A radon sugárvédelme a Paksi Atomerőműnél és más munkahelyeken

Átírás

1 Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Környezettudományi Centrum A radon sugárvédelme a Paksi Atomerőműnél és más munkahelyeken SZAKDOLGOZAT Készítette: GYŐRI ORSOLYA LENKE KÖRNYEZETTAN ALAPSZAKOS HALLGATÓ Témavezető Dr Horváth Ákos Egyetemi Docens Budapest

2 2

3 Tartalomjegyzék 1. Célkitűzés Történelmi háttér Az atommag tulajdonságai Környezeti radioaktivitás Aktív magok szerinti osztályozás A radioaktív sugárzás attribútumai Radioaktív sugárzások típusai sugárzás Ionizáció Radon A radonról általánosságban A radon bomlási sora A radon környezeti fontossága A radon és az a-részecske útja A leányelemek útja A radon hatása az emberi szervezetre Sugárvédelem Háttérsugárzás Mesterséges háttérsugárzás Természetes háttérsugárzás Definíciók Sugárterhelés Lakossági sugárterhelés Foglalkozási sugárterhelés A levegő radon-tartalmát és annak dózisát leíró mennyiségek Szabályozás ICRP Hazai jogszabályozás EU BSS Összehasonlítás A mérési műszerek RAD7 detektor

4 6.2. Az MGP aeroszol detektor AlphaGUARD detektor Mérési helyszínek és körülmények bemutatása Jánossy-akna MVM Paksi Atomerőmű Zrt Mérési eredmények kiértékelése Jánossy-akna mérési eredményeinek bemutatása és kiértékelése MVM Paksi Atomerőmű Zrt Összefoglalás Irodalomjegyzék

5 1. Célkitűzés Dolgozatom célja hazai példákon bemutatni, és összehasonlítani az eltérő munkahelyek illetve munkakörök alapján az ott dolgozók radontól és leányelemeitől származó potenciális sugárterhelését. A vizsgálatokat, számos tényező indokolja. A radon és leányelemei adják a háttérsugárzás közel felét. Vizsgálatának fontosságát és erre irányuló figyelmet jól jelzi, hogy az Európai Unio és a WHO is számos programot indított vizsgálatára. Környezeti és egészségügyi szempontból a háttérsugárzás részhányadán kívül a nemesgáz szerkezete miatt jelentős. Tekintettel arra, hogy a tüdőbe könnyen bejutva és ott elbomolva komoly egészségügyi kockázatot jelent. Az egyes munkahelyeken dolgozók vagy munkakörükből kifolyólag vagy a munkahelyük elhelyezkedése miatt lehetnek fokozottan kitettek sugárterhelésnek. Dolgozatomban a munkakörök összehasonlítása lehetővé teszi, hogy belelássunk az így kapható sugárterhelés eltérő mértékére. 2. Történelmi háttér Miután az emberiség fölismerte az atommag energiájában lévő lehetőségeket, és kezdtek megépülni az első atomreaktorok, ezzel párhuzamosan az emberek sugárterhelés elleni védelme is szem elé került. Ahhoz, hogy megértsük ennek a fontosságát, vissza kell mennünk az időben az ionizáló sugárforrás, radioaktivitás felfedezéséhez, alkalmazásához. Az első fontos mérföldkő Epicurus, atomista filozófus nevéhez köthető. Foglalkozási megbetegedéseket, tüdőbántalmakat írt le. (Pesznyák és Sáfrány, 2013) Az okát ezen megbetegedéseknek nem lehet biztosra tudni, ugyanis az egészségügyi problémákat vagy a szilikózis, melyet az akkori technológia és bányakörülmények egyszerűsége vagy pedig az elegendően magas radontartalom okozta, mutatott rá Titus Lucretius Carus, aki időszámításunk előtt 100 körül. (Luykx és Frissel, 1996) [1] Egy másik fontos történelmi esemény a radon fontossága kapcsán a 16. század első felében leírt schneebergi tüdőbaj, melyet a Schneeberg környéki bányamunkásoknál figyeltek meg. Ennek a kornak a feljegyzései, mely a foglalkozási sugár-megbetegedésekhez kapcsolódik, az Paracelsus nevéhez fűződik. Ezt a jelenséget 5

6 Über die Bergsucht und andere Bergkrankheiten (A bergsucht -ról és más bányász betegségekről) című művében írt le. Ez a német kifejezés a bányamunkát folytató emberek körében elterjedt tüdőbántalmak összefoglaló elnevezése volt. Ahogy fokozódott a 17. és 18. században az ércbányászat (réz, ezüst, kobalt) intenzitása, úgy nőt ezzel együtt a tüdőbaj gyakorisága is az ott élő bányászok körében. Végül ezt a megbetegedés tüdőrákként, illetve hörgőrákként azonosították. Ezekben az évtizedekben a Schneeberg környéki bányászok 75%-a halt meg rákban. Akkoriban úgy gondolták, hogy ez főleg a bányászat során levegőbe került ércporok, az akkoriban igen gyakori tuberkulózis illetve a szálló porral keveredett arzén okozzák. Miután Geitel és Elster elindították az első radon-méréseket a schneebergi és jachymovi bányáknál, igen magas radon-koncentrációkat mértek. Ezen tudományos kutatások és feltételezések beigazolták, hogy kapcsolat van a tüdőrák, és az említett bányákban mért radon-tartalom között. (ICRP 65, 1995) A XIX. század végén, egész pontosan 1896-ban Becquerel felfedezte a radioaktivitást. Felismerte, hogy az uránszurokérc (egész pontosan a [SO 4 (UO)K+H 2 O]), olyan áthatoló sugárzást bocsát ki magából, amit ez idáig nem ismertek. Meglepő felfedezése, hogy a sugárzás intenzitása napok múlva sem csökkent, illetve az a só mesterséges átkristályosítását követően sem vesztett a sugárzás az erősségéből. Ezt a tudományos felfedezést Becquerel doktorandusza, Marie Curie is megerősítette, majd férjével Pierre Curie-vel a sugárzás eredetét kutatták. Különböző kémiai elemeken vizsgálták ezt a jelenséget, végül Marie Curie nevezte el radioaktivitásnak. (Fizikai Szemle 1996/11) A 20. század végén Marie Curie és Pierre Curie rádiumot és polóniumot nyert ki jachymovi bányák uránszurokérceiből. (ICRP 65, 1995) Megjegyzendő hogy 2,8[t] természetben előforduló uránmennyiségből lehet előállítani 1[g] rádiumot. A rádium mivel egy radioaktív család tagja maga is radioaktív anyagot bocsát ki bomlása során. Ezt nevezte el Rutherford rádium-emanációnak (emanáció, latin eredetű szó, kiömlést jelent), melyet később radonra kereszteltek. (Fizikai Szemle 1996/11) A radioaktivitás kapcsán felvetődik a maghasadás kérdésköre is, mely Otto Hahn, Fritz Strassman és Lise Meitner nevéhez fűződik. Az ő munkásságuk alapján tudta meg a világ, hogy a kellően nagy rendszámú elemeket elég egy nem túl gyors neutronnal besugározni, ahhoz, hogy stabilból instabil atommag keletkezzen, és ezáltal 6

