Produit de fission

Les produits de fission de sont les résidus des processus de la fission .

Processus physique de fission nucléaire

La somme du poids atomique des deux atomes produits par la fission d'un atome est toujours moins que le poids atomique de l'atome original. C'est parce qu'une partie de la masse est perdue en tant que les neutrons libres et grands nombres d'énergie .

Puisque les noyaux lourds qui peuvent subir la fission sont en particulier le neutron - les riches (par exemple 61% des nucléons dans uranium-235 sont des neutrons), les produits de fission initiaux sont presque toujours neutron-riches que les noyaux stables de la même masse que le produit de fission (par exemple le ruthénium -100 de d'écurie 56% est des neutrons de 56%, le xénon stable -134 de est 60%), et donc pour subir la décadence bêta vers les noyaux stables, convertissant un neutron en proton avec chaque bêta émission. Premier décadence bêta est rapide, mais dans quelques produits de fission, le un ou deux dernier se délabre ont une longue demi vie , de sorte que le produit de fission qui n'a pas encore subi des ces bout se délabre soit une perte nucléaire qui doit être stockée sans risque pendant longtemps.

Certain décadence bêta et les transitions isomériques sont accompagnées du rayonnement gamma . Cependant, les produits de fission n'émettent pas les particules ALPHA ; seulement les noyaux lourds de l'actinide produits par l'absorption de neutrons sans fission font cela.

Beaucoup du tôt se délabre des noyaux de courte durée sont de grande énergie, mais les bêtas et émissions gamma de la plupart des nuclides de produit de fission de long-demi vie sont d'énergie relativement basse et donc de risque relativement moins biologique. Les exceptions sont :
Sr-90 (haute énergie bêta, demi vie 30 ans)
Cs-137 (gamma, demi vie de haute énergie 30 ans)
Sn-126 (encore le gamma de plus haute énergie, mais longue demi vie de 230.000 ans signifie un taux lent de dégagement de rayonnement, et le rendement de ce nuclide par fission est très bas)

Quelque affaiblissement initial neutron-riche et de courte durée de produits de fission premier en émettant un neutron. C'est la source des neutrons retardés par qui jouent un rôle important dans la commande d'un réacteur nucléaire .

Ce qui sont ils

produits de fission edium-vécus produits de fission ONG-vécus

Les produits de fission incluent chaque élément du zinc à travers au seconde moitié Lanthanides . La majorité du rendement de masse des produits de fission se produit dans deux crêtes. Une crête donne un strontium de crête (exprimée par nombre atomique) à environ au ruthénium tandis que l'autre crête est à environ le tellurium au néodyme

Selon le manuel de Jiri Hala la radioactivité dans le mélange de produit de fission (dû à une bombe atomique ) est la plupart du temps provoquée par les isotopes de courte durée tels que le I-131 et le Ba -140 de . Après environ quatre mois de CE -141 de , le NOTA: -95 du Zr -95/de , et le Sr -89 de représenter la plus grande part du matériel radioactif. Après deux à trois ans, P. -144 de de la CE -144/de , Rhésus -106 de du RU -106/, et P. -147 sont la partie de la radioactivité. Après quelques années, le rayonnement est dominé par le Sr -90 de et le Cs -137 de , tandis qu'en période entre 10.000 et million d'ans c'est le technétium -99 de qui domine. Une description plus détaillée de différents produits, organisée par l'élément, peut être le trouvé ici

La masse contre la courbe de rendement

Si un graphique de la masse ou de rendement de la taupe de produits de fission contre la masse atomique des fragments est tracé alors il a deux crêtes, une dans le zirconium de secteur à travers au palladium et une au xénon à travers au néodyme . C'est dû au fait que l'événement de fission fait dédoubler le noyau d'une façon asymétrique.

Rendement de contre Z - c'est une distribution typique pour la fission de l'uranium. Noter que dans les calculs employés pour faire à ce graphique l'activation des produits de fission a été ignoré et on a assumé que la fission se produit dans un seul moment plutôt qu'une durée. Dans cet histogramme des résultats sont affichés pour différents temps de refroidissement (temps après fission).

