líangarían Ъсаасту of "Science* CENTRAL RESEARCH INSTITUTE FOR PHYSICS BUDAPEST KFKI /K NAGY GY. FEHÉR I. GERMAN E. RONAKY J.

Átírás

1 KFKI /K NAGY GY. FEHÉR I. GERMAN E. RONAKY J. A PAKSI ATOMERÖMÖ HIDEG- ÉS MELEGVÍZ- CSATORNAJABAN ÜZEMELŐ FOLYAMATOS VÍZAKT1VITÁS MONITOROK PARAMÉTEREINEK ÉS MÉRÉSI ADATAINAK ÖSSZEFOGLALÓ ÉRTÉKELÉSE OKKFT-A/ll líangarían Ъсаасту of "Science* CENTRAL RESEARCH INSTITUTE FOR PHYSICS BUDAPEST

2 The issues of the KFKI preprint/report A. Particle and Nuclear Physics B. General Relativity and Gravitation С Cosmic Rays and Space Research 0. Fusion and Plasma Physics E. Solid State Physics F. Semiconductor and Bubble Memory Physics and Technology G. Nuclear Reactor Physics and Technology series are classified as follows: H. Laboratory, Biomedical and Nuclear Reactor Electronics I. Mechanical, Presicion Mechanical and Nuclear Engineering J. Analytical and Physical Chemistry K. Health Physics L. Vibration Analysis, CAD, CAM M. Hardware and Software Development, Computer Applications, Programming N. Computer Design, CAMAC, Computer Controlled Measurements The complete series or issues discussing one or more of the subjects can be ordered; institutions are kindly requested to contact the KPKI Library, individuals the authors. Title and classification of the issues published this year KFKI /E KFKI /C KFKI /C KFKI /A KFKI /A KFKI /E KFKI /K KFKI /K KFKI /K The Kronig-Penney model on a Fibonacci lattice First results of high energy particle measurements with the TÜNDE-M telescopes on board the S/C VEGA-1 and -2 The VEGA PLASMAG-1 experiment: description and first experimental results Half-classical three-body problem Quark degrees of freedom in nuclei Lattice gas model on tetrahedral sites of bcc lattice: anisotropic diffusion in the intermediate phase Tapasztalatok egy (neutron-alfa) magreakción alapuló szilárdtest nyomdetektorokból felépített személyi albedo neutron doziméter munkaszintű dozimetriai felhasználásiról összefoglaló értékelés a paksi környezetellenörzö rendszer GM-csöves és jódtávmér5 detektorainak jellemzőiről az ös mérési adatok feldolgozása alapján. 0KKFT-A/ A paksi atomer6mu hideg- és melegvizcsatornijában Üzemelő folyamatos vizaktivitás monitorok paramétereinek és mérési adatainak összefoglaló értékelése. OKKFT-A/U

3 KFKI /K PREPRINT A PAKSI ATOMERŐMŰ HIDEG- ÉS ÖZEflELÖ FOLYAHATOS VlZAKTIVITÄS MONITOROK PARAMÉTEREINEK ÉS MÉRÉSI ADATAINAK ÖSSZEFOGLALÓ ÉRTÉKELÉSE OKKFT-A/ll MELEGVÍZCSATORNÁJABAN NAGY Gy., FEHÉR I., GERMAN E., RŐNAKY J. Központi Fizikai Kutató Intézet 1525 Budapest 114, Pf.49 *Paksi Atomerőmű Vállalat, 7030, Paks HU ISSN

4 KIVONAT A paksi atomerőmű melegvizcsatornájáh át a Dunába történő radioaktiv anyag kibocsátását az erőmű hideg- és melegvizc3atornáját monitorozó, egyenként 8 m 3 térfogatú mérőtartályba merülő gamma-sugárzást mérő 0 76 mm x 76 mmes Nal(Tl) szcintillációs detektorok folyamatosan ellenőrzik. Reportunkban a monitorok jelzésének értelmezésével kapcsolatos vizsgálatainkat, következtetéseinket foglaltuk össze. АННОТАЦИЯ Кнцентрация радиактивнг материала в хлднм и грячем каналах пакшскй АЭС измеряется размещенными в бих каналах мнитрами непрерывнг действия с бъемм измеряемй прбы 3 м 3, снвывающимися на Nal(Tl) сцинтилляцинных детектрах с бъемм 076ммх76мм. В рабте суммируются результаты, плученные на базе мнитрв. ABSTRACT 3 А 0 76 mm х 76 mm NaT. (Tl) scintillator placed into a vessel of 8 m monitors continuously the effluents in the upstream and downstream channels of the Paks Nuclear Power Station bitlt on the riverside of Danube. In this report we summarized the results of our investigations.

5 TARTALOM Oldal 1. BEVEZETÉS 1 2. A MONITOROK SZÁMLÁLÁSI SEBESSÉGÉNEK STATISZTIKAI ÉRTÉKELÉSE A vizsgált Időszak kijelölése Adattárolás, adatkiértékelés A számlálási sebesség havi átlagértékei A számlálási sebesség napi átlagértékének változása 5 3. A MONITOROK RÖVID IDEIG TARTÖ JELENTŐS SZÁMLÁLÁSI SEBESSÉG VÁLTOZÁSÁNAK IDŐJÁRÁSI OKAI A légnyomásváltozás hatása A csapadékos időjárás hatása A csapadékhullás és a jelzések viszonya A viz radioaktivitás monitorok és az "A" tipusu mérőállomások árnyékolatlan GM- -szondái jelzésének korrelációja rövid időtartamú jelentős szintemelkedések alkalmával A HIDEG- ÉS MELEGVIZCSATORNA Rn ÉS RADON- - LEÁNYELEM KONCENTRÁCIÓJÁNAK MEGHATÁROZÁSA A mérések célja A mérési és kiértékelési eljárás Mérési eredmények KÖVETKEZTETÉSEK KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS IRODALOM 36