7 kialakítsa a jellegzetes babapiskótaformát, hogy utána elhasadhasson két könnyebb elemre. (TVFizika, 2006) A hasadás során keletkező izotópok radioaktívak, és a környezeti radioaktivitás fontos részei. 3. Az atommag tulajdonságai A természetben nagyjából 280 izotóp található meg. Az atom elektronból és atommagból áll. Az atommag tartalmazza a neutronokat és a protonokat, melyek tömegüket tekintve közel azonosak. Ezeket az elemi részecskéket együttesen nukleonnak nevezzük. A protonszám adja meg az elem rendszámát, tömegszámát pedig a proton és neutron együttesen. A periódusos rendszert tekintve egy elemnek pl. hidrogén, létezhet több izotópja is. Ez a kifejezés azt jelenti, hogy az atommagon belül a protonszám azonos, de a neutronszám eltérő (pl. 235 U, 238 U, hidrogén). Vannak olyan magok, melyek izotonok. Ebben az esetben eltérő kémiai elemekről beszélünk, ám a neutronszámuk megegyezik (pl. 16 O, 15 N). Léteznek még izobar atommagok, ahol az elemek tömegszámai azonosak (pl. 40 K, 40 Ca) (Kiss és Tasnádi, 2012) A hidrogén esetében az izotópok úgy néznek ki, hogy a protonszám az egy, míg a neutronszám lehet egy, kettő és három. Ha egy, akkor az a közönséges hidrogénről (próciumról), ha kettő, akkor az a deutériumról, ha három, akkor meg a tríciumról beszélünk. (A hidrogén izotójai) [4] 3.1 Környezeti radioaktivitás Az instabil atommagok, képesek a már említett radioaktivitásra és az ionizáló sugárzásra. Ezen folyamatok a természetben több okra is visszavezethetőek, és az atommagok alapján több csoportba is sorolhatók Aktív magok szerinti osztályozás a ) R a d i o a k t í v c s a l á d o k Ebbe a kategóriába az olyan izotópok tartoznak, melyek jóval később keletkeztek, mint ahogy a Föld kialakult, egy távoli szupernóva- robbanás során. Ezeknek az atommagoknak a felezési ideje olyan hosszú, hogy még nem sikerült elbomlaniuk teljesen. Így ezek illetve leányelemeik befolyásolják a természetes 7

8 radioaktivitást. Ide soroljuk az 238 U-t, az 235 U-t és a 232 Th-t. Ezek az atommagok az úgynevezett bomlási sorok kezdő magjai. Akkor beszélünk bomlási sorról, ha a lánc elején álló radioaktív mag a lehetséges leányelemein keresztül elbomlik és végül egy stabil atommaggá alakul. Mindhárom bomlási sor, végül az ólom valamely izotópjában végződik. b ) H o s s z ú f e l e z é s i i d e j ű, k ö n n y e b b m a g o k Ebbe az osztályba tartoznak az olyan radioaktív izotópok, melyeknek a felezési ideje már összemérhetők a Föld kialakulásától számított időskálával. Csaknem húsz ilyen atommagnak tudunk a létezéséről. Ilyen például a 115 In, 40 K vagy a 87 Rb. c ) F o l y a m a t o s a n k e l e t k e z ő r a d i o a k t í v a t o m m a g o k A Napból illetve a kozmoszból érkező távoli, nagysebességű részecskék kölcsönhatásba kerülnek a légkörrel. Ezek a részecskék legfőképp nagy energiájú protonok, amelyek ütköznek a légkört alkotó molekulákkal. A folyamat során gyorsneutronokat szakítanak ki és indítanak el. Végül ezek a neutronok váltják ki a trícium és a radiokarbon keletkezéséhez szükséges folyamatokat. d ) M e s t e r s é g e s e r e d e t ű r a d i o a k t í v a t o m m a g o k Az ilyen atommagok forrása lehet például a nukleáris ipar, technológia termékei, a meghibásodott erőművek okozta szennyező anyagok, nukleáris fegyverkezés. Amit érdemes még itt megemlíteni, az két olyan izotóp, melyek nagy mennyiségben keletkeznek és emberi években mérve igen hosszú a felezési idejük. Ez a két atommag a 90 Sr (T 1/2 =28,78[év]) és a 137 Cs (T 1/2 =30,07[év]) A radioaktív sugárzás attribútumai A radioaktív bomlás során az atommag átalakul egy másik tömegszámú és/vagy rendszámú atommá, ami energetikailag kedvezőbb állapotot biztosít. Eközben gyorsan mozgó töltött részecskék vagy gamma-kvantumok áramát bocsátják ki magukból. (Kiss és Tasnádi, 2012) Először is meg kell említeni az aktivitást. Ez a fogalom számszerűsíti az időegység alatt elbomló atommagok számát. Egysége a [Bq], a már fentebb említett Henry Becquerel tiszteletére. 1[Bq] = 1bomlás/sec értéknek felel meg. Régi mértéke az aktivitásnak a Curie volt, ami 3, bomlás/sec-nek felelt meg. 8

