referat, referate , referat romana, referat istorie, referat geografie, referat fizica, referat engleza, referat chimie, referat franceza, referat biologie
 
Astronomie Istorie Marketing Matematica
Medicina Psihologie Religie Romana
Arte Plastice Spaniola Mecanica Informatica
Germana Biologie Chimie Diverse
Drept Economie Engleza Filozofie
Fizica Franceza Geografie Educatie Fizica
 

Uraniul, radioactivitatea si mediul inconjurator

Categoria: Referat Biologie

Descriere:

Exploatarea şi prelucrarea minereurilor de uraniu
În cele mai multe cazuri minereul de uraniu este exploatat la suprafaţă sau în mine subterane. În esenţă, mina de uraniu nu diferă semnificativ faţă de alte mine pentru minereuri metalifere. În timpul mineritului subteran sau la îndepărtarea stratului superficial în cazul exploatărilor la suprafaţă, se produc cantităţi mari de steril. Haldele de steril conţin adesea radionuclizi din seria uraniului în concentraţii relativ mari în comparaţie cu rocile

Varianta Printabila 


untitled

INTRODUCERE

Unica sursa de energie care a alimentat civilizatia noastra pana in acest secol a fost energia solara , inmagazinata sub forma de energie chimica , prin procesul de fotosinteza , in surse regenerative (lemnul, apele , vintul) sau in combustibili fosili (carbune , petrol , gaze) a caror constanta de formare este de ordinul milioanelor de ani.
            Una dintre problemele principale, de a carei solutionare depinde dezvoltarea civilizatiei noastre , problema care a revenit pe I plan al preocuparilor din ultimii ani , este asigurarea cu energia necesara dezvoltarii activitatilor de baza care conditioneaza evolutia progresiva a nivelului de trai al populatiei globului terestru. Cantitatea de energie consumata de omenire a crescut , din epoca primitiva pana acum , de 2,5 milioane de ori .Este evident ca o astfel de crestere , nu poate fi nu poate sa nu conduca la o problema a energiei necesare pentru dezvoltarea viitoare a omeniri .

         P
ana nu demult am fost “sclavii soarelui” ,dar I pas catre dezrobire a fost facut de fizicianul Becqerel pe 26 feb. 1898 cand acesta a lasat cateva placi fotografice ferite de lumina , in apropierea unui minereu de uraniu . Developandu-le le descopera innegrite, ca si cand ar fi fost expuse la lumina De aici, el a tras concluzia ca minereul de uraniu emite radiatii necunoscute.


 De aceea fizicienii francezi Marie Curie si Pierre Curie si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor radioactive . Impreuna, acesti 3 cercetatori au primit premiul Nobel pentru fizica in 1903. Identificarea si cercetarea acestor radiatii incepe sa-i pasioneze pe cercetatori .
            Asa ca la inceputul secolului trecut Ruthefort si elevii lui , Chadwick, Cockfroft si Walton au investigat proprietatile nucleelor cu ajutorul unor particule accelerate artificial la energii cinetice mai mari decat cele ale radiatiilor, emise de substante radioactive. 

Obtinerea energiei nucleare este conditionata de prezenta radiatiilor radioactive.

Fisiunea  sta la baza obtinerii energiei nucleare.


Figura 3.Procesul de fisiune

 

n starea A nucleul are forma sferică, datorită energiei de legătură analog cu tensiunea superficială a picăturii. Cnd nucleul absoarbe un neutron se formează un nucleu excitat B, energia lui fiind egală cu energia de legătură a nucleului plus energia cinetică a neutronului şi pot apărea cazurile:

       dacă excesul de energie este insuficient pentru a apărea deformarea, din starea C nucleul revine la forma sferică devenind stabil, excesul de energie se emite ca radiaţii „” (n 16% din cazuri);

       dacă excesul de energie depăşeşte o anumită valoare, denumită „energie critică”, are loc ruperea nucleului n două fragmente (starea D de fisiune), ce pot emite un număr de neutroni (starea E ).