6 1. BEVEZETÉS Korábbi munkánkban bemutattuk a paksi atomerőmű környezete lienor z б rendszeréhez tartozó, a hideg- és melegvízcsatorna radioaktiv koncentrációját folyamatosan monitorozó rendszert [ l). A két csatorna vize egy-egy, óránként 2,3-szeres vizcserével rendelkező 8 m térfogatú mérőtartályba kerül. Ennek geometriai középpontjában egy gyors hőmérsékleti változások és viz elleni védelemmel ellátott 0 76 mm x 76 mm- -es NaI/Tl/ szcintillációs kritály méri a vizben levő radioaktiv izotópok gamma-sugárzását. A detektor érzékenysége a ^ 450 kev gamma-sugárzásra <-v 3 (imp/a)/(bq/l). Tovább vizsgáltuk a számlálási sebesség havi átlagának alakulását, hogy az évszakos változások tendenciájára vonatkozó uj információkhoz jussunk. Kvalitatív összehasonlítást végeztünk a számlálási sebesség napi átlagértéke és a napi csapadék mennyiség, a melegvízcsatornába történő napi összbéta kibocsátás, valamint a Duna napi paksi vízállás adatai között. Korábbi tapasztalataink szerint a monitorok rövid idejű, jelentős jelzésnövekedése a csapadékos időjárássci függ össze. A számításba vehető, a változást okozó meteorológiai paraméterek közül a légnyomásváltozás és a csapadékmennyiség és intenzitás hatásával foglalkoztunk. Emellett csapadékos időjárás esetén tanulmányoztuk a hidegvizcsatorna monitor és a GM-szondák jelzéseinek korrelációját a melegvizesetorna monitor jelzésével, amit a háttér számlálási sebesség becslésére lehet felhasználni.

7 - 2 - A mérőaknák és a csatornák vizének Rn koncentrációját mérve vizsgáltuk, hogy milyen kapcsolat van a Rn és a radon-leányelem koncentrációk között. 2. A MONITOROK SZÁMLÁLÁSI SEBESSÉGÉNEK STATISZTIKAI ÉRTÉKELÉSE 2.1. A vizsgált időszak kijelölése A legutóbb kiértékelt hónap április. Ezt követően május-júniusban a Központi Adatgyűjtő Rendszer /KAR/ meghibásodása miatt a vízmérők jelzése értékelhetetlen. Az adatszalag hibája miatt az azóta eltelt időszakból is csak az jan jul. közötti intervallum adatai értékelhetők. A hidegvizcsatorna monitor /a referencia értékek szolgáltatása/ azonban ebben az időszakban hosszú időre meghibásodott /kábel szakadás/ Adattárolás, adatkiértékelés A viz radioaktiv koncentráció monitorok egy óra alatt mért számlálási sebesség adatait /a tizzel osztott értékeket/ mágnesszalagon tároljuk. A kiértékelő program FORTRAN-IV. programnyelven készült és a Központi Fizikai Kutató Intézet R-40 tipusu számitógépén futtatható. Az n darab, X. adat átlagértékének kiszámítására használt kifejezés: n

8 - 3 - A mérési pontok átlagérték körüli G" szórásának meghatározására a korrigált empirikus szőrás összefüggését használtuk: б; = (Xi-xj 2 t = 4 П ill A számításoknál csak az egy órás mérések eredményeit vettük figyelembe, a téves KAR kiírásokat a program elhagyta. A kiértékeléseknél szűrést nem alkalmaztunk. A rendhagyónak látszó eredményeken, más mérések eredményeivel való összehasonlítás után /a vizmonitorok jelzésének egymáshoz, ill. a GM-szondák, valamint a csapadék időtartam mérők jelzéséhez történő viszonyítása/ szükség esetén utó'lagos korrekciókat hajtottunk végre A számlálási sebesség havi átlagértékei Az 1. ábrán az aug jul. közti időszak kiértékelhető havi számlálási sebesség átlagai láthatók ápr. második felében fűtőelem átrakás miatt a melegvizcsatornában nem volt viz, igy a monitor havi átlagértékét nem tüntettük fel. A hidegvizcsatorna monitor májusi nagymérvű adatkiesése miatt, mivel ez a V2 és a GM-monitorok szerint [ 2 ] egy jelzéscsökkenés időszaka volt, a Vl-monitor jelzés májusi átlagát szintén nem számítottuk ki. Az 1. ábrából látszik, hogy a hidegvizcsatorna monitor jelzése télen magasabb, mint nyáron, azaz a GM-szondák jelzésének változásához hasonló változási tendenciát mutat, amit a külső levegő radon tartalmának változásával okolhatunk. Jól kivehető, hogy

9 S*"7**JW" iк^ ^-(W'.'»!«K*"v^-' Aug. SztpOkt. Nov D«c Jan Feb. Marc Apr. Máj Hónapok Jan. Feb. Marc.Apr. Maj. Jun Jul IV ábra A hideg- /VI/ és melegvizcsatorna /V2/ radioaktiv koncentráció monitorainak havi számlálási sebesség átlagai aug jul. között.

10 - 5 - a két vizmonitor-jelzés hosszú idejű átlagának változási tendenciája nagyon laza kapcsolatban van egymással. Az jan jul. közötti adatok havi átlagérték körüli egyszeres szórása jan.-ápr.-ban imp/óra között, május-jul.-ban 20O0 imp/óra körül változott A számlálási sebesség napi átlagértékének változása A számlálási sebesség napi átlagértékének változása követhető nyomon a 2. ábrán. A melegvizcsatorna monitor jelzései csaknem az egész tárgyalt időintervallumban, a hidegvizcsatorna monitor jelzései azonban csak részintervallumokban értékelhetők. A napi átlagértékek alakulása lehetőséget ad a havi átlagértékek változásának megértéséhez. A 2. ábrán a besötétített részek a rövid idejű szintemelkedések okozta átlagérték növekedéseket reprezentálják. A monitorok jelzésének együttfutása bár felismerhető, az is nyilvánvaló, hogy nincs szoros kapcsolat. Ez a napi stabil átlagértékekre és a szintemelkedések okozta átlagérték növekedésekre is vonatkozik. A számlálási sebesség napi átlagértékének változását három, általunk fontosnak tartott /és ismert értékű/ befolyásoló tényező változásával hasonlítottuk össze. A kvalitatív értékelés céljára a 2. ábra ezeket is tartalmazza.