9 Másodszor tudnunk kell, hogy ezek a radioaktív folyamatok az atommagon belül teljesen izoláltan zajlanak. Nem szólnak bele a külső hatások, hiszen az atomburok megóvja a magokat. Mindezek mellett, fontos a már többször leírt felezési idő definíció magyarázata. Ez a kifejezés megadja (1. egyenlet), hogy mennyi idő múlva feleződik el a mintában jelen lévő radioaktív magok száma. T 1/2 = ln 2/ = 0,69 1. egyenlet: Felezési idő. bomlási állandó (Kiss és Tasnádi, 2012) Az első felezési idő után az aktív magok a felére, míg a második bomlás után a negyedére, a harmadik után a nyolcadára csökkennek, és így tovább. Az élettartam pedig azt az időintervallumot adja meg, míg az mintában jelen lévő összes aktív mag el nem bomlik. Az élettartam és a felezési idő kapcsolatát az alábbi (2. egyenlet) összefüggés adja meg. = /ln 2 2. egyenlet: Élettartam. bomlási állandó (Kiss és Tasnádi, 2012) A már fentebb említett bomlási sorok kapcsán, látható, hogy számos radioaktív atommag bomlása után is olyan leánymag keletkezik, ami szintén radioaktív, és az a mag képes továbbalakulni. Meg kell állapítani, hogy a vizsgált mintában az atommagok két okból kifolyólag is változhatnak. Az egyik, hogy az anyamag bomlásával új magok keletkeznek, ilyenkor nő a leányelemek száma. A másik ok, maguk leányelemek is bomlanak, így efelől csökken a számuk. Azonban sokat egyszerűsödik az eset, ha van a bomlási láncban egy olyan atommag, melynek felezési ideje nagyságrenddel nagyobb, mint a sor többi tagjának a felezési ideje. Ekkor az anyamag bomlása egyensúlyban van a rövid felezési idejű leányelem bomlásával. A bomlási sor következő pontjaira is ennek a jelenségnek kell vonatkoznia. Ebben az esetben beszélünk radioaktív egyensúlyról. Ezt az alábbi (3. egyenlet) összefüggés reprezentálja. A = N 1 1 = N 2 2 = N 3 3 =.. = N i i. 3. egyenlet: A radioaktív egyensúly. N aktív magok száma, bomlási állandó (Kiss és Tasnádi, 2012) Radioaktív sugárzások típusai Legfőbb tulajdonsága a radioaktív elemeknek az az energia, melyet a bomlás során a kirepülő részecske magával visz. Az atommagban lévő, egy nukleonra eső 9

10 kötési energiák általában pár [MeV] körüliek. Ezért az atommagon belüli spontán átrendeződések, átalakulások ennél alacsonyabb energiák szabadulnak fel. Tehát a radioaktív bomlások során a felszabaduló energia tipikusan a 10[keV]-tól a pár [MeV]- ig intervallumba esik. A fent leírtak alapján megkülönböztetünk -, -, -bomlást. Az utóbbi esetben már azt atommag elektromágneses bomlása figyelhető meg. A -bomlásnak három típusa ismert. Az egyik a negatív, a másik a pozitív-béta bomlás, a harmadik az elektronbefogás (EC). Valamint létezik még a spontán hasadás jelensége. Ebben az esetben bárminemű külső hatás nélkül az atommag elhasad két új, kisebb tömegű magra. Ez a természetes izotópok esetében figyelhető meg, ott is csak a 238 U, 235 U, 232 Th atommagoknál. Azonban ennek a spontán hasadásnak a valószínűsége igen csekély az -bomlás végbemenéséhez képest. (Kiss és Tasnádi, 2012) Ezen sugárzások, bomlások szolgálnak alapjául a természetben is pontosan mérhető háttérsugárzásnak sugárzás Az alfa-bomlás során a radioaktív atommag kiemittál egy hélium atommagot. Kilök egy két neutronból és két protonból álló atommagot. Ezáltal a kezdeti tömegszáma néggyel, rendszáma pedig kettővel csökken. A két proton és a két neutron alkotta rendszer olyan erősen kötött, hogy energetikai szempontból a megvalósulása kedvező. A kibocsátott mag elektromos töltését tekintve pozitív, és általában 5-10[MeV] körüli kinetikus energia szabadul fel a bomlás során (1[MeV] az 1, energiát jelent). Az atommagon belül lévő töltés pozitív, ezért igen erős a protonok taszításából származó elektromágneses taszítás. Tehát egy alfa részecske emittálódása esetén, a protonszám kettővel csökken, így ez a jelenség a nukleonok kötése közötti taszítóerőt lecsökkenti. [5] Ionizáció A fentebb említett -bomlás kapcsán látható, hogy ilyenkor egy nagy energiájú töltött részecske hagyja el az atomot. Ez a részecske a megtett útja során, pályája mentén képes kölcsönhatásba kerülni más atomokkal, molekulákkal. Ez a kölcsönhatás sokszor az ionizáció. Ionizáció során, egy nagy energiájú töltött részecske ionizálja az atommagot. Ebben az esetben az elektronhéjból kiszakít pár kevésbé kötött elektront. Az ionizáció 10

11 mértékét a fajlagos ionizációval adják meg. Ez azt jelenti, hogy ha a levegőt tekintjük reakcióközegnek, akkor a részecske a megtett út kezdeti és a végpontja között összesen hány ionpárt hoz létre (ionpár/cm). Ez természetesen függ az áthaladó részecske energiájától és töltésétől. [6] [2] [3] 4. Radon 4.1. A radonról általánosságban A radon egy színtelen, jellegzetes szaggal nem rendelkező radioaktív, inert nemesgáz, mely a rádium alfa-bomlásával keletkezik. Rendszáma 86, atomszáma pedig az alapján változik, hogy melyik bomlási sorból, családból származik. Hiszen mindegyik radioaktív család bomlási sorában megtalálható a radon (1. táblázat). Molekuláját tekintve egy atomos, sűrűsége 9,73[g/cm 3 ], vegyértéke pedig nulla. (Cs. Nagy és Nagy, 2014)[9] 1. táblázat: A radon izotópjai (Cs. Nagy és Nagy, 2014) Bomlási sor Radon izotóp Elnevezés Felezési idő 238U 222Rn Radon 3,8 nap 235U 219Rn Aktinon 3,9 s 232Th 220Rn Toron 55 s 4.2 A radon bomlási sora Esetünkben az urán-238-ból keletkező radon a lényeges. A természetben több leányeleme is megtalálható, hiszen folyamatosan keletkezik és bomlik alfa-bomlással, melynek során 5,5[MeV] energia szabadul föl. A radon alfa-bomlása során, melynek felezési ideje 3,8[nap] egy 218 Po atom keletkezik, ami szintén alfa-bomló és már nem gáznemű. Ennek felezési ideje 3[perc] és a felszabaduló kinetikus energiája 6[MeV]. Ebből újabb bomlás során is egy fémion a 214 Pb jön létre, melynek felezési ideje 26,8[perc] és energiája pedig kevesebb, mint 1,02[Mev]. Ez az atommag már bétabomló. Bomlása utána egy 214 Bi keletkezik. Ennek a felezési ideje 19,9[perc], a felszabaduló energiája kevesebb, mint 3,27[MeV]. Ebből béta-bomlással egy 214 Po képződik, mely már alfa-bomló. Energiája 7,69[MeV], felezési ideje pedig 164[ s]. 11