En raison de la stabilité des noyaux avec des chiffres pairs des protons et/ou des neutrons la courbe du rendement contre l'élément n'est pas une courbe lisse. Elle tend à alterner.

En général plus l'énergie du déclarer qui subit sont haute la fission nucléaire que plus une fission symétrique est plus probable, par conséquent à mesure que l'énergie de neutron augmente et/ou l'énergie de l'atome fissile du augmente la vallée entre les deux crêtes devient plus peu profond, par exemple la courbe du rendement contre la masse pour le Pu-239 a une vallée plus peu profonde que cela observée pour le U-235 quand les neutrons sont les neutrons thermiques les courbes pour la fission des actinides plus défunts tendent à faire les vallées bien plus peu profondes. Dans des cas extrêmes tels que ²⁵⁹Fm seulement une crête est vue.

Quelles utilisations elles ont

Fission en nature

Une comparaison des signatures d'isotope du ruthénium et du néodyme à l'emplacement des réacteurs normaux de fission nucléaire de en Afrique pouvait prouver que dans la fission nucléaire passée s'était produit à cet emplacement.

Approvisionnement en isotopes radioactifs

Quelques produits de fission (tels que Cs-137 ) sont employés dans des sources radioactives médicales et industrielles.

La nature chimique des produits de fission

Pour la fission d'Uranium-235 les produits de fission radioactifs les plus communs incluent des isotopes de l'iode , du césium , du strontium , du xénon et du baryum . Il est important de comprendre que la taille de la menace devient plus petite au fil du temps, des endroits où les champs de rayonnement qui ont constitué des menaces mortelles immédiates (telles qu'une grande partie de la centrale de chernobyl jour un de l'accident et les emplacements de point zéro des bombardements atomiques japonais des heures après détonation) sont maintenant sûrs car la radioactivité s'est délabrée loin. Par exemple veuillez voir le graphique ci-dessous du débit de dose gamma dû aux retombées radioactives de Chernobyl en fonction du temps après l'accident. Plusieurs des produits de fission se délabrent par les isotopes très de courte durée pour former les isotopes stables, mais également un nombre considérable des radio-isotopes ont les demi vies plus longtemps qu'un jour. Veuillez voir les produits de fission de (par l'élément) pour une discussion des produits de fission principaux.

Quelques produits de fission sont utiles comme bêta et les sources gamma du dans la médecine et l'industrie , voient émetteurs communs les bêtas et les isotopes émetteurs de rayons gamma utilisés généralement pour plus de détails. Peu de produits de fission sont des émetteurs de la particule ALPHA , mais quelques isotopes du lanthanide qui sont des produits de fission peuvent se délabrer par l'alpha émission.

La radioactivité dans le mélange de produit de fission est la plupart du temps les isotopes de courte durée tels que le I-131 et ¹⁴⁰Ba, après environ quatre mois de ¹⁴¹Ce, ⁹⁵Zr/⁹⁵Nb et ⁸⁹Sr prennent la plus grande part, alors qu'après environ deux ou trois ans la plus grande part est prise par ¹⁴⁴Ce/144Pr, ¹⁰⁶Ru/¹⁰⁶Rh et ¹⁴⁷Pm. ⁹⁰Sr et ¹³⁷Cs postérieurs sont les radio-isotopes principaux, étant réussi par ⁹⁹Tc. Noter que dans le cas une émission de radioactivité d'un réacteur de puissance ou carburant usé que seulement quelques éléments sont libérés, en conséquence la signature isotopique de la radioactivité est très différente à une détonation nucléaire d'air ouvert où tous les produits de fission sont dispersés.

Produits de fission dans des réacteurs de puissance

C'est une section consacrée aux produits de fission et à toute autre radioactivité dans le liquide réfrigérant et le circuit primaire des réacteurs de puissance. Pour des détails de la nature du carburant nucléaire usé par (bioxyde en uranium ou MOX ) voir svp l'article qui est au sujet de ces carburants et de l'article concernant le carburant usé.