11 Nopi össibéto radioaktiv kibocsátás a melegvizcsatornába н 800- I 700 Ъ 600- Paks: fkm -, * ü Abu. т г л з" 5 200Н с Ю0- / v Л Е Е I а I Í i и - -в f r ( i i J i i i ) i 1985 Január Ftbruör Március április Május -,.. 1 i r- Június Julius 2. ábra A vi»monitorok «zimlaliyi»ebe»»égének napi itlaqirtékti, n«pl ciapadékmennyleéqtk, в Dun«Paktnil mért vitmere«adatai é» a melegviicaetornéb» történt napi BmMta klbocaátí» an ul. köiött.

12 - 7 - Korábbi tapasztalataink alapján tudjuk, hogy a csapadékos időjárás a jelzéseket néhány órára jelentősen megemeli. A szintemelkedés mértéke ugyanannál a monitornál eseményenként eltérő és különbözik a monitorok jelzésnövekedése is. Az atomerőmű márc. elejétől a melegvizcsatornába is bocsát ki radioaktiv izotópokat tartalmazó vizet. Ennek hatása a melegvizcsatorna monitor jelzésében nem észlelhető, de ez nem is várható, mert a kimutatható összki bocsátás ^ 20 MBq/óra [ l]. A Duna aktuális vízállása [з] a hidegvizcsatorna vízmélységén keresztül befolyásolja a hidegvizcsatornába kihullott természetes radioizotópok /radon-leányelemek/ radioaktiv koncentrációját /a kihullás higulása/, ezzel a detektorok jelzését. Közvetlen kapcsolat azonban nem található. 3. A MONITOROK RÖVID IDEIG TARTÓ JELENTŐS SZÁMLÁLÁSI SEBESSÉG VÄLTOZÄSÄNAK IDÖJÄRÄSI OKAI 3.1. A légnyomásváltozás hatása Ismert, hogy a légnyomás abszolút értéke nincs korrelációban a levegő Rn koncentrációjával, a hirtelen légnyomáscsökkenés azonban jelentős mértékben megnöveli azt /- 0^4 mbar/óra csökkenés 2,5-3,0-szorosára is megnövelheti/ [4, 5]. Tudjuk, hogy zivatarok előtt többnyire gyors, jelentős légnyomásesések is tapasztalhatók. Az előbbiek alapján a légnyomásváltozást megelőző időszakhoz képesti Rn növekedés miatt, a levegő radon-leányelem koncentráció növekedése várható, igy a radon-leányélem

13 - 8-1 и u> «*. «* и А5000- Е -8 Е СП -.ж Э "О Ф Т" б Ъ Е - N (Л т I 1 1 г B*tRíCíjPC5r -т- I О Т Е N и к. с.* ,0 6,0 16,0 3,0 / \ je -» 5 Ъ а «л 3. ábra A vizmonitorok jelzésének /hideg-vl, meleg-v2/ és a légnyomásnak az egyidejű változása csapadékos időjárás idején.

14 _ Q _ 45000' 8t 1 - Я ' ^ЙЯ^ГЬ V2 Е т "Г" О 6 г г- 18 т 0 Е >» с э 1000 Ю -О т 8 Ol 8,0 1,0 0,1. (Л О JL I г- 18 Т 4. ábra A vizmonitorok jelzésének /hideg-vl, meleg-v2/ és a légnyomásnak az egyidejű változása csapadékos időjárás idején.

15 _ ÍO _ E > с 1000Н э "О 4> Н 7 к. - I 0,3 /\ 1,0 1,0 А, 6 6,0 10,0 1,0 : -Ж 5 ** S а W П п 1 ) г О т ábra A vizmonitorok jelzésének /hideg-vl, meleg-v2/ ея а légnyomásnak az egyidejű változása csapadékos időjárás idején.

16 ^ I o E -o Л Э00ОО- -i r T" -i r r r - 18 T E I Ю! 0,1 0,4 0,5 9,0 1,0 0, T -* T- 0 i f ~ i n r r r f>. ábra A vizmonitorok jelzésének /hideg-vl, meleg-v2/ és a légnyomásnak az egyidejű változása csapadékos időjárás idején.

17 -12 - többletkihullás a monitorok jelzésemelkedését eredményezheti. A ábrákon négy hirtelen jelzésszint emelkedés esetén felrajzoltuk az azonos Órákhoz tartozó monitorjelzéseket és az erőmű mellett működő meteorológia állomáson mért légnyomás adatokat. Az ábrán szerepelnek még a hat óránként mért csapadékmennyiség adatok órás átlagai. Az ábrákból látható, hogy a monitorok hirtelen jelzés emelkedését nem válthatják ki a légnyomásváltozások. Ez sokkal inkább a csapadék hullásához kapcsolódik A csapadékos időjárás hatása A csapadékhullás és a jelzések viszonya A csapadékos időjárás következtében nagy mennyiségű radon-leányélem kerül a talajfelszínre. A megnövekedett környezeti oamma-sugárzási tér jól mérhető [ 2 ]. Hayakawa Í6J a gamma-sugárzási tér méréséből a radon- -leányelem kihullásra következtetett. Jacobi elméleti megfontolásait és Minato Г 8] számítási modelljét felhasználva, kőzött folyamatosan végzett mérések alapján, az esőfelhő Rn koncentrációja és az esőintenzitás között talált összefüggést. A mérésekből kiderült, hogy a csapadékvíz radon- -leányelem koncentrációja télen magasabb, nyáron alacsonyabb, továbbá a koncentráció a csapadékintenzitás növekedésével csőkken. Figyelemre méltó azonban az a tény, hogy a felületre kihullott radon-leányelemeket mind a felhőből érkezőnek tekintették, bár, amint azt az elektromos tér és a földfelszíni levegő radon-leányélem koncentrációjának egyidejű változására utaló mérések [9 ] mutatják, az elektrosztatikus kitapadás is szerepet játszhat.