12 Ebből végül, de nem utolsó sorban egy 210 Pb keletkezik. Ennek felezési ideje már 22,2[év] és a bomlásakor felszabaduló energia 17[keV]. Ez az úgynevezett radonsor, mely a radon bomlásától 210 Pb keletkezéséig tart. Ezért eddig tart, mert olyan hosszú az ólom felezési ideje, hogy a kiértékeléséhez és feldolgozásához éveket kellene várni. (Durridge Company, 2015) [10] A radioaktív sort az alábbi ábra szemlélteti (1. ábra). 1. ábra: 238 U bomlási sora. [7] 4.3. A radon környezeti fontossága A radon és az a-részecske útja A radon a rádiumból alfa-bomlással keletkezik. A radonnal egyidejűleg egy alfa részecske is kilökődik a keletkezett atommaggal ellenétes irányba. A radon izotópok közül kiemelkedő jelentősége van a Rn-222 atommagnak. Felezési ideje (3.8 nap) lehetővé teszi a keletkezés helyétől való eltávolodását. Nagyobb a valószínűsége annak, hogy kölcsönhatásba kerül a tüdőszövettel, mint a többi radon izotóp. A rádium előfordul urándús kőzetekben. Ilyen geológiai képződményeket elsősorban a Velencei-hegységben és a Mecsekben találunk. Ezen hegységeknek a fő kőzettani alkotója az andezit és a gránit. [11] Jellemző előfordulása ásványokban: uraninitban (UO 2 ), koffinit (USiO 4 ). [12][13] Az eltérő közegekben kilökődött radonion az ásványokban 0,02-0,07[ m]-t tesz meg, míg vízben 0,1[ m]-t, de ami a 12

13 legfontosabb a levegőben 63 m.[8] Az alfa-részecske ennél hosszabb utat tesz meg. Levegőben kb. 3,5[cm] a hatótávolsága. A radon környezetünkbe, beltereinkbe diffúzióval tud bekerülni. Bediffundál a talajlevegővel a házak repedésein keresztül, a vezetékes vízzel, az építésre használt építőanyagokkal, a földgázzal, valamint egy kisebb hányaddal a külső levegővel is. [14] A leányelemek útja A keletkezett többi leányelem már ki tud ülepedni az épületek helyiségeiben lévő aeroszol szemcsékre, esetleg a különböző bútorokra, felületekre, mivel nem nemesgázok. A radon leányelemeinek csak egy része marad a levegőben, másik része a bel terek falain kitapad. A leányelemek vagy maguk találkoznak a fal felületével és kitapadnak, vagy először egy aeroszollal ütköznek és egy olyan aeroszol tapad ki a falra, melyen megtalálhatóak a leányelemek. Több variáció is lehetséges, a következő ábra ezt hivatott reprezentálni. (2. ábra) 2. ábra: A radon lehetséges útvonala. (Készült a Radon and its decay products in indoor air című könyv 163. oldala alapján) (Nazaroff, Nero, 1988) 4.4 A radon hatása az emberi szervezetre Dolgozatom szempontjából az a mozzanat a lényeges, amikor egy radioaktív izotópot belélegzünk, vagy pedig az aeroszolra tapadt leányeleme kerül be a szervezetünkbe, ahogy azt a (2. ábra) is szemléltette. Az emberi szervezetre úgy van nagy hatással a részecske, ha a légcsőbe, hörgőkbe, tüdőbe bekerül. A legnagyobb hatását a hörgők elágazásánál fejti ki, hiszen ott a bekerült izotópok könnyen meg tudnak tapadni. Az ott végbemenő további alfa-bomlások erősen károsíthatják a jelenlévő sejteket. Az alfa-bomlás a közvetlen környezetében igen erősen képes 13

14 roncsolni a szöveteket, hiszen nagy energiát ad le, ami úgymond sokkolja az ottani közeget. Ez az úgynevezett direkt roncsolás. Ilyenkor károsodhat a sejt anyagcseréje, a sejtet alkotó molekulákból szabad gyökök keletkezhetnek, valamint az öröklődést szabályozó DNS is sérülhet. A másik esetben a károsodás a radioaktivitás vízmolekulákra fejtett hatásán alapul, itt ugyanis erősen reaktív szabadgyökök keletkeznek. Ez az úgynevezett indirekt károsodás. A sejt reakciója az őt ért ionizációra többféle lehet. Három féle eset történhet a jelenlévő sejtekkel: - A sejt sikeresen helyre tudja állítani magát. - Már nem tudja teljesen helyreállítani magát, de funkcióját többé-kevésbé el tudja látni. (Azonban megeshet az is, hogy genetika változások mennek végbe petesejtben és hímivarsejtben.) Elszenvedhet részleges sejtfunkció-vesztést. Legrosszabb esetben az ilyen sejtekből alakulhat ki rákos elburjánzás. - A sejt teljesen elhal. [17] [22] A fent leírtak tükrében láttuk a radon lehetséges hatásait az emberi szervezetre, így érthető miért is kell nagy körültekintéssel eljárni radondús környezet esetén. Legyen szó lakókörnyezetről vagy nukleáris tevékenységet folytató munkahelyről vagy egyéb munkákról (például tudományos mérésekről, látogatók körbevezetéséről, turisztika). A gyakorlati életben nem feltétlenül kell a legrosszabbra gondolni, ha a radonkoncentráció meghaladja a jogszabályok által előírt iránymutatásokat, hiszen ma már létezik a radonmentesítés, mint kárhelyreállítás vagy kármegelőzés. Erre jó példa Cs. Nagy Géza és Nagy Hedvig Éva 2014-ben megjelent könyve, melynek címe a Radonmentesítés lehetséges műszaki megoldásai. Ebben részletes útmutatást nyújtanak a radon okozta problémák helyreállítására, megelőzésére. Álljon itt néhány példa a könyvből. Prevencióra lehetőség a talajcsere, a levegőtisztító berendezés, az úgynevezett radon-kút. Helyreállításra, mentesítésre pedig jó megoldás a speciális felületszivárgó lemezek geotextíliával kombinálva, vagy a szellőztető, nedvességzáró, dombornyomott lemez. Míg az előbbi főleg a vízszintes részekre alkalmazható, addig az utóbbi a függőleges területekre. (Cs. Nagy és Nagy, 2014) 14

