Номер 6, страница 183 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

6. В некоторых ядерных реакторах жидкий натрий используют в качестве теплоносителя — вещества, переносящего тепло, вырабатываемое реактором. В чём опасность для окружающей среды такого использования натрия? Для ответа на этот вопрос воспользуйтесь Интернетом или дополнительной литературой.

Решение

Жидкий натрий используется в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов, в частности, в реакторах на быстрых нейтронах (например, БН-600, БН-800 в России). Это обусловлено его превосходными теплофизическими свойствами: высокой теплопроводностью, высокой температурой кипения (около 883°C) при атмосферном давлении и низкой температурой плавления (около 98°C). Однако использование жидкого натрия сопряжено со значительными опасностями для окружающей среды, которые обусловлены его химическими и ядерно-физическими свойствами.

Основные опасности заключаются в следующем:

1. Высокая химическая активность. Натрий – это щелочной металл, который чрезвычайно бурно реагирует со многими веществами, что создает риск серьезных аварий.

• Реакция с водой. Натрий взрывоопасно реагирует с водой. При их контакте происходит бурная экзотермическая реакция с выделением большого количества тепла и газообразного водорода. Уравнение реакции: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$. Выделяющееся тепло мгновенно воспламеняет водород, что приводит к мощному взрыву и пожару. В условиях АЭС аварийная ситуация, при которой происходит разгерметизация парогенератора и контакт натрия первого контура с водой второго контура, может привести к катастрофическим последствиям с разрушением защитных барьеров.
• Реакция с воздухом. При утечке и контакте с кислородом воздуха жидкий натрий самовоспламеняется. Пожар жидкого натрия очень сложно потушить, так как традиционные средства пожаротушения, такие как вода или углекислотные огнетушители, неприменимы (вода вызывает взрыв, а углекислый газ сам реагирует с горящим натрием). Продукты горения (оксид $Na_2O$ и пероксид $Na_2O_2$) образуют едкий аэрозоль, который при контакте с влагой воздуха превращается в гидроксид натрия (NaOH) – сильную щелочь, опасную для всего живого.

2. Наведенная радиоактивность. Природный натрий состоит из одного стабильного изотопа – натрия-23 ($^{23}Na$). Проходя через активную зону реактора, теплоноситель подвергается интенсивному облучению нейтронами ($n$). В результате ядерной реакции нейтронного захвата стабильный натрий-23 превращается в радиоактивный изотоп натрий-24 ($^{24}Na$):
$ ^{23}Na + n \rightarrow ^{24}Na $
Изотоп натрий-24 является мощным источником гамма-излучения и имеет относительно короткий период полураспада – около 15 часов. Это означает, что весь натриевый теплоноситель в первом контуре охлаждения становится высокорадиоактивным. В случае утечки натрия из первого контура произойдет не только химическое загрязнение (пожар, образование едкой щелочи), но и серьезное радиоактивное загрязнение окружающей среды. Радиоактивные аэрозоли, образующиеся при натриевом пожаре, представляют огромную опасность при их вдыхании или попадании на почву и в водоемы.

Таким образом, главная опасность использования натрия в ядерных реакторах для окружающей среды заключается в том, что в случае аварии с разгерметизацией контура охлаждения могут одновременно произойти мощный химический взрыв, пожар и масштабный выброс радиоактивных веществ.

Ответ:

Опасность использования жидкого натрия в качестве теплоносителя в ядерных реакторах для окружающей среды обусловлена двумя основными факторами. Во-первых, его чрезвычайно высокой химической активностью: натрий бурно, со взрывом, реагирует с водой и самовоспламеняется на воздухе, что создает риск мощных взрывов и труднотушимых пожаров при аварийной разгерметизации. Во-вторых, под действием нейтронного облучения в активной зоне реактора стабильный натрий превращается в высокорадиоактивный изотоп натрий-24. Таким образом, любая утечка теплоносителя чревата не только химическим загрязнением (образование едкой щелочи), но и серьезным радиоактивным загрязнением окружающей среды.