18 Az előző mechanizmusok alapján a radon-leányelemek a hideg- és melegvizesatornák vizébe is kihullnak és ott elkeveredve megnövelik a radioaktiv koncentrációt, ez pedig megnöveli a detektorok jelzését. Mivel összehasonlításként nekünk csak a csapadék intenzitás értékek állnak rendelkezésre, a jelzések csapadékos időjárás alatti viselkedését a csapadékintenzitással hasonlítottuk össze. A csapadékintenzitás adatok az erőmű melletti meteorológiai állomás regisztrátúrnának értékeléséből származnak. A ábrákból is szembetűnő a csapadék és a monitorok jelzésváltozásának szoros időbeli egybeesése. A ábrákon a csapadék-időtartamokat és intenzitásokat részletesebben tüntettük fel, igy jól nyomon követhető a jelzés hullámzásának a csapadékos időtartamtól való függése is. Számításaink szerint csak a csapadékintenzitásokból és időtartamokból nem származtatható le a jelzésváltozás A viz radioaktivitás monitorok és az "A" tipusu mérőállomások árnyékolatlan GM-szondái jelzésének korrelációja rövid időtartamú jelentős szintemelkedések alkalmával Csapadékos időjárás esetén a GM-szondák jelzése a talajfelszínre kihullott radon-leányelemek által megnövelt gamma-sugárzási tér hatására megemelkedik [2J. A hatás a vizmonitorok jelzésének emelkedésével teljesen egyidőben következik be és a jelzésmenet is nagyon hasonló /10. ábra/. Méréseink és számításaink azt igazolják, hogy a detektor körüli 1 m viz miatt a detektor a külső sugárzási tér változását nem érzékeli.

19 г 15. Е 4500СН -Ю Е Е - N 5 a ш I > т Id6(6ra]: 1984 okt.4. г -r- 6 -I 10 u 0 7. ábra A monitorjelzések és a csapadékintenzitás és időtartam egyidejű változása.

20 Idótóra]: 1984 okt okt.6 8. ábra A monitorjelzések és a csapadékintenzitás és időtartam egyidejű változása.

21 AOOOO- 1 a V2 x> (Л 5» -o I N V T 1 1 г 6 12 Idó (óro): 1984 okt. 7. //////////{////////////I i i i ábra A monitorjelzések és a csapadékintenzitás és időtartam egyidejű változása.

22 ""1**ÍÍ*"SI тчгчищфт*.* Vizmonitorok О ^. Е» -» IA « -а Е - N «Л nincs adót V1 К А p i i V2 11 i r Idö lóra] Árnyékolatlan GM - szondák 8000-p i г p i r p i r »г г *! i а p i r i i -i iß 7 Г г т Г i г т I г i Idd lóra]: 1985 mäj е IQ. ábra A melegvizcsatorna monitor /V2/ és a GM-szondák jelzésének egyidejű változása az május i zivatar idején.

23 с E - E Й и c E с и N "> СП * 0 2 ^ у-1840* х korr. együttható 0, г GM-szonda г 50 ^, - l50- X Ю 3 Е «-». d Е ^ (У) У * х korr. együttható: t 0,374 "О -X 100- ^ 0 с Я и _» > " ь- О * ** 'с Е 50- a с w О и О N "> % - О» yf * ' Z ^» I 9 хю : -I 1 1 Г" 50 Hidegvizcsat. monitor Teljes szintemelkedés (x) [imp./esemény] 11. ábra A jelzésemelkedések alkalmával mért, az egész esemény alatt bekövetkezett számlálási sebesség növekedés korrelációja a két vizmonitorra és a melegvlzcsatorna monitorhoz legközelebbi 3-as állomás árnyékolatlan GM-szondájára.

24 A felületi radioaktiv koncentráció változását érzékelő GM-detektorok és a viz térfogati radioaktív koncentráció változását érzékelő NaI/Tl/ szcintillációs detektorok időben azonos jellegű viselkedése azt bizonyitja, hogy a szintemelkedéseket a csapadékos időjárás idején megnövekvő radon-leányélem kihullás okozza. Ez, ha nem is rendelhető egyértelműen a csapadékcseppekkel történő kihulláshoz, mindenképpen a csapadékhullás időtartama alatt fennálló fizikai befolyásoló tényezők megváltozásának a következménye. Ennek tisztázása azonban csak közvetlen mérésekkel lehetséges. Az jan.-jul. közötti időszak 54 különböző mértékű szintemelkedése alapján megvizsgáltuk a melegvízcsatorna monitor /V2/ egész esemény alatti összemelkedésének korrelációját a hidegvizcsatorna /VI/ monitor, illetve a V2-höz legközelebbi "A" tipusu /A3/ állomás árnyékolatlan GM-szondájának ugyanakkor tapasztalt összemelkedésével /11. ábra/. A teljes esemény alatti jelzés-össznövekedést /a "csúcs alatti területet"/ a trapéz háttérlevonási módszerrel határoztuk meg. A korreláció vizsgálata annak eldöntésére szolgál, hogy a V2 szintemelkedése esetén az emelkedés nem erőmüvi járulékának becslésére melyik monitor nyújtja a legmegbízhatóbb referencia értéket. A tapasztalat az, hogy szintemelkedéseknél a V2 jelzése a GM-szonda jelzésével jobban korrelál, mint a Vl-ével, de megbizhaté háttér korrekcióra nem alkalmas. A Rn es radon-leányelemek mérésekkel cörténő kimutatását a szintemelkedések maximumhelyeihez közeli mérések teszik lehetővé. Mivel a nagy szintemelkedéseknél a Rn illékonysága és a radon-leányelemek rövid felezési ideje miatt egyaránt gyors helyszíni mérésre van szükség, vizsgáltuk, hogy az egyes hónapokban mely órákban a leg-