15 5. Sugárvédelem 5.1 Háttérsugárzás Mesterséges háttérsugárzás A mesterséges háttérsugárzás dózisa ugyanakkor körülbelül 0,41mSv egy évre vetítve. Idesorolható a nukleáris energiatermelés (0,0007mSv/év), a csernobili atomkatasztrófa (0,002mSv/év), és az atomfegyverkezés, a kísérleti, légköri robbantások (0,005mSv/év). Mégis, ami kiemelkedik a mesterséges radioaktív háttérsugárzások közül az nem más, mint az orvosi diagnosztika (0,4mSv/év) Természetes háttérsugárzás Ennél nagyobb a természetes háttérsugárzás, mely egy évre átlagolva 2,4[mSv] nagyságú. Egy részét az élelmiszerek, italok adják, melyekben a kálium-40 radioaktív izotóp nagy mennyiségben fordul elő (0,1[mSv/év]). Valamint a kozmikus sugárzás (0,4[mSv/év]), a Föld anyagának a sugárzása (0,5[mSv/év]), és ami a legszámottevőbb hányaddal járul hozzá az összes természetes háttérsugárzásnak az nem más, mint a radon és annak leányelemi (1,2[mSv/év]). Százalékosan tekintve ez a természetes dózis világátlagának 50%-a. [17] A fent leírtak alapján belátható, hogy az mesterséges háttérsugárzás, csupán a természetesnek a 20%-a. Ez éves világátlagban 2,6[mSv] Magyarországra vonatkoztatva pedig nagyjából 3[mSv/év]. (KISS Á. TASNÁDI P. 2012) A sugárvédelem témakörében ami az összes radioaktív elemek által keltett ionizáló sugárzás okozta problémákat magába foglalja, általánosságban beszélhetünk foglalkozási és lakossági sugárterhelésről. 5.2 Definíciók A sugárterhelés megértéséhez ismernünk kell pár alapvető definíciót. Ilyen az ALARA-elv. Ez azt jelenti, hogy olyan alacsonyan kell tartani a sugárforrás okozta lehetséges sugárterhelést, amennyire ésszerűen ez megvalósítható. Figyelembe véve a jelenkori gazdasági és társadalmi követelményeket. Lényeges a védelem optimalizálása és a személyeket érhető sugárterhelés lekorlátozása. Ez a három alapelv az alappillére a globálisan alkalmazott sugárvédelmi normáknak. 15

16 Az elnyelt dózis megadja a minta egységnyi tömegében abszorbeált energiát. Dimenziója a Gy (gray). 1[Gy] ekvivalens 1[J/kg]-mal. A dóziskorlát, azaz effektív dózis, mely az emberi szervezetbe, külső forrásból került radionuklodokból származik. Adott időre vonatkozóan megszabott érték, a lekötött egyenértékdózis és az effektív dózis. Ezt a határértéket ellenőrzött körülmények között sem haladhatja meg az egyéni sugárterhelés. [18] Az effektív dózis (E), egy olyan biológiai dózisfogalom, amely megadja az egész testre vonatkozó dózist. Figyelembe véve a különböző szövetek különböző mértékű kockázatnövelő hatását. Egysége a [J/kg], melynek neve a sievert Ezt az összefüggést az alábbi egyenlet reprezentálja (4. egyenlet). 4. egyenlet: Effektív dózis. w T súlyozó tényező, H T egyenérték dózis a különböző szervekre számítva [20] Az effektív dózis egysége: [J/kg], melynek neve: sievert (Sv). [17] Egyenérték dózis (HT): T szervben vagy szövetben elnyelt dózis, R minőségű és típusú Az R típusú és minőségű sugárzás súlytényezőjével súlyozott (5. egyenlet). 5. egyenlet: Egyenérték dózis. w R sugárzási súlyzótényező, D T,R elnyelt dózis átlagértéke T szervben vagy szövetben Az egyenérték dózis egysége: [J/kg]. [20] 5.3 Sugárterhelés Lakossági sugárterhelés A lakossági sugárterhelés esetén a foglalkozásinál jóval alacsonyabb dózisokról beszélhetünk. Ezeket erőművek, orvosi besugárzó technikai eszközök okozhatnak, vagy a lakosság környezetében fellelhető nukleáris reaktorok. A lakossági sugárterhelés kényszerített kockázatot hoz létre az embereken. Egy-egy főre az effektív dózis nem lehet nagyobb 1[mSv]-nél egyetlen évben, különös körülmények között ez az érték 5[mSv]-re módosul, úgy hogy a következő öt év átlagolva 1[mSv/év] legyen, melyet egy évben sem haladhat meg. 16

17 5.1.3 Foglalkozási sugárterhelés A foglalkozási sugárterhelésnél ellenben jóval magasabb értékek vannak beállítva, hiszen foglalkozásukat az emberek maguk vállalják, és nem kényszerített, hanem vállalt kockázatról van szó. A sugárterheléssel járó foglalkozásoknál állandó orvosi vizsgálat is kiegészíti a munkát. Ebben az esetben az ember nap, mint nap kapcsolatba kerül radioaktív izotópok által kibocsátott sugárzással. Az effektív dózisra 5 év átalgában 20[mSv/év] maximális korlát van megadva, de az 50[mSv/év] értéket egyetlen évben sem haladhatja meg. [17] 5.4 A levegő radon-tartalmát és annak dózisát leíró mennyiségek Dolgozatomban szeretnék választ kapni arra, hogy a radon, mint radioaktív nemesgáz milyen hatással van az egyes munkakörökben dolgozó emberekre. Egyrészt a Paksi Atomerőmű helyiségeit vizsgáltam, másrészt olyan környezetet vettem górcső alá, ahol szintén a foglalkozási sugárvédelmi rendszer betartása a kötelező. Ilyen pl. a csillebérci MTA telephelyen lévő Jánossy-akna. Mindezekhez, hogy értelmezni tudjuk majd a nyers adatokat, az eredményeknek informatív jellege legyen, előbb be kell vezetni néhány definíciót. Ilyen az aktivitáskoncentráció, mely megadja egy köbméter levegőben a másodpercenkénti bomlások számát [Bq/m 3 ]-ben, ebből tudunk következtetni az ott jelen lévő aktivitásra, A=cV. Tehát, ami mérhető mennyiség az a koncentráció. Ennek következtében az emberre gyakorolt ionizáló sugárzás dózisát nem a radon, hanem a leányelemek mennyiségével arányos sugárzás fogja okozni. Nemcsak azok, amelyek alfa-bomlással keletkeznek, hanem az összes leányelem, mivel azok együttesen arányosak a radonkoncentrációval (C Rn ). Ahhoz, hogy a koncentrációból ki tudjuk számolni a dózist, melyet Sievertben [Sv] szoktak megadni, be kell vezetnünk egy ismeretlent, ami a k, dóziskonverzós állandó. Ez azt mutatja meg, hogy az 1[Bq/m 3 ] radontartalmú levegőben tartózkodás egy óra alatt mekkora sugárdózist okoz a leányelemi által, mértékegysége [nsv/h]/[bq/m 3 ]. Ennek átlagos értéke 9-12[nSv/h]/[Bq/m 3 ] között változik. A mérési eredmények kiértékelésénél 10[nSv/h]/[Bq/m 3 ] dóziskonverziós faktort vettünk alapul. Tehát, ha dózist akarunk számolni, először figyelembe kell venni a k dóziskonverziós faktort és a koncentrációt. A k értéket befolyásolja az egyensúlyi f faktor. Ezt az egyensúlyi állandót pedig a 2. ábrán bemutatott folyamatok határozzák meg. Az 17