Radioactivité de liquide réfrigérant

Dans un réacteur nucléaire , l'habillage des produits de fission en tant que poisons de réaction de dans le carburant mène par la suite à la perte d'efficacité, et dans certains cas à l'instabilité. Ils contribuent la majeure partie de la radioactivité à court et à moyen terme de la perte nucléaire à niveau élevé produite à partir du combustible usé de réacteur. Selon la qualité du revêtement de carburant, les produits de fission peuvent apparaître dans le liquide réfrigérant primaire. Dans un réacteur de puissance bien projeté fonctionnant dans des conditions normales, la radioactivité du liquide réfrigérant est très basse.

Réacteurs à eau légère

Dans les réacteurs de BWR la partie de l'activité dans le liquide réfrigérant doit de l'activation de l'oxygène former O-19 et N-16. Puisque ce sont les radio-isotopes très de courte durée, la construction simple d'un mur de armature autour de la turbine est assez pour protéger le personnel qui de toute façon sont exclues du hall de turbine tandis que le réacteur est en service.

Réacteurs refroidis à gaz

Si un élément combustible coule, alors les produits de fission de gaz noble se mélangeront au liquide réfrigérant. Certaines de ces derniers ont des demi vies assez longtemps à voyager aux générateurs de vapeur ou aux turbines conduites par gaz (selon le réacteur installé) et à délabrer là dans les éléments pleins comme des isotopes du césium (tel que ¹³⁷Cs) et du strontium (tels que ⁹⁰Sr).

Signature d'isotope d'une bombe atomique contre cela du combustible usé de réacteur

L'examen du rapport de ¹³⁴Cs/¹³⁷Cs est une méthode facile de distinguer les retombées radioactives d'une bombe et les produits de fission d'un réacteur de puissance. Presque aucun Cs-134 n'est constitué par fission nucléaire (parce que le xénon -134 de est stable). Le ¹³⁴Cs est constitué par l'activation neutronique du ¹³³Cs stable qui est constitué par l'affaiblissement des isotopes dans l'isobare (A = 133). ainsi dans une criticalité momentanée avant que le flux du neutron devienne zéro trop peu d'heure aura passé pour que n'importe quel ¹³³Cs soit présente. Tandis que dans le réacteur de puissance une abondance de temps existe pour l'affaiblissement des isotopes dans l'isobare pour former ¹³³Cs, le ¹³³Cs formé ainsi peut alors être activé pour former ¹³⁴Cs seulement si le temps entre le début et la fin de la criticalité est long.

Les contre-mesures contre les plus mauvais produits de fission ont trouvé en retombées radioactives d'accidents

Le but de l'état de préparation emergency radiologique est de protéger des personnes contre les effets de l'exposition de rayonnement après un accident à une centrale nucléaire . L'évacuation est la mesure de sauvegarde la plus efficace en cas d'une urgence radiologique parce qu'elle protège le corps entier (glande thyroïde y compris et d'autres organes) contre tous les radionucléides et toutes les voies d'exposition. Cependant, dans les situations où l'évacuation est impossible, réclamant la protection sur place, il y a des mesures qui prêtent un certain degré de protection contre les radio-isotopes nocifs

Le mélange des produits de fission radioactifs du trouvés dans les retombées radioactives d'une bombe nucléaire sont très différent en nature à ceux trouvés en carburant usé du réacteur de puissance. C'est parce que le combustible de réacteur aura eu plus de temps pour que les isotopes de courte durée se délabrent, et parce que pour beaucoup de types d'accidents que les éléments volatils sont libérés tandis que les involitiles sont maintenus à l'emplacement d'accidents. En conséquence la contribution de beaucoup de courte durée (par exemple ⁹⁷Zr) et/ou des involtiles à la dose gamma d'emplacement est éteinte moins pour des retombées radioactives d'accidents qu'elle est pour les retombées radioactives locales d'une détonation de bombe.

Iode

Au moins trois isotopes d'iode sont importants. ¹²⁹I, ¹³¹I (radio-iode) et ¹³²I. Une vue d'ensemble d'exposition d'iode dans le Etats-Unis (résultant des essais de bombe) peut être vue à. Essai nucléaire et le désastre d'air ouvert de Chernobyl de les deux iodine-131 libérés.

