¿Cuál sería la exposición a la radiación si el contenido de todos los reactores nucleares (en su estado actual refinado) se distribuyera uniformemente sobre la superficie de la Tierra?

Answer 1

La capacidad eléctrica mundial por fisión es actualmente de 378 GW. Un núcleo de reactor AP1000 contiene 96 toneladas métricas de combustible UO2 y produce 1154 WMe. Entonces
(378 GW * 96 t) / 1154 MW = 32 kt

La superficie de la Tierra es de 510,072,000 km ^ 2, por lo que 62 g / km ^ 2.

36 horas fuera del reactor, el combustible gastado tiene una actividad de 1.844 TBq / g. Dado que la fisión se produce a una velocidad aproximadamente constante en el reactor, dividir esta cifra entre dos debería dar la actividad en la combustión promedio. La actividad es entonces 57 TBq / km ^ 2, que es mucho.

También sería interesante estimar la cantidad de energía requerida para dispersar 32 kt de material de manera tan amplia, y compararla con la cantidad disponible en el combustible (digamos, un “chisporroteo” crítico inmediato). ¿Alguien para eso?

Actualización: Otro enfoque para responder esto es simplemente observar los dos isótopos que causan la mayor contaminación en los ecosistemas: Cs137 y Sr90. Por mi respuesta aquí http://b.qr.ae/dkKxeW
Precisamente existen 900 toneladas métricas de estos isótopos en un momento dado, a pesar de la producción continua. Eso es 1.764 g / km ^ 2 = 0.699g Sr90 + 1.065g Cs137. Multiplique por sus actividades específicas para obtener aproximadamente 3.5 TBq / km ^ 2 cada una.

Según el Foro de Chernobyl, los residentes en áreas con más de 0.5 TBq / km ^ 2 Cs137 de actividad recibieron dosis promedio de 50mSv en los 20 años posteriores al accidente. Eso es lo que obtienes de vivir 5 años en Denver.

Las dosis inhaladas de toxina botulínica tienen una DL50 humana de alrededor de 3 ng / kg. El peso corporal promedio de un adulto es de 70 kg, por lo tanto, 1,5 kg de toxina es suficiente para matar a más de la mitad de todas las personas que ahora viven si pudiera dispersarse de manera efectiva.

Se realizaron 4,6 millones de procedimientos de Botox en los Estados Unidos en 2007. Una dosis cosmética típica es 2 ng de toxina botulínica (40 “unidades” de Botox). Cs137 parece ser menos tóxico que BTX-A. El LD50 en beagles está en el vecindario de 30ug / kg intravenoso.

Fuentes:
http://en.wikipedia.org/wiki/Human
http://en.wikipedia.org/wiki/Bot…
http://www.thehealthguide.org/bo…
http://jama.ama-assn.org/content…
http://www.jstor.org/pss/3573559

Answer 2

Nota: Mi respuesta original se basó en los niveles de contaminación en el área alrededor de Chernobyl que fue evacuada después de que el Reactor 4 explotó en 1986. Mantengo mis cálculos originales y luego los amplío para cubrir niveles de contaminación más altos.

Originalmente:

Felicitaciones a Carl Lumma por intentar hacer algunos cálculos reales. Aquí está mi propio intento de respuesta. Para simplificar las cosas, solo estoy mirando Cesio-137, uno de los subproductos de la fisión nuclear.

La Zona Roja alrededor de Chernobyl, que fue evacuada después del accidente, tiene una actividad de> 40 Curies / km ^ 2, o 1500 GBq / km ^ 2. ( http://en.wikipedia.org/wiki/Fil …)

Cs-137 tiene una actividad de 3200 GBq / g ( http://safety.uncc.edu/Forms/Nuc …), por lo que la Zona Roja tiene 0.5 g / km ^ 2.

¿Cuánto necesitaríamos para irradiar un área grande a este nivel?

El área de los EE. UU. Es de 10 millones de km ^ 2, por lo que necesitamos 5 toneladas de Cs-137.

El combustible nuclear gastado contiene 0.25% de Cs-137 ( http://web.mac.com/mosb1000/iWeb …), por lo que 2000 toneladas de combustible gastado irradiarán a toda América. (No estoy seguro de cuál es la concentración dentro de un reactor activo, pero debe ser mayor que esto).

La superficie terrestre total del mundo es de 150 millones de km ^ 2, por lo que si quieres irradiar todo el planeta a este nivel, 30,000 toneladas deberían hacerlo.

Fukushima actualmente tiene 100 toneladas de combustible en sus reactores, más 600 toneladas de barras de combustible gastado almacenadas en los edificios del reactor, más 1000 toneladas almacenadas en el sitio. ( http://www.scientificamerican.co …)

Se estima que Estados Unidos producirá 90,000 toneladas de combustible gastado en los próximos 30 años. ( http://web.mac.com/mosb1000/iWeb …)

Actualización: ¿Qué tan peligroso es un nivel de radiación de 40 Curies / km ^ 2 (1500 kBq / m ^ 2)? Esto debería darle algo así como 60 mSv en el primer año y 250 durante toda la vida. (Ver http: //www.21stcenturysciencetec …, http://www.unscear.org/docs/repo … (Tabla 23) y http://www-ns.iaea.org/appraisal …)

Esta no es una dosis terriblemente alta. No se supone que los trabajadores de radiación estén expuestos a más de 50 mSv en un año, por lo que una dosis de 60 mSv en un año es motivo de preocupación y una razón para evacuar un área limitada. Pero si todo el planeta estuviera cubierto a este nivel? Probablemente aprenderíamos a vivir con eso. (De hecho, probablemente causaría más daño si una gran masa de tierra se irradiara a este nivel. Piense en el pánico y las consecuencias económicas y políticas que se producirían).

Para una estimación más seria, multiplique el número por 10. ¿Qué tan mortal es esto? Todavía se puede sobrevivir una dosis de 600 mSv en un año. (Se necesitan 400 en una dosis corta para enfermarlo, y 2000 en una dosis corta tiene una buena probabilidad de matarlo). Pero definitivamente estamos llegando a un nivel que causará efectos notables.

Sugerí que Fukushima era casi suficiente para irradiar a todos los Estados Unidos. De hecho, es probable que desee 12 Fukushimas para irradiar los EE. UU. A 400 Bq / km ^ 2. Y 180 de ellos para irradiar el mundo a este nivel.

La capacidad instalada real es de aproximadamente 450 reactores. Si Fukushima es típico, eso es suficiente para una dosis de 1500 mSv en un año para todos en el planeta. Si agrega los reactores militares, y si tiene en cuenta otros efectos que no sean Cs-137 (hay muchos radionucleidos de vida corta que aumentarían los niveles de dosis inmediatos), incluso si no tiene suficiente para matar a todos, ciertamente tienes suficiente para enfermar a mucha gente.

Una vez más, agradecería cualquier comentario sobre esto, y cualquier corrección. También señalaría que en realidad no hemos discutido un mecanismo que distribuiría el contenido de los reactores del mundo de manera uniforme sobre la superficie del mundo.

Esto sigue siendo un escenario hipotético, pero parece tener algunos dientes.

Answer 3

No lo espero, pero el contenido de todos los reactores nucleares se distribuyó uniformemente por toda la tierra antes de que se purificaran y se pusieran en los reactores. Estamos expuestos a bajos niveles de radiación constantemente. Es cuando la radiación se concentra que representa una amenaza.

Answer 4

Estoy de acuerdo con James Distribuir uniformemente la dosis es pequeña … concentrado puede ser letal, por ejemplo, en una columna impulsada por el viento.