18 aktivitáskoncentráció és a k konverziós faktor szorzata megadja a dózisintenzitást, melyet beszorozva a t eltelt idővel megkapjuk a dózist. Az átlagos lakótéri radontartalommal számolva megkapjuk a természetes sugárzások dózisában fontos tényezőként említett radon leányelemeinek éves dózisát. Egy egyszerű számolási példával élve: ha az átlagos beltéri radon-koncentrációt 50[Bq/m 3 ]-nek vesszük, akkor, a k konverziós faktort 10-nek és órával számolunk (alvásidő). 50[Bq/m 3 ] 10[nSv/h/Bq/m 3 ] 2920[h] = 1, [ Sv] = 1,46[mSv]. A radonkoncentráció alapszintjét lehet úgyis értelmezni, hogy az a radonkoncentráció a levegőben, ahol a bomlástermékek egy liter levegőben potenciálisan 1, [MeV] energiájú alfa-bomlásból származó energiamennyiséget tudnak leadni ionizációval a közegnek. Másképp fogalmazva, ez az a potenciális alfa-energia koncentráció, amely 100[pCi/l] (3700[Bq/m 3 ]) radon-aktivitáskoncentrációjú levegővel van egyensúlyban. Ez az úgynevezett munkaszint [WL]. Ebből származtathatjuk az 1 munkaszint radon-koncentrációban eltöltött 1 hónapos munkaidő alatt megkapott dózist, és bevezethetjük a WLM, azaz a munkaszinthónap fogalmát. Ez ugyanis az egy WL koncentrációjú levegő egy munkahónapon (170 óra) keresztül való belélegzéséből adódó halmozódó sugárterhelés. (IRCP 65) Fontos fogalom még az EEC Rn, ami a radonra vonatkoztatott egyensúlyi ekvivalens koncentráció. A jelentés mögött az a tartalom húzódik meg, hogy a radon olyan leányelemeinek alfa-dózisai adódnak össze, melyek alfa-bomlás során keletkeznek. Tehát EEC Rn =0,11C Po ,52C Pb ,38C Bi-214. Természetesen ez is [Bq/m 3 ]-ben értendő. Összekapcsolva a két radon koncentrációt, megkapjuk a már említett f, egyensúlyi faktort (az egyensúlyi ekvivalens koncentrációt elosztjuk a teljes koncentrációval). Ez az érték többféle lehet, de legtöbbször ez a 0,4. [19] 5.3 Szabályozás ICRP 65 Ennek kapcsán meg kell említeni a radon-222 elleni sugárvédelemről szóló kiadványt, mely a Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottság 65-ös számú közleménye, ami 1995-ben jelent meg. Ebben a jegyzetben a radon elleni védekezésről szóló javasolt értékek az alábbiak szerint alakulnak cselekvési szint tekintetében: a lakosságnál az effektív dózis [Bq/m 3 ] koncentráció esetén 3-10[mSv/év] az érték, míg a 18

19 munkahelyeken [Bq/m 3 ] radonkoncentrációnál az effektív dózis ugyanúgy, mint a lakosságinál 3-10[mSv] között van meghatározva. A [Bq/m 3 ]-ben megadott radonkoncentrációt a jegyzet olyan vonatkoztatásban adja meg, hogy évi 7000 lakásban vagy évi 2000 munkahelyen eltöltött óra 0,4 egyensúlyi tényező mellett. A közlöny, említést tesz még továbbá az alapvető radonmentesítési eljárásokra is. Ilyen például a talaj és az épület közötti nyomáskülönbség irányának a megváltoztatása, vagy maga a radon forrás eltávolítása, ami a vízbázis és az alapkőzet eltávolítását, kicserélését jelenti. Példa még radonmentesítési eljárásokra a radon és leányelemei koncentrációjának felhígítása, amit el lehet érni szellőztetéssel, vagy magát az összkoncentrációt is lehet csökkenteni pl. szűréssel. Azonban, amit a leggyakrabban látunk megvalósulni a gyakorlatban, az a fentebb már említett különböző szigetelőanyagok felhelyezése a falfelületre vagy a padlóra. (ICRP 65) Hazai jogszabályozás Magyarországon a 2000-ben hatályba léptetett 16/2000. (VI. 8.) EüM rendelet az atomenergiáról szóló évi CXII. törvény egyes rendelkezéseinek végrehatásáról a jogköteles. Ez a kormányrendelet a munkahelyi sugárterhelésből származó aktivitáskoncentrációhoz rendelhető cselekvési szintet 1000[Bq/m 3 ]-ben határozta meg. A sugárterhelés nem haladhatja meg a 100[mSv] effektív dózist, 5 naptári évre summázva. Az effektív dózis egyetlen egy évben sem haladhatja meg az 50[mSv] határértéket. Mindemellett, ha foglalkozási körülmények olyanok, hogy a többlet sugárterhelés valószínűségét magával hozza, akkor az Országos Tisztiorvosi Hivatal elrendelheti egy egyéni dozimetria rendszeres ellenőrzését valamint annak módját is meghatározhatja. Az ajánlott, IRCP 65-ben meghatározott dóziskonverziós faktorral (7, [Sv/Bqhm -3 ]) és 0,4-es egyensúlyi tényezővel a fentebb említett 1000[Bq/m 3 ]- vel számolva 6,3[mSv] éves sugárterhelést jelent. A rendelet további kimondja, hogy január 1.-től kezdődően minden földalatti munkahelyen ellenőrizni kell a radonkoncentrációt. Nem haladhatja meg a fenti értéket. Az ilyen munkahelyen dolgozók és turisztikai látogatók potenciális jelöltjei a magas sugárterhelésnek. [16] Ezen kívül mely már nem a hazai egységes jogszabály alá tartozik, az adott munkahelyi létesítmény, saját maga is meghatározhat dóziskorlátokat. Erre példa a Paksi Atomerőmű Zrt., ahol kevesebb, mint 20mSv/év van kitűzve a létesítményen belüli dóziskorlátnak, szemben a hazai 50mSv/év effektív dózissal. 19