Les isotopes de courte durée de l'iode sont particulièrement nocifs parce que la thyroïde rassemble et concentre l'iodure -- radioactif comme non radioactif -- pour l'usage dans la production des hormones métaboliques du . L'absorption du radio-iode peut mener aux effets aigus, chroniques, et retardés. Les effets aigus des doses élevées incluent la thyroïdite , alors que les effets chroniques et retardés incluent l'hypothyroïdisme , les nodules thyroïde, et le cancer thyroïde . On lui a montré que l'iode actif libéré de Chernobyl et de Mayak a eu comme conséquence une augmentation de l'incidence du cancer thyroïde dans l'ancienne Union Soviétique .

Une mesure qui peut se protéger contre ce risque prend de grandes doses de l'iodure de potassium avant exposition au radio-iode -- l'iodure non radioactif « sature » la thyroïde, causant moins de radio-iode d'être stocké dans le corps. Puisque ce les contre-mesures tire profit simplement de la pharmacocinétique concernant la prise d'iodure, elle n'a les moyens aucune protection contre d'autres causes de l'empoisonnement de rayonnement de .

L'administration de l'iodure de potassium réduit les effets de l'iode par radio de 99%, et est un supplément prudent et peu coûteux à la protection. La "Food and Drug Administration" (FDA) a approuvé l'iodure de potassium comme médicament au comptant . Comme avec n'importe quel médicament, les individus devraient vérifier avec leur médecin ou pharmacien avant de l'employer.

Une alternative peu coûteuse aux pillules disponibles dans le commerce d'iode est une solution saturée par d'iodure de potassium. Elle habituellement possible d'obtenir plusieurs mille doses pour des prix s'approchent d'US$ 0. L'entreposage à long terme de KI est normalement sous forme de cristaux de catégorie de réactif, qui sont commodes et disponibles commercialement. La pureté est supérieure au " ; grade" pharmacologique ;. Sa concentration dépend seulement de la température, il est facile déterminer que, et la dose required est facilement administrée en mesurant le volume required du liquide. À la température ambiante, la dose protectrice radiologique adulte standard des États-Unis de 130mg est quatre gouttes d'une solution saturée. La dose d'un bébé est 65mg, ou deux gouttes. Il convient noter que ces doses sont suffisantes pour causer la nausée et parfois l'émèse dans la plupart des individus. Il est normalement administré dans une boule de pain, parce qu'il goûte incroyablement le mauvais. L'utilisation est contre-indiquée dans l'individu connu pour être allergique à l'iode ; pour un tel perchlorate de sodium de de personnes est une alternative (voir la gerçure 13, Kearney).

Kearny Cresson, qualifications de survie de guerre nucléaire, disponibles sur la ligne à l'institut de l'Orégon de la Science et de la médecine, créé avec la permission de l'auteur. L'information sur KI est près de la fin du chapitre 13. Ce manuel a prouvé l'information technique sur les abris contre les retombées radioactives avantageux, et les besoins assortis de système d'abri qui peuvent être créés des articles communs de ménage. OISM offre également des téléchargements gratuits de l'autre information de défense civile et d'abri aussi bien.

Césium

L'accident de Chernobyl a libéré un grand nombre d'isotopes de césium, ceux-ci ont été dispersés au-dessus des zones amples. Par exemple ils peuvent être trouvés dans le sol du France aux niveaux bas tandis que dans quelques secteurs de l'ancienne Union Soviétique la concentration dans le sol est parfois beaucoup plus haute. Pour un examen des méthodes employées pour décontaminer un environnement urbain voir svp le comportement de rapport de la portée et la décontamination des radionucléides artificiels dans l'environnement urbain. Voir également le chapitre quatre des rapports Chernobyl dix ans dessus et Chernobyl du NEA vingt ans dessus pour des détails de la façon dont des modes d'exploitation peuvent être changés pour réduire l'impact des retombées radioactives d'accidents.