25 gyakoribb a szintemelkedés /azaz a csapadék/, valamint mely órákra esnek a maximumhelyek / ábra/. A 12. ábrából látszik, hogy a csapadékos órák gyakoriság eloszlása minden hónapban a Késő délutáni és kora reggeli órák között rendelkezik maximummal. A mérések végzésére /az eredeti radioaktiv koncentrációhoz képesti emelkedés kimutatására/ legalkalmasabb jelzés-maximumok eloszlása /13. ábra/ pedig azt mutatja, hogy ilyen jelenség éjjel 2-3 óra között a legvalószínűbb, de nagyon valószinü, hogy 1-4 óra közé esik /kiértékelt időszak: jan.-jul./. A korábbi évek tapasztalatai alapján a május-augusztus közötti zivataros időszak okozza a legnagyobb szintemelkedéseket. Az jan nov. időszakban azonban csak május én emelkedett a melegvizcsatorna monitor számlálási sebessége a 4000C imp/óra határ fölé /10. ábra/. Ez «z a szint, amely fölötti szintemelkedésnél a méréseket már el lehetett volna végezni. /Az ettől kisebb emelkedések esetén, a maximumot követő gyors számlálási sebesség csökkenés miatt a mintavétel időpontjában már nem lett volna kimutatható a vizsgált radioizotóp./ A monitor "jelzések nagy szintemelkedései valószínűleg nemcsak kvalitatív megfigyeléseink alapján függnek össze a zivatarokkal. A zivatarfelhők és a Föld között nagy elektromos térerősségváltozás következik be a megelőző állapothoz képest, ami jelentősen befolyásolja a pozitívan töltött radon-leányelemek mozgását. A zivatartevékenység azonos időben, általában a nap azonos szakában játszódik le a Földön /a legerősebb, amikor Londonban 19 óra van/ hol. Ennek és a 13. ábrának összevetése azt mutatja, hogy a jelzésemelkedésben a csapadék és a napszak /a radon-leányélem koncentráció, ion mozgékonyság/ együtt játszanak szerepet.

26 í I 5 - Н "К. т I I I I I I I I I I 1 I I I I I I г - э с а - & Е - а - - IA О JC -Ф "О. «I т I I I I I I I I I г г т I I I I I I I I I I г т I г I I I I I I I I 1 Г I I I II I I I I т I I I I I I I г "W т I I I т I I I I t I I!=* т г 1 г J L-T 1 " ч т I I I I I I г I I I I r f I I I I I I I г L. т I I I I I I I О ? А пар órái [óra] т I г" I I I I 18 U э 's» - -Í 5 ' ^ -В- < с -.с.=. «-О СП 3 'с ábra A csapadékos órák gyakoriság eloszlása az 19P5. jan jul. közötti időszakban /minden észlelt jelzésszint emelkedés benne van/.

27 Üres téglalapok: 2000 imp./óra-nál nagyobb emelkedés Sötét téglalapok 2000imp. óra-nál kisebb emelkedés >» с -a» E a» О E -o N 1Л JÉ 5-5- с С 5- Öí >. "5 x: E E x О E JÉ (A ti «JÉ "5 E 4» 1Л -0» _N " < 5- П. П -i i i i r i i i i i i i i i i i г -РЧ- П F3 f=r- T i i r i i i i i i i i i i г -F* m -Í=R- T 1 I I 1 1 I 1 1 Г -F,,^- T I 1 1 I I 1 1 Г d "л n n T i i i i i i i i i i i i г 4=\ ГП 1 г П. П т г -R- т I I I г,-ш I I I I I I I I I I I I [ I I I A csúcsmaximumok helye [óra] 24 - D С О - 3 1_ X) ф litt) 3 - а. V) О с 1 ю с СП (Л 2 (Л э с 1Л э 13. ábra A melegvizcsatornában észlelt jelzésemelkedések maximum helyeinek gyakorisága az jan jul. közötti időszakban.

28 Mindezek azt mutatják, hogy a radon-leányelemek földfelszínre történő kihullási mechanizmusának tisztázásához segitséget adna a légkör elektromos térerősség-változásának folyamatos mérése. 4. A HIDEG- ÉS MELEGVIZCSATORNA Rn ÉS RADON-LEÁNYELEM KONCENTRÁCIÓJÁNAK MEGHATÁROZÁSA 4.1. A mérések célja A csatornákban és a monitorozó aknákban végzett mérések célja: /1/ csapadékos időjárás esetén a viz Rn radioaktiv koncentrációjának mérésével eldönteni, hogy a csapadék - időtartama alatt valtozik-e a viz Rn tartalma, /2/ milyen összefüggés van a mérőaknákban és a 22^ csatornákban azonos időszakokban mért '''Rn tartalom és a KAR adatokból becsülhető radon-leányelem tartalom között. Az első cél elérésére kifejlesztett mérési módszert a következő fejezetben mutatjuk be. Bár több periódusban próbálkoztunk, mégsem sikerült mérést végeznünk jelentős monitor jelzésszint emelkedés alatt /korábban már emiitettük, hogy 1985-ben egyetlen mérhető esemény volt/, így néhány mérés alapján csak a második cél teljesült A mérési és kiértékelési eljárás A mintafeldolgozás és a mérés elvi blokksémája a 14. ábrán látható.

29 , л»4* «ÍS,!S;'%S*" Í ÍW5^M:-» ^? '*^<ítw*3tftsí<ws?;-' NK-225 Számláló Nagyfeszültség Jel Mintatartó Fotoelektronsok szorozó Szanto Radon-kamra I I i pumpa 14. ábra A vizminta feldolgozás és a Rn mérés elvi blokkvázlata.