20 Például, a 2014 évi erőművi felmérést követően a legmagasabb sugárterhelés 11,12[mSv] volt, ami jelentősen alatta van a hatósági korlátnak. Az alábbi ábra (3. ábra) szemlélteti 1983-tól 2014-ig személyi dózisokat a Paksi Atomerőmű Zrt. területén. 3. ábra: Személyi dózisok alakulása. A vízszintes tengelyen az évszámok, míg a függőleges tengelyen [msv]-ben kivejezett dózisértékek láthatók. (Sugárvédelmi értékelés 2014-ben) Az olyan munkahelyeken, ahol van sugárterhelés, ajánlott a személyi ellenőrzés esetén az un. személyi dózisegyenérték használata [Hp(d)]. A d=10[mm] esetén az a lágy szövetekre vonatkozó dózist jellemzi. [21] EU BSS Az ICRP 65-ös brossúrával szeretném összehasonlítani az Európai Unió ben kiadott hivatalos jogszabályokról szóló közleményét (57. évfolyam.). A kiadványban szó van az Európai Unió tagországaira vonatkozó a biztonsági standardekről (basic safety standards). Ebben már meghatározták, hogy úgynevezett referencia szinteket, azaz vonatkoztatási szinteket kell kiépíteni köz- és lakóépületekre, valamint munkahelyekre. Jelen esetben a referencia szint azt jelenti, hogy az ebből származtatott sugárterhelés az adott körülmények között már nem kívánatos többletsugárzást mutat. (4. cikk 84. pont) A közlemény ajánlása az, hogy egyik esetben sem lehet nagyon a koncentráció, mint 300[Bq/m 3 ], viszont, ha mégis magasabb, mert azt valamilyen különleges körülmény okozza, akkor azt jelenteni kell az uniós 20

21 bizottságnak. ( cikk) További az EU-BSS előírja, hogy a tagországok kötelesek cselekvési tervet készíteni a már meglévő sugárzási helyzetekhez igazítva (100. cikk). A radont egyaránt számításba véve hazai cselekvési tervet kell készíteni. Figyelembe véve a radon-koncentráció hatására jelentkező sugárterhelést mind a munkahelyekre, mind pedig a köz- és lakóépületekre. Ezen cselekvési terv elkészítésében figyelembe kell venni különböző pontokat, melyeket a kiadvány XVIII. melléklete foglalt össze. A tagállamoknak továbbá megfelelő intézkedéseket kell tenniük az új épületekbe való radon-beáramlás csökkentése érdekében. Nemzeti feladat továbbá, hogy azonosítsák azokat a területeket, ahol vélhetően a radonkoncentráció meghaladja a hazai vonatkoztatási szintet. (103. cikk) Ezen Európai Uniós közlemény kapcsán fontos még megemlíteni a 106. cikket, melyben azt ismertették, hogy a tagországok hatályba léptetik azon rendeleteket, melyek eleget tesznek az irányelvnek legkésőbb február 6-ig. [15] Összehasonlítás A munkahelyi sugárterhelést tekintve az ICRP 65 füzetben, a 2000, munkahelyen eltöltött órák számát valamint a 0,4-es egyensúlyi faktorral alapul véve, [Bq/m 3 ] radonkoncentrációra esetén 3-10[mSv/év] effektív dózis van kalkulálva. Ezzel szemben az EU-BSS olyan irányelvet jelöl ki, melyben a radonkoncentráció nem haladhatja meg a 300Bq/m 3 értéket 10mSv/év effektív dózis esetén. Egy másik lényeges különbség, hogy az Unió lapja nem tesz különbséget lakóés munkahely között a megengedett radonkoncentráció kapcsán, hanem egységesen kezeli őket. A harmadik fontos észrevétel, hogy az Európai Unió csak iránymutatásokat, javaslatokat tehet, mert a Magyarországon figyelemmel kísért sugárterhelés okozta dózist a Magyar Kormány fogja bírálni, elrendelni. 6. A mérési műszerek 6.1. RAD7 detektor A RAD7 detektor alapelve a félvezető detektor (szilícium) és az ionizáló sugárzás kölcsönhatásán alapszik. Ez a műszer az alfabomlását követően keletkezett fémionok alfa-sugárzását detektálja, és energia spektrumuk alapján különíti el őket. Ez a 21

22 valóságban úgy működik, hogy a műszer egy kis nyíláson keresztül szívja be a levegőt. Ezen a nyíláson van egy szűrő és egy páralekötő egység. A szűrőnek nagyon fontos szerepe van, hiszen kiszűri a már korábban elbomlott radon leányelemeket. Azokat az izotópokat akarjuk mérni, melyek a kamrában bomlanak el. A szűrő további feladata, por és egyéb szennyező anyagok megkötése. A megszűrt levegő bekerül egy 0,7[dm 3 ] térfogatú tartályba, ahol a radon elbomlik. Ezen bomlás során a keletkezett alfa részecskével ellentétes irányba lökődik ki az új fémion. Azonban a kamrára feszültség van kapcsolva, így a keletkezett elektromos tér hatására, amely leányelemek más útvonalon haladtak eredetileg, azok ennek hatására a detektor felé vándorolnak. Itt a már említett félvezetőre kitapadnak és ezen leányelemek bomlásakor leadott energiát detektálhatjuk. Ezek alapján tudunk következtetni az adott helyiségben jelen lévő radon mennyiségre. A műszer képes a különböző leányelemek megkülönböztetésére, így különböző csatornákba sorolja a bomlástermékektől eredő beütéseket. A 0-10[MeV] közötti energiájú alfa-részecskéket 200 csatornába gyűjti össze, 0,05[MeV]-s sávokként, majd ezeket az A, B, C, D tartományokba osztályozza. Ezen ablakok a radon bomlástermékeinek felelnek meg. Az A a keletkezett 218-Po izotópot reprezentálja, ez az új radon. A B ablak a toron ( 220 Rn) első leányeleme a 216-Po izotóp. A C tartomány a radon negyedik leányeleme az úgynevezett régi radon, a 214-Po izotóp. Végül a D ablakba kerül a toron negyedik bomlásterméke a 212-Po izotóp, mely a régi toron. Ezek rendre 6; 6,78; 7,69; 8,8[MeV] energiát adnak le. Mindezek mellett megjelenik a kijelzőn az E, F, G, H csatornák valamelyike, melyek a fentebb említett energiáktól eltérő energiákat detektálnak, és ezek együttesen adják az O ablakot. A műszer és a spektrum az alábbi ábrán láthatók. (4. ábra, 5. ábra) [10] 22