Produsele fisiunii nucleare (fragmentele) din starea D au foarte rar nuclee cu mase egale, randamentul n acest caz este sub 0,1% (fisiune simetrică). n cele mai multe cazuri, fisiunea nucleară este „nesimetrică” rezultnd nuclee de mase diferite ca n cazul schemei de fisionare nesimetrică a nucleului  (figura 4).

 

Figura 4

 

n urma reacţiei de fisiune nucleară se eliberează o energie ascunsă n profunzimile nucleului. La un act de fisiune nucleară s-a calculat ctă energie se eliberează pentru Uraniu-235:

       produsele de fisiune:                 166 MeV (82,5%)

       radiaţie  de fisiune:                6 MeV (2,95%)

       radiaţie :                                 7 MeV (3,4%)

       neutrini:                                     11 MeV (5,4%)

       radiaţie  ntrziată:                 6 MeV (2,95%)

       neutroni:                                               5 MeV (2,8%)

Astfel, 1 kg Uraniu-235 conţine un număr de 6,01023 / 0,235 nuclee şi degajată prin fisionare 51026 MeV 1016 J.

Energia de 1016  J echivalează cu căldura eliberată prin arderea a circa 300.000 tone cărbune.

Folosirea uraniului in energetica nucleara reprezinta, incontestabil, principala utlizare a acestui element.

Uraniu, n latină uranium, este un element chimic, un metal, din seria actinidelor a sistemului periodic al elementelor care are simbolul chimicU şi numarul de ordine 92.Uraniul are cea mai mare masa atomica dintre toate elementele naturale. Uraniul este aproximativ cu 70 % mai dens dect plumbul şi este uşor radioactiv. Distribuţia sa naturală este de circa cteva părţi per milion n sol, roci şi apă.

Uraniul exista in scoarta Pamantului, pina la adancimea de 16 km, cu o abundenta medie de 2*10-5% depasind astfel abundenta unor metale ca mercurul, argintul, bismutul sau cadmiul. In apa marilor si oceanelor se gaseste uraniu sub forma de saruri solubile, cu concentratii cuprinse intre 0.4*10-7 si 23*10-7g/l.Se disting trei categorii de roci care pot contine uraniu. Primele doua contin minerale primare si, respectiv, secundare de uraniu; a treia categorie contine uraniu ca impuritate inclusa in retele cristaline de baza.[5,13]

Continutul uraniului dispers unor roci este dat in tabelul de mai jos:

Exploatarea şi prelucrarea minereurilor de uraniu

n cele mai multe cazuri minereul de uraniu este exploatat la suprafaţă sau n mine subterane. n esenţă, mina de uraniu nu diferă semnificativ faţă de alte mine pentru minereuri metalifere.

n timpul mineritului subteran sau la ndepărtarea stratului superficial n cazul exploatărilor la suprafaţă, se produc cantităţi mari de steril. Haldele de steril conţin adesea radionuclizi din seria uraniului n concentraţii relativ mari n comparaţie cu rocile obişnuite. n unele cazuri halda de steril constă n minereu cu concentraţie prea mică de uraniu pentru a putea fi prelucrat n condiţii economice avantajoase.

            O haldă de steril neprotejată reprezintă o sursă importantă de radon. De asemenea precipitaţiile care spală halda reprezintă o sursă de contaminare a apelor de suprafaţă şi a pnzei freatice cu radioizotopi şi alte substanţe toxice (arsen şi metale grele). Astfel, haldele de steril situate n vecinătatea zonelor locuite reprezintă un risc pentru populaţie.


            Datorită nevoii continue de a deseca şi depresuriza tunelurile subterane sau exploatările la suprafaţă rezultă o mare cantitate de apă contaminată. Această apă este deversată n sistemele de ape de suprafaţă după un tratament corespunzător. Tratamentul nu poate elimina complet radionuclizii din apă şi se ajunge la contaminarea maselor de apă (care pot fi folosite ca sursă de apă potabilă) cu radionuclizi sau alţi poluanţi. 

            Sistemele de ventilaţie ale minelor subterane, plasate n vecinătatea zonelor locuite, reprezintă o sursă de radon şi descendenţii radioactivi ai acestuia. De aici apare o iradiere suplimentară a populaţiei.