30 A /v/0,4 1 térfogatú mintatartóba kis szívóhatást produkáló szivattyúval veszünk vízmintát. A reprezentatív minta érdekében a mintatartón 3-4-szeres térfogatot szivünk át. Ezután a jól záró csapokkal lezárjuk a mintát. A mintákat a csatornákból és a mérőaknákból is^l m mélyről vettük, kivéve a melegvizcsatornát, amelynél a viz nagy sodrása miatt a mintavétel a felszin alatt cm mélységből történt. A vízmintát egy előzőleg öregbitett N^-vel /elhanya- golható Rn tartalmú/ átöblitett zárt rendszerben percig tartó cirkuláltatással kigázositottuk majd a radon- -kamra csapjait lezártuk. A radon-kamra ZnS bevonatának vizgőz elleni védelme érdekében a cirkulációs Körben a radon-kamra elé CaCl_-t tartalmazó száritócsövet tettünk be. A térfogati viszonyok és a vízhőmérséklet egyértelműen meghatározzák, hogy mintát meghatározzák, hogy a mintában levő Rn hányad része záródott be a radon-kamrába. Az 1 liter térfoaatu radon-kamra falán a vékony ZnS bevonatban a Rn és leányelemeinek alfa-sugárzása fényfelvillanásokat kelt. A radon-kamrát a fotoelektronsokszorozó irányában fényáteresztő ablak zárja le. A felvillanások hatására a fotoelektronsokszorozóban keletkező feszültség impulzusokat az NK-225 analizátor számlálja. A mérőrendszer paramétereiből és a mért beütésszámoki mintavétel időpontjára érvényes ból a CL WQ Rn radioaktiv koncentrációt az a w 0 = S-K'VKL V V V< +0C X -Xtz e - e -И г

31 m összefüggéssel számitottuk ki. Ebben a kifejezésben S-a mérőrendszer hatásfoka /imp/bomlás/, К - a radioaktiv egyensúlyi faktor /1 K<3,01/, kifejezi, hogy a kamrában egy Rn bomlásra hány alfa-részecske esik, V - a radon-kamra térfogata, к V»- a zárt rendszer levegő térfogata, V - a vizminta térfogata, oc- a Henry faktor /20 C-on 0,253/, X ^ - - a Rn bomlasallando^a, t t - a mérés kezdetének és végének a mintavételtol 2, 3 számított ideje, N - a mért beütésszám, п.- а háttér-számlálási sebesség, n Az Cí w értékének kiszámitását egy RN-KAMRA nevű BASIC nyelven irt program végzi, amely COMMODORE-64 mikroszámítógépen futtatható. A program az adott mérésben kiértékeli а К ertekét /a Rn és a radon-leányelemek bomlásállandói Kocher-tol származnak Гп] / és a kísérletben használt eszközök adatainak felhasználásával kiszámitja aw 0 -t és relativ százalékos hibáját. /A program a г 1 L V ]^Vv + ^J térfogati faktor elhagyásával a levegő Rn radioaktiv koncentrációjának meghatározását is el tudja végezni. A meghatározás módját a program elején lehet megválasztani./ A számítás végén az összes felhasznált és kiszámított adat 'rrnyotitatón jelenik meg. A korábbi munkánkban [l] kapott összefüggés felhasználásával -a vizmintavételi időszakban regisztrált KAR

32 jelzések /N/, a detektorok saját háttérszámlálási sebességének /N / és a vizárnyékoláson áthaladó külső, termeszetes gamma-sugárzás járulékának /N: az üres kádban mért számlálási sebesség 93-ad része/ ismeretében meghatározható az a képzeletbeli Rn radioaktiv koncentráció, amelytol származó, vele radioaktiv bomlási egyensúlyban lévő radon-leányelemek gamma-sugárzása a KAR-on jelzett számlálási sebességet eredményezné. Az összefüggés: a Rn I [ N -V N s] A képletben a mérőrendszer érzékenysége: S= 5,24 \implsj/ /(ßq/l). Az S-ben figyelembe vettük, hogy radioaktiv г 1 egyensúlyban egy Rn bomlásra/^2 gamma-foton esiklllj Mérési eredmények _ Az táblázatok a csatornák es a mérőaknák Rn radioaktiv koncentrációjának mért és a radon-leányelemek alapján becsült értékeit tartalmazzák. Elsősorban a hídegvizcsatornában és aknában végeztünk méréseket. A melegvizcsatornában a viz sodrása rendkívül gyors, emiatt a mintavétel egyszerű eszközökkel csak a vizfelszin közeléből valósitható meg, ez pedig nem biztos, hogy összehasonlítható a V2 aknában mért értékekkel. Emellett a melegvizcsatornában a mintavétel rendkívül veszélyes. Az okt.-nov.-i mérések eredményei jól egyeznek az szept.-okt.-i mérések eredményeivel. Sokkal kisebb ezeknél az májusban mért érték.