Bleu prussien

Dans l'agriculture du bétail les contre-mesures importants contre ¹³⁷Cs est d'alimenter aux animaux un peu de bleu prussien . Ce composé du cyanure du potassium du fer agit en tant qu'échangeur ionique . Le cyanure est tellement étroitement collé sur le fer qu'il est sûr que un humain mange plusieurs grammes de bleu prussien par jour. Le bleu prussien réduit la demi vie biologique (différent de la demi vie nucléaire ) du césium. La demi vie physique ou nucléaire de ¹³⁷Cs est environ 30 ans. C'est une constante qui ne peut pas être changée mais la demi vie biologique n'est pas une constante. Elle changera selon la nature et les habitudes de l'organization qu'elle est exprimée pour. Le césium chez l'homme a normalement une demi vie biologique de entre un et quatre mois. Un avantage supplémentaire du bleu prussien est que le césium qui est dépouillé de l'animal dans les crottes est sous une forme qui n'est pas disponible aux usines. Par conséquent il empêche le césium d'être réutilisée. La forme de bleu prussien exigée pour le traitement des humains ou des animaux est une catégorie spéciale. Les tentatives d'employer la catégorie du colorant utilisée en peintures n'ont pas été réussies. Pour plus de détails sur l'utilisation du bleu prussien voir svp le rapport de l'AIEA sur l'accident de Goiânia de .

Labourage ou le déplacement de la couche supérieure

¹³⁷Cs est un isotope qui est concerné à long terme pendant qu'il reste dans les couches supérieures de sol. Les usines avec les systèmes peu profonds de racine tendent à l'absorber pendant beaucoup d'années. Par conséquent l'herbe et les champignons peuvent porter une quantité considérable de ¹³⁷Cs qui peut être transféré aux humains par la chaîne alimentaire . Un des meilleurs contre-mesures dans l'industrie laitière contre ¹³⁷Cs est de mélanger vers le haut le sol par profondément le labourant le sol. Ceci a l'effet de mettre le ¹³⁷Cs hors de portée des racines peu profondes de l'herbe, par conséquent le niveau de la radioactivité dans l'herbe sera abaissé. Également après une guerre nucléaire ou un accident sérieux le déplacement de supérieur peu de cm du sol et de son enterrement dans un fossé peu profond ramènera la dose gamma à long terme aux humains dus à ¹³⁷Cs car les photons gamma seront atténués par leur passage par le sol . Le plus profond et le plus à distance le fossé est, plus le degré est meilleur de protection qui sera eu les moyens à la population humaine.

Libérer du feu de chernobyl

Plus de détails au sujet du dégagement de césium de l'accident de Chernobyl de peuvent être trouvés à. Un rapport définitif sur Chernobyl est à - le tableau 1 dans des listes du chapitre deux que les radio-isotopes ont publiées dans le feu. Le pourcentage de l'inventaire qui a été libéré a été commandé en grande partie par la façon dont le composé volatil le produit de fission est. Par conséquent une plus grande proportion du xénon et l'iode que le cérium et le plutonium ont été libérés.

Strontium

Également par l'addition de la chaux aux sols qui sont pauvres en le calcium la prise du strontium par des usines peut être réduite, de même dans les secteurs où le sol est bas en potassium , l'addition d'un engrais de potassium peut décourager la prise du césium dans des usines. Cependant de tels traitements avec la chaux ou la potasse ne devraient pas être entrepris légèrement pendant qu'ils peuvent changer la chimie du sol considérablement ainsi ayant pour résultat un changement de l'écologie d'usine de la terre.

Produits de fission en tant que poisons nucléaires

voient également :

nucléaire du poison Certains des produits de fission produits pendant une réaction nucléaire ont une capacité élevée d'absorption de neutrons, telle que le xenon-135 et le samarium-149 . Puisque ces deux poisons de produit de fission enlèvent des neutrons du réacteur, ils auront un impact sur le facteur d'utilisation thermique et ainsi la réactivité. L'empoisonnement d'un coeur de réacteur par ces produits de fission peut devenir si sérieux que la réaction en chaîne vient à un arrêt. Ceci peut être paré au moins de deux manières différentes.