            Minereul extras este mărunţit şi spălat n instalaţii speciale. Aceste instalaţii sunt amplasate de obicei n apropierea minelor pentru a se evita transportul la distanţe mari. Pentru extragerea uraniului din minereu se folosesc soluţii acide (acid sulfuric de obicei) sau alcaline. Acestea din urmă sunt mai puţin dăunătoare mediului nconjurător, deşeurile rezultate fiind mai uşor de neutralizat. Deşeurile rezultate sunt depozitate sub formă de şlam n bazine sau halde speciale izolate de restul mediului (n special de apa freatică) prin bariere naturale sau artificiale. Cu excepţia uraniului extras, toţi ceilalţi constituenţi ai minereului se regăsesc n deşeurile rezultate. Aproximativ 85% din radioactivitatea iniţială este prezentă n deşeuri ca uraniu sau descendenţi din seria uraniului. n plus, şlamul conţine toate metalele grele (molibden, plumb, cadmiu, vanadiu etc.) şi alţi poluanţi cum ar fi arsenul şi agenţii chimici utilizaţi n procesul de prelucrare a minereului.

            n urma procesului de măcinare minereul este transformat n pulbere fină, ceea ce face mai uşoară dispersia şi migrarea substanţelor periculoase n mediul nconjurător. Crescnd suprafaţa liberă a materialului creşte şi rata de eliberare a radonului. Mai mult, constituenţii din interiorul haldei de deşeuri nu mai sunt n echilibru geochimic, aşa cum erau n minereu, de unde rezultă o serie de reacţii chimice care nlesnesc migrarea contaminanţilor n mediu.

Fabricarea combustibilului

Costul relativ ridicat al uraniului şi cerinţele stricte de gestionare a acestuia fac ca deversările de substanţe radioactive n mediu să fie relativ mici n cazul fabricilor de combustibil. Există nsă posibilitatea deversărilor accidentale care trebuie să fie luată n considerare [9]. De exemplu, n caz de incendiu sau explozii, pot fi eliberate n mediu cantităţi mari de substanţe radioactive. n cazul operaţiilor de manipulare, depozitare şi fabricare a combustibilului din uraniu mbogăţit, pot fi eliberate n mediu cantităţi semnificative de substanţe radioactive ca rezultat al accidentelor de criticitate.

n Romnia, Fabrica de combustibil nuclear de la Piteşti funcţionează din anul 1992 ca entitate separată, pe acelaşi amplasament cu Institutul de Cercetări Nucleare.

 

Laboratorul de Radioprotecţie şi Protecţia Mediului din cadrul acestui institut efectuează monitorizarea mediului nconjurător pe acest amplasament, inclusiv controlul radioactivităţii efluenţilor

         Sucursala Cercetari Nucleare - Pitesti


                                Pro si contra energiei nucleare

Energia nucleara prezinta numeroase avantaje. Este economica: o tona de U-235 produce mai multaa energie decat 12 milioane de barili de petrol. Eate curata in timpul folosirii si nu polueaza atmosfera. Din pacate exista si cateva dezavantaje. Centralele nucleare sunt foarte scumpe. Produc deseuri radioactive care trebuie sa fie depozitate sute de ani inainte de a deveni inofensive. Un accident nuclear, ca cel produs in 1986 la centrala nucleara de la Cernobal, in Ucraina, poate polua zone intinse si poate produce imbolnavirea sau chiar moartea a sute de persoane. untitled

Reactori şi centrale nucleare

Contaminarea mediului datorită exploatării reactorilor nu aduce dect o contribuţie relativ mică la doza colectivă angajată, n cadrul ciclului combustibilului nuclear. n Romnia există n exploatare reactorul de ncercări materiale TRIGA la Institutul de Cercetări Nucleare Piteşti şi reactorul CANDU-6 de la CNE-PROD Cernavodă.