33 1. táblázat A Rn mért / a Vo I radioaktiv koncentrációi és relativ százalékos hibái a hideg- /VI/ és melegvizcsatornában /V2/ és aknában. Mintavétel helye ideje körülményei VI akna :45 VI csatorna: kikötő VI akna :20 VI akna :57 V2 akna V2 csatorna Mérési idő [perc] N fimp] <*w 0 ÍBq/ll normális vizesére 1. minta 66, '4,8 2. minta 66, ,25 8, :55 66, ,29 8, Ol 8: Ol. 9:05 normális vizesére 66, ,26 8,6 6,5 órája nincs vizesére Ы 66, ,21 9,5 normális vizesére 66, ,38 7,6 20 cm-re a vizfelszin alól véve ,12 6,8

34 ^'ьщтщщ^щщ^^т^щ^^^'^тщще' 2. táblázat A Rn mért / а* 0 / és a KAR adatokból számolt / cu K / radioaktiv koncentrációi és relativ százalékos hibáik a hidegvizcsatornában és aknában /VI/. i Mintavétel i j helye ideje körülményei Ivi csatorna i 10:50! vi akna :05! vi csatorna :10 vi akna :50 i VI 1 i csatorna :05 Í vi akna :05 i 1 i Mérési ido [perc] N [imp] а Wo [Bq/l] [»3 a Rn [Bq/l] 10 m távol a parttól 66, ,09 16,1 - normális vizesére 50, ,08 0,69 17,3 15 a kikötő partjához 66, ,08 közel 14,5 normális vizesére, éjszaka 1,7 mm-es zápor a kikötő partjához közel 60, ,1 13,7 60, ,07 17,0 normális vizesére 66, ,07 18,3 0, ,71 15

35 *«^&'v^j*??~a"í, '*W*:, ii *v>iv**r, 3. táblázat A Rn mért / CL^0 / és a KAR adatokból számolt /3 Prv / radioaktiv koncentrációi és relativ empirikus szórásaik a hideg- /VI/ és melegvizcsatomában /V2/ és aknában. Mintavétel helye ideje körülményei Mérési id6 [perc] N [imp] a W 0 [Bq/l] a R*v ГBq/l] VI akna :45 VI akna :45 VI csatorna :00 VI csatorna :00 normális vizesére 166, ,27 14,8 normális vizesére 166, ,34 8,6 166, ,31 166, ,27 10,6 0, , ,8 i i i W VI akna :30 VI csatorna 1985.ÍO :15 normális vizesére 108, ,26 7,8 73, ,22 10,0 0,74 15

36 Ez valószínűleg bár ezt közvetlenül nem mértük, de a GM-szondák évszakos változása is erre utal a légköri Rn koncentráció évszakos változását követi. A mintavételtol a mérés megkezdéséig eltelt idő óra között változott. A minta mintatartóban vagy a Rn radon-kamraban történő tárolása nem befolyásolta észrevehetően a mért értékeket. A táblázatokban feltűnő, hogy a KAR adatok alapján becsült a minden esetben nagyobb a mért Rn radioaktiv koncentrációnál /a Wo /, sőt az értéke jó közelítéssel állandó. Az a azonban úgyis csak tájékoztató jellegű mennyiség, amely azt mutatja, hogy a vizben levő radon- -leányelem koncentráció nagyon laza kapcsolatban van a viz ' Rn koncentrációjával, tehát a radon-leanyelemek normál esetben is túlnyomórészt a viz környezetéből kerülnek a vizbe. A radon-kamrák háttér számlálási sebessége imp/óra közé esik. Ennek figyelembe vételével, a detektálási határ egy órás mérési idővel, 95 % konfidencia szinten 0,03-0,04 Bq/1. Ennek májusban is közel a kétszeresét mértük a VI aknában és csatornában, /összehasonlításként megjegyezzük, hogy a Központi Fizikai Kutató Intézetben a csapvizben 1985 júniusban és októberben is 8,3 Bq/1 Rn radioaktiv koncentrációt mértünk./

37 KÖVETKEZTETÉSEK 1. A nagytérfogatú monitorozó rendszer érzékenysége a ^ 450 kev gamma-energiákra közel állandó З (imp/s) / /(Bq/l), ezért a melegvizcsatornán át történő radioaktiv kibocsátás monitorozására alkalmas. 2. A monitorok jelzésében a vizben levő radon-leányelemek gamma-sugárzásának járuléka közel kétszerese a vizárnyékoláson áthaladó, külső természetes gamma-sugárzás járulékának. 3. A melegvizcsatorna jelzésében is megtalálható a hidegvizcsatornában mért radon-leányélem koncentráció. A jelzések közötti korreláció azonban nem mindig szoros. 4. A mérőaknákban a Rn és radon-leányélem radioaktiv koncentrációk között nincs szoros kapcsolat. Egyazon időben a csatornák és az aknák vizében a Rh radioaktiv koncentráció azonos. A mérőaknákban a vizesére 5-6 órás megszüntetése nem változtatja meg sem a Rn, sem pedig a radon-leányélem koncentrációt. 5. A számlálási sebesség napi átlagértékének változása havonként jelentős eltéréseket mutat. A napszakos változás mértéke szintén havonként változó: a talajközeli Rn koncentráció változtatásán keresztül, az adott évszakban a légköri hőmérsékleti inverzió mértéke és gyakorisága határozza meg. A napszakos változás azt eredményezi, hogy az órás beütésszámok átlagérték körüli szórása a számlálási statisztikából várt érték 1,5-2-szerese.

38 A számlálási sebesség havi atlagainak menete csak közelítően tükrözi a légköri Rn koncentráció ismert évszakos változását, a két vizmonitor jelzésének korrelációja itt is laza. 7. A monitorok jelzésében hirtelen bekövetkező nagy szintemelkedések a csapadékhullással kapcsolatosak: vagy közvetlenül a csapadékhullás, vagy a csapadékhullás ideje alatti egyéb meteorológiai változások okozzák. A hirtelen légnyomáscsökkenés hatása a számlálási sebességre nem mutatható ki. A vizmonitorok szintemelkedése időben teljesen egybeesik a GM-szondák szintemelkedésével: mindkettőt a kihulló radon-leányelemek okozzák. A jelzésszint-emelkedés alatt bekövetkezett összbeütésszám növekedések összehasonlításából az adódott, hogy a melegvizcsatorna monitor jelzése a közelében lévő árnyékolatlan GM-szonda jelzésével jobban korrelál /0,6 34/, mint a hidegvizcsatorna monitoréval /0,374/. A korrelációs együtthatók azonban azt mutatják, hogy a csapadékos időjárás hatására létrejövő szintemelkedéseknél a háttér megbízható becslésére viszonyítási alapként egyik sem használható, mivel a viz^monitor jelzését számos más, ettől független tényező /vízmélység, keveredés, stb./ is befolyásolja. A csapadékos időjárás kiváltotta szintemelkedések jelentősen megnövelik a napi átlagértékeket és az átlag szórását. A csapadékos időjárás okozta csucsmaximumok a vizsgált hónapokban az éjszakai órákra, 1-4 óra közé estek. 8. A vizmonitor-jelzés napszakos változás miatti legvalószínűbb napi átlagérték körüli empirikus szórása