Poison brûlable

En quelques carburants par un peu d'un poison tel que le bore est ajouté, car le réacteur actionne ceci est consommé par la capture de neutrons et il aide à contrecarrer la diminution de la réactivité provoquée par la consommation de l'isotope fissile et l'aspect des produits de fission dans le carburant. Un tel carburant a été impliqué dans le réacteur du SL-1 .

Barres de commande

Quelques usines ont un ensemble de barres de commande qui sont utilisées pour augmenter la réactivité de noyau pendant que la réactivité du carburant diminue.

Produits de fission dans l'arrière saison du cycle du combustible nucléaire

Césium

On le sait que l'isotope responsable de la majorité de l'exposition gamma externe du en carburant de retraitant les usines de (et l'emplacement de Chernobyl en 2005) est le Cs-137 . ¹³⁷Cs semble être un indicateur de fission nucléaire, car il est seulement constitué par fission nucléaire d'un actinide.

¹³⁷Cs est souvent enlevé des eaux usées résiduaires dans l'industrie nucléaire au moyen de chaîne pleine des échangeurs ioniques A de des zéolites de que peut être employé pour cette tâche. Dans des réacteurs nucléaires ¹³⁷Cs et ⁹⁰Sr sont trouvés dans les endroits éloignés du carburant , c'est parce que ces isotopes sont constitués par la décadence bêta des gaz nobles (xenon-137 {demi vie de 3.8 minutes} et krypton-90 {demi vie 32 secondes}) qui permettent à ces isotopes d'être déposés dans les endroits éloignés du carburant (par exemple sur des barres de commande et dans l'espace à l'intérieur d'une goupille de carburant entre le carburant et le revêtement)

Iode

¹³³I se délabre par affaiblissement de la particule bêta (avec une demi vie de 20.8 heures) à ¹³³Xe qui se délabre alternativement par la décadence bêta (avec une demi vie de 5.2 jours) à ¹³³Cs. Les isotopes qui se délabrent à ¹³³I sont très de courte durée. ¹²⁹I est vécue très longue et c'est l'un des éléments radioactifs principaux qui entrent dans la mer des installations de retraitement.

Produits de fission qui forment des anions

Quelques produits de fission sont vécue très longue, les exemples de ces derniers incluent l'iode -129 de et le technétium -99 de . Les deux sont très mobiles dans le solide/eau car elles forment des espèces anioniques du (iodure et ⁹⁹TcO₄-).

Absorption des produits de fission sur des surfaces en métal

Comité technique

Il est intéressant de noter qu'en commun avec le chromate et le molybdate que l'ion de ⁹⁹TcO₄- peut réagir avec les surfaces en acier pour former une couche résistante de la corrosion . De cette façon ces anions de metaloxo agissent en tant qu'inhibiteurs de corrosion anodiques de du que la formation de ⁹⁹TcO₂ sur les surfaces en acier est un effet qui retardera le dégagement de ⁹⁹Tc des tambours de perte nucléaire et de l'équipement nucléaire qui est devenu perdu avant la décontamination (par exemple les réacteurs submersibles qui ont été perdus en mer). Cette couche de ⁹⁹TcO₂ rend le passif extérieur en acier, il empêche la réaction anodique de la corrosion du .

I

D'une manière semblable le dégagement d'iodine-131 dans un accident sérieux de réacteur de puissance a pu être retardé par absorption sur des surfaces en métal au sein de la centrale nucléaire. Une thèse de de PhD [HTTP //www.se/AVHANDL/DRAVH/HGLAN.HTM] a été écrite à ce sujet au département nucléaire de la chimie à l'université de technologie de Chalmers dans le Suède . Interactions du I ₂ et du ch ₃I avec les métaux réactifs dans des conditions de grave-accident de BWR, Nucl. La construction et la conception , 2004, le 227 , pagine 323-329.

H. Chimie d'iode dans des conditions accidentelles graves dans une centrale nucléaire, thèse de Ph., université de technologie de Chalmers, octobre, 2005.

Beaucoup d'autre travail sur la chimie d'iode qui se produirait pendant un accident grave a été fait.fr/html/nsd/docs/2000/csni-r2000-12.

Random links: