Поступление радиоактивных

Г. В. Акимов указывал, что тонкая пленка электролита представляет собой слабое препятствие для проникновения кислорода пз атмосферы воздуха к корродирующей металлической поверхности. Это обстоятельство обусловливает очень интенсивное поступление кислорода па катодные участки металла. В условиях коррозионного процесса с выделением водорода кислородная и водородная деполяризация протекают параллельно и независимо друг от друга.

увеличение скорости коррозии, так как при этом уменьшается омическое сопротивление возникающих коррозионных элементов. При влажности грунтов порядка 15—25% наблюдается максимальная скорость коррозионного процесса. После указанного значения критической влажности наступает такое насыщение грунта водой, при котором она образует сплошной слой, затрудняющий поступление кислорода к металлу. В результате этого коррозия металла резко замедляется. Зависимость скорости коррозии стали в глинистом и песчаном грунтах от влажности приведена на рис. 140, а чугуна в солончаковом грунте — на рис. 141. Грунты, содержащие даже небольшое количество солей, при 10—12%-ной влажности обладают весьма низким электросопротивлением.

Текстурирование тончайших поверхностных слоев металла при трении определяет кинетику их взаимодействия с кислородом и в то же время локализует все процессы окисления только в пластически деформируемых объемах. При нормальных условиях граничного трения процесс текстурирования сравнительно равномерно распространяется на глубину (1-10)- 10^к м. Этот слой в результате взаимодействия с ограниченным количеством кислорода, растворенного в смазке, при умеренной температуре в зоне контакта переходит в однородную ненасыщенную пленку, хорошо связанную с основным металлом. Толщина окисной пленки примерно соответствует толщине текстурированного слоя (1—10) • 10~8 м. По внешним признакам пленки бывают стекловидные, блестящие и матовые. Они плохо травятся, имеют повышенную твердость и хрупкость. Многочисленные экспериментальные данные позволяют сделать вывод, что по своему составу окисные пленки, формирующиеся в условиях граничной смазки, относятся к особым твердым растворам кислорода и эвтектик окислов. По-видимому, эти аморфизированные не травящиеся пленки не удовлетворяют стсхио-метрическому составу даже низших окислов металлов. Смазочная среда при граничном трении задерживает поступление кислорода в зону трения.

Этим объясняется тот факт, что кислородная коррозия стали в присутствии угольной кислоты протекает практически без замедления: вследствие неустойчивости оксидных пленок поступление кислорода к поверхности металла с течением времени не уменьшается и коррозия продолжается с неизменной скоростью. Это свойство угольной кислоты хорошо иллюстрирует рис. 7, на котором показан ход кислородной коррозии стали в воде, •содержащей (кривая /) и не содержащей (кривая 2) угольную кислоту.

Поступление кислорода воздуха к поверхности металла может осуществляться двумя способами — диффузионным и конвекционным. Конвекционный перенос кислорода связан с перемешиванием тонких слоев электролитов в результате испарения их с поверхности металла [12—15].

В закрытых системах с горячей водой концентрация кислорода обычно стабилизируется на низком уровне (порядка нескольких мг/л), если количество задействованной воды не слишком велико и кислород не поступает, например, через стенки проницаемых для него пластиковых труб или из неудачно смонтированного бачка или неисправного циркуляционного насоса. С помощью добавок поглотителя кислорода, например сульфита или гидразина, можно еще больше снизить уровень содержания кислорода (см. 5.1). В закрытых системах центрального отопления стальные радиаторы можно использовать в соединении с латунными фитингами и стальными трубами, а иногда даже с медными трубами без возникновения существенной коррозии. Но в воде, богатой кислородом, например водопроводной, скорость коррозии стальных труб часто значительна, а смешанное оборудование, например стальное и медное, еще увеличивает опасность коррозии стали. Влияние кислорода на коррозию можно наблюдать на примере объектов, только частично погруженных в воду, самое сильное поражение которых, как правило, происходит непосредственно под уровнем воды (рис. 49). Здесь поступление кислорода наиболее высоко. Эта разновидность локальной коррозии называется коррозией по вертикали.

Следующие факторы в первую очередь оказывают влияние на коррозию в почве: присутствие почвенной влаги, поступление кислорода, редокс-потенциал, значение рН и электрическое хшротивление почвы, а также активность микроорганизмов.

Поступление кислорода. Кислород принимает участие в катодной реакции и поэтому его присутствие является предпосылкой для коррозии в почве. Содержание кислорода сравнительно высоко над уровнем грунтовых вод и значительно ниже под ним. Оно также изменяется с типом почвы, например в песке оно велико, а в глине -ниже. При этом содержание кислорода значительно выше в мелкогранулированной почве, которая была взрыхлена, например в процессе земляных работ, чем в почвах, находящихся в нетронутом, естественном состоянии. Если протяженная конструкция, например трубопровод, пересекает два или более типа почв, например песок и глину, имеющие различные характеристики в отношении проникновения кислорода, то может образоваться концентрационный элемент, а именно, элемент дифференциальной аэрации (рис. 52). В таком элементе анод расположен там, где подвод кислорода затруднен, и там наблюдается описанная выше локальная коррозия. Коррозионные элементы по той же причине могут возникать там, где конструкция окружена смешанной почвой, содержащей, например куски глины. Под этими кусками, в местах их соприкосновения с металлом будет происходить образование питтингов (рис. 53). Концентрационный элемент может также образоваться на конструкции, пересекающей уровень грунтовых вод, поскольку выше этого уровня проникновение кислорода происходит легче, чем ниже его. Поэтому локальная

Доля катодного процесса с кислородной деполяризацией, по-видимому, невелика, поскольку поступление кислорода с поверхности в вершину трещины затруднено. Ионы водорода адсорбируются на поверхности металла, восстанавливаются, получая электроны, до атомарного и покидают поверхность, являющуюся в данном случае катализатором реакции восстановления водорода. Десорбция атомов водорода с поверхности металла протекает по механизму параллельных реакций: часть атомов абсорбируется (поглощается) объемом металла, распространяясь по нему, часть, образуя молекулы, уходит в атмосферу. Водород, попадая в металл, диффундирует по его объему в зону максимальных трехосных напряжений, которая находится перед вершиной трещины [37, 49]. Водород, поступивший в эту зону, ускоряет процесс коррозионного подрастания трещины, так как наводороживание металла существенно снижает его коррозионную стойкость [41]. 68 ,'.'-

окисных пленок поступление кислорода к поверхности металла с течением времени не уменьшается и коррозия под действием его продолжается с неизменной скоростью. Это свойство угольной кислоты иллюстрирует рис. 3-6, на котором кривые 1 и 2 показывают ход кислородной коррозии стали в воде, содержащей и не содержащей угольную кислоту [Л. 20].

б) поступление кислорода настолько велико, что можно поток диффузии считать установившимся:

Однако в последние годы безопасность АЭС связывают с радиационной опасностью для населения последствий маловероятных тяжелых аварий. Чтобы ограничить радиационную опасность для населения возможных проектных аварий, в СССР, в отличие от некоторых других стран, нормируется (ограничивается) доза за год после аварии на границе санитарно-защитной зоны *. Эта доза составляет 10 бэр вследствие внешнего облучения индивидуума и 30 бэр на щитовидную железу критической группы населения (дети) в результате ингаляционного поступления в организм радиоактивных изотопов иода. Надо отметить, что это более жесткое ограничение радиационного воздействия при аварии, чем ограничение, принятое в некоторых других странах, особенно если иметь в виду, что названные значения дозы допускаются при наихудших погодных условиях рассеяния аварийного выброса в атмосфере. Чтобы при проектной аварии радиационное воздействие не превысило допустимое, АЭС оборудуются специальными устройствами (системами), задача которых — максимально сократить поступление радиоактивных веществ за пределы АЭС при аварии. Тем не менее опасность (даже ограниченная) аварии на АЭС перерастает сегодня в проблему общественного признания ядерной энергетики.

Предел годового поступления (ПГП) — такое поступление радиоактивных веществ в организм лиц категории Б в течение года, при котором равновесное содержание этих веществ в критическом органе создает за год эквивалентную дозу, равную ПД. Если равновесие не достигается, то эквивалентная доза за год становится равной ПД за 70 лет (см. табл. 7.34).

Выброс радиоактивных веществ (выброс) — поступление радиоактивных ве-

Сброс радиоактивных веществ (сброс)— поступление радиоактивных веществ в водоемы (моря, озера, реки).

Аварийное облучение — непредвиденное повышенное внешнее облучение и (или) поступление радиоактивных веществ внутрь организма персонала или населения вследствие радиационной аварии или инцидента.

36. Выброс радиоактивных веществ (аы-брос) — поступление радиоактивных веществ в атмосферу в результате работы АС (табл. 11.35).

45. Предел годового поступления (ПГП) — такое поступление радиоактивных веществ (п. 44) в организм лиц категории Б (п. 30) в течение года, при котором равновесное содержание этих веществ в критическом органе (п. 21) создает за год эквивалентную дозу (п. 25), равную ПД (п. 40). Если равновесие не достигается, то эквивалентная доза (п. 25) за год становится равной ПД (п. 40) за 70 лет (табл. 11.36).

53. Аварийное облучение — непредвиденное повышенное внешнее (п. 14) облучение и (или) поступление радиоактивных веществ внутрь организма (п. 15) персонала (п. 31) или населения (п. 32) вследствие радиационной аварии (п. 51) или инцидента (п. 50).

Основной вклад в дозу облучения как персонала, так и населения на первом этапе после аварий (от 0,5 ч до 1 сут) вносит поступление радиоактивных веществ (в основном радиоизотопов йода) с вдыхаемым воздухом. Доза внешнего облучения всего тела от загрязненного воздуха в помещениях АЭС или от проходящего облака на местности при ГА будет примерно в 100 раз меньше, чем доза облучения щитовидной железы от ингаляции изотопов йода. Легкие становятся критически облучаемым органом в тех случаях, когда доза на щитовидную железу от ингаляции радиоизотопов йода существенно снижена профилактическим приемом препаратов стабильного йода.

Сброс радиоактивных веществ — поступление радиоактивных веществ в водоемы (моря, озера, реки) с жидкими отходами.

Выброс радиоактивных веществ — поступление радиоактивных веществ в атмосферу в результате работы АС (табл. 11.41).

Аварийное облучение — непредвиденное повышенное облучение и (или) поступление радиоактивных веществ внутрь организма для лиц из персонала или населения вследствие радиационной аварии или инцидента.