi rezultate preiskave mase goriva znotraj uničena Černobilu enota tvorjena iz 1988-1989. SA Bogatova et al. (1991). Poleg so elementi iz tabele kot del goriva mas dalo Mn, Cr, V, V (0,1 - 0,9%), kot tudi TA, W, Cu, Sn, Sb, Nb, Gd, La, CD , Be, P (<0,01%).

TABELA 3
Vsebnost glavnih elementov v mas, ki vsebujejo goriva, delcev goriva in vzorcev tal v območju 30 kilometrov CNPP
241 "/>
(A) SA Bogatyi s sod., 1991.
(B) Cherkizyan V. et al., 1994.

V večini študij zgolj samo kvalitativno opis topnosti radioaktivnih delcev nastalih zaradi černobilske nesreče. Na primer, v R. Broda et al., (1989) določa, da se lahko le del radioaktivnega materiala raztopi. V EA Bondietti, J. N. Brantley, (1986) so pokazali, da je le majhen delež aerosolov raztopljenih v CHCI3, kjer so 134-137Cs in 103-I06Ru manj topen kot globalne Usedanje izdelkov.
R. Cuddihy sod. (1989) so preučevali topnost aerosola tvorjena kot posledica černobilske nesreče. Preučevali smo delce posnete konec maja 1986 z leseno posodo, nameščeno na vlaku platformi in je bil v času nesreče okoli 80 km od Černobila. Vzorce delcev damo v tekočem mediju, podoben ionski sestavek v pljuča tekočino. Podatki Topnost predstavljenih z dvema exponentials. V vsakem primeru je 10% začetne radioaktivnosti prenese v raztopino za nekaj ur. Preostala aktivnost (90%) raztopimo počasi TB = 160 dni. To vedenje je imela vsaka radionuklida v delcih drugega tipa (fragmentov gorivo) ali v delcih, ki so sestavljeni samo iz 141Se, ¹⁴⁴Ce + 144Rg in 95Zr + 95Nb, nekateri delci so še vedno prisotne 140Ba + 140La.
Leta 1989 je Inštitut za biofiziko lappa L. G. raziskovali prevoznosti radionuklide iz aerosolnih vzorcih, zbranih na mestu proizvodnje po postopku CNPP VF Hohriakova in SI Suslovoj temelji na 2-dnevni dializo aerosola vzorca v izotonično raztopino natrijevega klorida . Vzorce Prah zberemo za aerosolne filtre znotraj &ldquo-Sarkofag&rdquo-. Znano je, da vsi cezijeve spojine spadajo v skupino topen, vendar so rezultati pokazali, da 25 do 50% cezija v aerosolu v neraztopljene oblike, to je v delcih goriva ter ostale - v konvencionalnem topni obliki - delcev kondenzacija aerosola. To razmerje med obema oblikama frakcionirno aerosola ustreza koeficiente v območju 2-4 dejansko opazi v bližini postaje za cezij (Izrael A., 1990). Analiza teh filtrov je pripeljalo do ugotovitve, da so vzorci prašne delce v gorivu-matrice pomešane z neaktivnim nosilcem in majhno količino aktivacijskih produktov. Poleg tega obstajajo delci v aerosolni kondenzacije izvora. Masni delež delcev goriva v aerosolu v povprečju 0,07%, kar ustreza podatkov Bogatova SA sod. (1991a).
V letih 1990-1991. To izvedemo posebno študijo kinetike radionuklidov dialize vzorcev, pridobljenih v prostorih &ldquo-Sarkofag&rdquo- (Kutkov B. A. s sod., 1993). Moč vez cepitvenih radionuklidov iz matrice urana je pokazala, da je v obliki razpršila vzorcih iz industrijskem mestu Černobil (junij 1986), v pljučih in tkiv, ki pokrivajo mrtve priče nesreče v Černobilu, kot tudi v obliki razpršila vzorcih iz prostorov &ldquo-zaščitno&rdquo- (1990-1991 gg.) je bilo ugotovljeno zmerno topne spojine joda in cezija izotopi, da ni posebnost te elemente v normalnih pogojih. Vsi vzorci so našli označevalce delcev goriva. Razmerje med aktivnostjo-gama sevanja cepitvenih produktov in aktivnosti ¹⁴⁴Ce v vzorcih ni bila bistveno drugačna od tega razmerja v reprezentativnem delcev goriva v času merjenja vzorca (junij 1992). Dobljeni rezultati korelaciji tudi z ocenami prenosnosti radionuklidov iz aerosolnih vzorcih, zbranih leta 1986 na mestu Černobil (OA Kochetkov s sod., 1991). 6 let po nesreči je prevoznost radionuklidov delcev goriva označevalci - ¹⁴⁴CE in transuranske elemente ni spremenila, kar kaže, da je ohranitev matrika strukturne trdnosti goriva v aerosolnih delcev, ki jih lahko najdemo v območjih se zadržujejo &ldquo-zaščitno&rdquo-. Izpiranja radionuklide iz vzorca študiral za 122 dni po začetku dialize. Rezultati analize vsebine ter znesek in l37Cs onesnaževalce v raztopini so bile uporabljene za določitev konstante radionuklidov iz raztopine vzorca. To je bilo, da je več kot 70% 137Cs slabo topen v vzorcu, da se tvori neprekinjen izpiranje 0,00210,0011 / dan. Preostali del cezija je 20-krat bolj mobilni. Stalno znesek dializo in emitor vzorcev je 0,00510,002 1 / dan. Stalni razlika in znesek izpiranje l37Cs &alfa - onesnaževalci ni statistično pomembna (p > 0,05), kar potrjuje domnevo, da so ti radioaktivni radionuklidi v isti fizikalno in kemijsko obliko goriva, vezanega matrico. V skladu s splošnimi podatki o prehodnem Pu v raztopini in CS konstantne izpiranja radionuklidov iz delcev goriva 0,00310,002 ocenjene kot 1 / dan.
Rezultati so v dobri korelaciji z rezultati študije topnosti aerosolov cepitvenih radionuklidov urana oksidi tvorijo na isti način in vitro ovrednotenje raztapljanje aerosole (Eidson F. F., Griffith W. C. Jr., 1984- Dua S. K., Maniyan C. G., Kotrappa P., 1987). Razmerje radionuklidi tvori premična v matrični-dušikovega oksida pri proizvodnji urana uranovega koncentrata po Eidson E in F. W. C. Jr. Griffith (1984) ne presega 30%. Po S. K. Dua et al. (1987), se hitro komponenta izpiranje cepitvena radionuklida plutonij bazeni aerosolov nad izrabljeno jedrsko gorivo ni več kot 40%.