39 "í "7 ~ 300 imp/óra [l]. Az ehhez tartozó Cs radioaktiv koncentráció detektálási szint Cl2] 95 %-os konfidencia szint mellett 0,16 Bq/1. Ez 880 MW villamos teljesítményre vonatkoztatott ~3.10 m /óra kondenzvizköri forgalom esetén 48 MBq/óra, illetve folyamatos évi kibocsátást feltételezve 425 GBq/év kibocsátott összaktivitást jelent. Feltételezve, hogy a kimutatási határ közelébe eső kibocsátás 48 óránként legfeljebb egy óra alatt fordul el6, az atomerőműre előirt ~10 GBq/GW.év /rendkívül szigorú/ nem H jellegű kibocsáe 3 tási korlát mérhető /1984-ben i nem H jellegű összkibocsátás 0,8 GBq/GW.év volt/. A háttér érték bizonytalanságát - ezzel a kimutatási határt - nem tudtuk csökkenteni referencia monitorok /hidegvizcsatorna monitor, GM-szonda/ alkalmazásával, mert a jelzések gyenge korrelációt mutatnak /7. pont/. A melegvizcsatorna monitor csapadékos időjárás idején eddig tapasztalt legnagyobb rövid idejű szintemelkedése 137 /v/ 10 imp/s. Ez 4,2 Bq/1 Cs radioaktiv koncentrációnak, azaz 1,25 GBq egy óra alatt kibocsátott Cs-nak felel meg. Egy esetleges kibocsátás esetén ez nagyon jelentős lenne a fent emiitett ~10 GBq/év engedélyezett korláthoz képest, igy nem fogadható el az, hogy a vizmonitor figyelési szintjét a csapadékos időjárás által megemelt szint fölé helyezzük. A melegvizcsatorna monitor figyelési szintjét azzal a feltétellel határozzuk meg, hogy ezt a szintet a hosszú ideig mért órás jelzéseknek legfeljebb 5 % haladhatja meg. Mivel nem találtunk megfelelő kvantitatív korrelációt a rövid ideig tartó, hirtelen jelentős szintemelkedések alatti háttér becslésére, továbbá a kibocsátás megnövekedését más technológiai kibocsátás ellenőrző rendszerek is jeleznék, a szint-tullépés értelmezését a technológia kibocsátás-monitorok, a csapadékmérő, a hidegvizcsatorna monitor és a GM-szondák jelzései alapján az operátornak kell elvégeznie.

40 m A melegvizcsatornán át történt üzemi radioizotóp kibocsátásokat nem tudtunk kimutatni, mivel az minden esetben a fenti kimutatási határ alatt volt. 6. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Köszönetet mondunk Deme Sándornak az adatgyűjtésben és Kemenes Lászlónak az adatgyűjtésben és a helyszíni mérésekben nyújtott segítségéért. Köszönetünket fejezzük ki Detréné Németh Ingeborgnak az ábrák megrajzolásában, és Paár Ferencnének a gépelésben nyújtott gyors, gondos munkáért.

41 IRODALOM ti] Nagy Gy., Láng E-, Rónaky J., A paksi atomerőmű hidegés melegvizcsatornájában üzemelő radioaktiv koncentráció monitorok jelzésének értelmezése, KFKI , 1985 [2] Nagy Gy., Láng E., Deme S., Fehér I., Rónaky J., összefoglaló értékelés a paksi környezetellenorzö rendszer GM-csöves és jódtávméro detektorainak jellemzőiről az ös mérési adatok feldolgozása alapján, KFKI-Rep. /megjelenés a)act/, 1986 Ез] Országos Vizügyi Hivatal, Vizjelző Szolgálat közlése [4] Clements, W.E., Wilkening, M.H., Atmospheric Pressure Effects on the Rn- Transport Accross the Earth-Air Interface, J. Geoph., Res., T9 /1974/ [5] Hernandez, T.L., et al., The Variation of Basement Radon Concentration with Barometric Pressure, Health Phys., 46^ 2 /1984/ 440 Ы Hironobu Hayakawa, Radon-Concentration-in-Cloud and Rainfall-Rate Dependency of Short-Lived Radon Daughters in Rainwater, J. Nucl. Sei. Technol., 22JL 4 /1985/ 292 Jacobi, W., Die Anlagerung von Natürlichen Radionucliden an Aerosolpartikel und Niederschlagselemente "in der Atmosphäre, Geofisica Pure at Applicata, 50 /1961/

42 [в] Minato, S., Some Observations of the Variations in Natural Gamma Radiation due to Rainfall, Proc. Nat. Rad. Envir. III., CONF , /1980/ L9j Tóth A., A lakosság természetes sugárterhelése,137. és old.,akadémia Kiadó, Budapest, 1983 [10] Feynmann, R.P., Leighton, R.B., Sands, M., Mai fizika,5. kötet /2. kiadás/, old.. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1970 [ll] Kocher, D.C., Radioactive Decay Data Tables, DOE/TIC-11026, 1981 [12] Currie, L.A., Limits for Qualitative Detection and Quantitative Determination, Analitical Chemistry, 40, 3 /1968/

43 Kiadja a Központi Fizikai Kutató Intézet Felelős kiadót Gylmesi Zoltán Szakmai lektort Dem* Sándor Példányizámt 155 Törzsszámt Készült a KFKI sokszorosító üzemében Felelős vezetőt Töreki Béláné Budapest, március hó