 Reactorul TRIGA a fost pus n funcţiune n anul 1979 iar reactorul 1 al CNE-PROD Cernavodă a atins prima criticitate la data de 16 aprilie 1996 şi a fost declarat comercial la data de 02 decembrie 1996. n ambele cazuri, rezultatele de pnă acum ale programelor de monitorizare demonstrează faptul că dozele pentru persoane din populaţie datorate emisiilor n atmosferă sau ape de suprafaţă au valori nesemnificative n raport cu doza internă datorată fondului natural de radiaţii.

 

Depozitarea deşeurilor radioactive

Obiectivele managementului deşeurilor radioactive este de a izola substanţele radioactive pe o perioadă suficientă de timp astfel nct impactul asupra omului şi mediului nconjurător să fie minim şi acceptabil. Soluţiile alese pentru depozitarea la suprafaţă a deşeurilor slab şi mediu active cu radionuclizi cu timp de njumătăţire relativ scurt nu pun probleme deosebite n acest sens. Activităţile n acest domeniu trebuie să se concerteze asupra dezvoltării  metodologiilor de evaluare a riscului pentru fiecare tip de depozitare

luat n considerare care să includă şi deşeurile cu activitate foarte scăzută, deşeurile provenite din minerit şi deşeurile produse n situaţii accidentale [6].

Trebuie dezvoltate modele aplicabile tipurilor de depozite privind studiul migrării şi reţinerii radionuclizilor de-a lungul ntregului drum dintre containerul cu deşeuri şi biosferă, pornind de la matricea de depozitare, prin barierele proiectate şi mediul geologic.


Radioactivitatea datorată testelor nucleare

Utilizarea armelor nucleare duce la contaminarea radioactivă la scară planetară şi la consecinţe radiologice pe măsură. Energia nucleară poate fi eliberată dintr-o bombă care urmare a proceselor de fisiune sau fuziune. Aproximativ 50% din energia unei explozii nucleare este eliberată sub formă de undă de şoc, 35% ca radiaţie termică şi 15% sub formă de radiaţii ionizante. Din totalul radiaţiilor ionizante, o treime este reprezentată de radiaţiile prompte produse imediat după detonare, şi două treimi, adică 10% din energia totală a exploziei, constă n radiaţii ionizante ntrziate produse prin dezintegrarea produşilor de fisiune şi a radionuclizilor induşi. Radiaţiile ionizante prompte constau n radiaţii g şi neutroni care se eliberează n momentul detonării iar efectul acestora se manifestă n aceeaşi arie n care se simt unda de şoc şi efectul termic.





Transferul radionuclizilor ntre compartimentele mediului şi legătura ntre producerea radionuclizilor şi doza la organismul uman sunt prezentate n figura 1.2.1. Transferul ntre compartimentele succesive prin căile de migrare este definit prin coeficienţii de transfer (Pij) care fac legătura ntre integralele pe un timp infinit ale concentraţiilor, dozelor sau ale altor mărimi caracteristice. De exemplu, coeficientul de transfer ntre alimente şi ţesuturi este dat de raportul ntre concentraţia integrată n ţesut şi concentraţia integrată n alimente.

Testele nucleare s-au efectuat n atmosferă ncepnd cu anul 1945. Programele de testare a armelor nucleare cu puteri mari de detonare s-au desfăşurat n perioadele 1954-1958 şi 1961-1962. Din lipsa datelor despre experimentele care au avut loc, evaluările cantităţilor de materiale radioactive eliberate n mediu se bazează pe măsurarea depunerilor produşilor de fisiune importanţi (90Sr, 137Cs). Prezenţa altor radionuclizi poate fi estimată pornind de la rapoartele observate şi ţinnd cont de diferenţele ntre timpii de njumătăţire. n funcţie de tipul testului, locul şi randamentul exploziei, particulele radioactive se mprăştie ntre suprafaţa terestră sau oceanică şi păturile troposferei şi atmosferei.

Depunerile locale, pe o rază de circa 100 km, pot reprezenta n jur de 50% din inventarul eliberat. n evaluările de consecinţe la scară planetară nu se iau n considerare aceste depuneri, deoarece n general, au loc n zone nepopulate.

Dimensiunea particulelor depinde n foarte mare măsură de tipul exploziei. Exploziile n apropierea solului produc mari cantităţi de particule vitrifiate foarte puternic radioactive, ca şi particulele mici cu un spectru de distribuţie a dimensiunilor log-normală. Radioactivitatea particulelor produse ntr-o explozie nucleară se diminuează cu un factor de 20 la sfrşitul primei zile faţă de prima oră. Indivizii din localităţile n care au loc depuneri radioactive n cursul primei zile de la explozie pot fi expuşi la doze letale.

Se cunoaşte faptul că n zonele adiacente exploziei unde există riscul unei expuneri acute, particulele radioactive pot fi att de mari nct pot fi observate cu ochiul liber. Pescarii japonezi de pe vasul Lucky Dragon care au trecut printr-o zonă cu depuneri radioactive datorate unui experiment cu o bombă termonucleară de mare amploare n martie 1954, au povestit că depunerile radioactive aveau aspectul unui praf alb asemănător fulgilor de zăpadă, puntea vasului fiind astfel acoperită nct se cunoşteau urmele paşilor. Fizicienii japonezi care au investigat acest accident au evaluat depunerile la 38 – 85 grame de praf pe un metru pătrat pe puntea vasului. Particulele au avut dimensiuni cuprinse ntre 0,1 şi 3 mm, aglomerate n granule de aproximativ 300 mm.


Norul ciuperca provocat de explozia aruncării primei bombe atomice , Little Boy, deasupra oraşului Hiroshima.

 

Cnd bombele nucleare sunt detonate n apropierea solului, fluxul mare de neutroni reacţionează cu constituenţii solului, ducnd la formarea de radionuclizi, majoritatea cu timpi de njumătăţire mici, de ordinul orelor şi zilelor. Pornind de la cunoaşterea spectrului de neutroni al celor două bombe folosite la Hiroshima şi Nagasaki şi ţinnd cont de rezultatele analizelor radiochimice asupra solului şi materialelor de construcţie din cele două oraşe, a fost estimat [12] un angajament de doză, la indivizii care au fost n epicentrul exploziei la o zi după lansarea bombelor, de 0,8 Gy n Hiroshima şi 0,3 Gy n Nagasaki.

Norul ciupercă provocat de explozia aruncării celei de-a doua bombe atomice, [The] Fat Man, deasupra oraşului Nagasaki s-a ridicat la 18 km (sau 11 mi = 60,000 ft) n atmosferă deasupra hipocentrului.

 

 

 

Depunerile din troposferă constau n aerosoli formaţi din particule mai mici care nu sunt antrenate deasupra tropopauzei imediat după explozie şi care se depun după un timp care poate să ajungă la 30 de zile. n acest timp particulele se dispersează de o parte şi de alta a latitudinii locului exploziei urmărind traiectorii care depind de regimul vnturilor dominante. Aceste traiectorii ajung să acopere aproape ntreaga circumferinţă terestră. De exemplu, norul radioactiv avnd ca sursă un experiment nuclear n Asia Centrală din 16 octombrie 1980, a  atins, deplasndu-se către est, Europa Centrală n data de 27 octombrie. Traiectoria a fost stabilită ţinnd cont de datele meteorologice şi a fost n general confirmată de măsurători de radioactivitate a aerului la nivelul solului. Din punct de vedere al expunerii omului la radiaţii, aceste depuneri din troposferă sunt importante prin prezenţa radionuclizilor 131I, 140Ba sau 89Sr, al căror timp de njumătăţire variază de la cteva zile pnă la două luni.


            Suspensiile din stratosferă reprezintă grosul substanţelor radioactive eliberate n urma unei explozii nucleare şi se depun după un anumit timp pe ntreaga suprafaţă a planetei, majoritatea n emisfera n care a avut loc producerea lor.

            Principalii radionuclizi produşi ca urmare a testelor nucleare care contribuie la expunerea prin contaminare internă a organismului uman sunt: 3H, 14C, 54Mn, 55Fe, 85Kr, 90Sr, 89Sr, 106Ru, 131I, 137Cs, 136Cs, 140Ba, 144Cm, plutoniul şi elementele transplutoniene.

Analiznd toate căile de migrare şi ţinnd cont de rezultatele măsurătorilor raportate, s-a evaluat angajamentul de doză individual datorat inhalării produşilor rezultaţi n urma testelor.

 

            Scopul principal al radioprotecţiei este asigurarea unor standarde de protecţie mpotriva efectelor nedorite ale radiaţiilor, fără a mpiedica activităţile cu urmări benefice pentru societate şi pentru dezvoltarea durabilă a acesteia [2]. Acest obiectiv nu poate fi realizat fără o bază ştiinţifică solidă care, avnd n vedere importanţa şi implicaţiile utilizării pe scară largă a tehnologiilor nucleare, nu ar fi fost asigurată n absenţa unei autorităţi ştiinţifice recunoscute pe plan internaţional. Cu o istorie de peste 70 de ani Comisia Internaţională de Radioprotecţie (CIRP) a dezvoltat un sistem consistent de expertiză n domeniul studierii efectelor radiaţiilor, iar recomandările sale sunt folosite ca suport ştiinţific att de către autorităţile naţionale, pentru elaborarea normelor din domeniu, ct şi de specialiştii n radioprotecţie [4].

Opinia ştiinţifică, acceptată n prezent, conform căreia orice doză poate produce un efect negativ se bazează n primul rnd pe dificultăţile pe care le ntmpină orice tentativă de a demonstra efectele dozelor mici de radiaţii. Astfel, se consideră că orice expunere la radiaţii produce anumite leziuni la nivel celular sau subcelular care nu pot fi puse n evidenţă, fie din cauza capacităţii de regenerare a organismelor vii, fie din cauza limitelor mijloacelor de investigare.

Standardele impuse n prezent n domeniul radioactivităţii mediului au drept scop declarat protecţia omului mpotriva efectelor radiaţiilor, dar se consideră că ele asigură, implicit, şi protecţia celorlalte specii de vieţuitoare. Se acceptă faptul că nu există motive pentru a pune la ndoială supravieţuirea speciilor, chiar dacă, ocazional, indivizi din aceste specii pot fi afectaţi n urma acţiunii radiaţiilor respective, şi nici nu sunt create condiţii care ar putea duce la distrugerea echilibrului ecologic dintre specii. n situaţii normale se consideră că printr-un control eficient al surselor de radiaţii se poate asigura, simultan, şi controlul expunerii populaţiei [2].

CIRP este preocupată de mediul nconjurător doar din punctul de vedere al mecanismelor de transfer al radionuclizilor către om, acesta fiind singurul mod n care mediul constituie o problemă, din punctul de vedere al principiilor radioprotecţiei [2].

            Omul poate fi expus iradierii din diverse tipuri de surse de radiaţii. Recunoaşterea acestor surse de radiaţii este punctul de plecare al radioprotecţiei populaţiei. Tabelul 1 [1] prezintă evaluarea contribuţiilor diferitelor surse de radiaţii la expunerea unei persoane.

            Dozele pe care le primeşte un individ din surse artificiale sunt, de regula, comparate cu dozele pe care le primeşte din surse naturale. O doza suplimentara mica in comparaţie cu fondul natural nu este considerata semnificativa. Unele surse naturale si majoritatea surselor artificiale sunt controlabile, ceea ce face posibila reducerea contribuţiei lor la expunerea totala

.Pentru a realiza aceasta este necesar sa se cunoască nivelul expunerii fiecărei surse si sa se determine gradul ei de controlabilitate. 

Producerea de energie electrică cu ajutorul reactorilor nucleari presupune existenţa unui ciclu al combustibilului alcătuit din mai multe etape: extracţia şi prelucrarea minereului de uraniu, mbogăţirea n uraniu-235 (acolo unde este cazul), fabricarea de elemente combustibile, exploatarea reactorilor nucleari, retratarea combustibilului iradiat, transportul materialelor nucleare ntre diversele instalaţii, tratarea şi depozitarea deşeurilor radioactive.

Referat oferit de www.ReferateOk.ro
Home : Despre Noi : Contact : Parteneri  
Horoscop
Copyright(c) 2008 - 2012 Referate Ok
referate, referat, referate romana, referate istorie, referate franceza, referat romana, referate engleza, fizica