23 4.ábra: Spektrum. 5.ábra: RAD7 detektor 6.2. Az MGP aeroszol detektor A mérésekhez használt másik műszer, az egy MGP detektor volt, amit az erőmű biztosított számunkra. Ezen műszer működése azon alapszik, hogy egy vékony szűrőpapírra kitapadt aeroszol szemcséken végbemenő bomlásokat detektálja. Egyszerre képes nézni az alfa-, béta-, gammabomlás sugárzását. Ez a szűrőpapír rá van fogatva két, egymástól kb. 10[cm]-re lévő fém hengerre, mely bizonyos időközönként elfordul egy irányba, így biztosítva a papír tovább haladását és új tiszta felület kerül a detektorfej alá. A detektor két szilícium félvezetőből áll, amik igen közel helyezkednek el. Az első félvezetőben az alfa-részecskék elnyelődnek rövid hatótávolságuk miatt. A béta és gamma-kvantumok eljutnak a második félvezető detektorhoz, így tudjunk elkülöníteni az alfa-bomlásoktól. A rövid hatótávolságú alfa-részecskéknek 12[mm] vastagságú levegőrétegen kell áthaladniuk a detektorig. Ennél fogva a detektor csak a lecsökkent energiát tudja detektálni. A szűrőre az aeroszol-részecskék egy kör alakú területen képesek kiülepedni a légbefúvó csőnek köszönhetően. A cső sugara 10[mm]. A filteren jelen lévő részecske bomlása során kirepülő alfa-kvantum a tér minden irányába képes repülni, azonban a detektor csak azt tudja mérni, ami, ami pontosan a felületére csapódik be. Egy alumínium keret van elhelyezve a szűrő és a detektor között. Ez egy kör alakú test, melynek magassága 7[mm.] Belül pedig 60º onkénti térelválasztó lapokkal van kiegészítve. A formája olyan, hogy az alfa-részecskék a kör egy hatodáról csak a 23

24 fölöttük található detektor azon körcikkére tudnak becsapódni, így a keret csökkenti a megtett úthossz szórását. A többi részecske az alumínium felületén fennakad. (6.ábra) 6. ábra: MGP Aeroszol detektor sematikus vázlata. (Strádi és Horváth, 2010) 6.3 AlphaGUARD detektor A mérést egy Genitron Instruments által gyártott AlphaGUARD műszer tette lehetővé. Ez egy hordozható, mobil detektor. Ez az eszköz a radon aktivitáskoncentriációját méri. A műszer egy 0,62l térfogatú ionizációs kamrával van ellátva. Összehasonlítva a RAD7-es detektorral, itt is a vizsgálni kívánt levegő egy szűrőegységen halad át. Részben azért, hogy a kiszűrje a radon leányelemeit, részben pedig azért, hogy a detektor belsejét szennyezés mentesen tartsa. A kamra hossztengelyében egy kifeszített elektród (katód) található. A katód és a kamra belső fémburkolata között 750[V] feszültség alakul ki. A kamrából az elektromos jel a katódon keresztül jön ki. (Genitron Instruments GmbH 1998) A műszert az alábbi ábra szemlélteti (7. ábra). 7. ábra: AlphaGuard műszer. [23] 24

25 7. Mérési helyszínek és körülmények bemutatása A mérési helyszínek kiválasztására nagy gondot fordítottam. Hiszen, szeretném bemutatni, hogy a munkahelyi dózis korlátok nem csupán a kifejezetten nukleáris létesítményekben kerülnek alkalmazásra. Számos munkakör van, ahol egy adott földtani közeg szolgáltatja a radon forrását. Ilyen munkahelyek lehetnek kutatóaknák vagy adott esetben természetes barlangok, ahol valamely turisztikához köthető munkavégzés folyik Jánossy-akna A kutató akna a Wigner Kutatóintézethez tartozik és a KFKI területén található (Budapest 1121, Konkoly-Thege út 31-35). Az akna mélysége 32 m, és tíz méterenként hat darab táró fut szét sugárirányban. Eredetileg a pontosan ismert geometriai kialakítása miatt kozmikus müonök észlelésre, detektálásra használják. Mindemellett számos más földalatti mérést lehetővé tett, pl. radon aktivitáskoncentráció meghatározását. (Fizika szemle 2011/12) A kutató aknában egy RAD7 detektor lett kihelyezve. A mérés paramétereit az alábbi táplázat reprezentálja (2. táblázat) A szakdolgozat kivitelezése során, ebben az aknában az általam kihelyezett műszerrel átfedésben mért egy, a Kocsonya András, a KFKI munkatársa által kihelyezett AlphaGuard is. Dolgozatomban ezeket az adatokat is felhasználtam. Az AlphaGuard mérési körülményei közül csak a mérés kezdete és vége az ismert. (2015. december : január :00) 2. táblázat: Jánossy-akna Helyszín Wigner Kutató Intézet Jánossy-akna, Konkoly-Thege út szint (folyosó közepén jobbra) RAD7 gyári száma 40 Mérés kezdete január 8., 16:11 Mérés vége január 28., 15:03 T 1 óra Adatfájl Janossy-akna-adat2.xls 25

26 7.2 MVM Paksi Atomerőmű Zrt. A Paksi Atomerőmű Zrt., Somogy megyében, Paks városa mellett található, közvetlen a Duna partja mentén. Levelezési címe: Paks, 8803/10 HRSZ, A vállalat 1976-ban jött létre. Méréseimet az erőmű épületében végeztem. Mindkét esetben a primer körben helyeztem ki detektorokat. Két RAD7-et és a két MGP detektort, amit az erőmű biztosított számunkra. Az egyik helyiség egy karbantartó csarnok, ahol különböző műszaki, gépészeti javításokat végeznek. A másik mintavételi hely a hermetikus térben elhelyezkedő 305-s terem. Ez egy teljesen zárt helyiség, mely a reaktor meghibásodása esetén a lokalizációs toronnyal együtt akadályozza meg a radioaktív közeg szétterjedését a reaktorcsarnokban. (Fizikai Szemle, 1990/11) Az alábbi két ábrán láthatóak a mérési paraméterek. (3. táblázat, 4. táblázat) Helyszín 3. táblázat: Karbantartó helyiség PA ZRt., 2. blokk, 28 m-es szint, karbantartó helyiség RAD7 gyári száma 40 Mérés kezdete április 8., 10:13 Mérés vége április 25., 11:54 T Adatfájl 30 perc RAD xls 4. táblázat: 305-s helyiség Helyszín PA ZRt., 2. blokk, Hermetikus tér, 305-ös terem RAD7 gyári száma 1620 Mérés kezdete április 8., 8:11 Mérés vége április 26., 9:51 T 30 perc Adatfájl RAD xls 26

27 8. Mérési eredmények kiértékelése 8.1 Jánossy-akna mérési eredményeinek bemutatása és kiértékelése A mérési időszakban az általam kihelyezett műszer (RAD7) mellett egy AlphaGuard radonmonitor is mérte a radonkoncentrációt összehasonlításképpen. Az első képen az AlphaGuard és az általunk kihelyezett RAD7-tel detektált radonkoncentrációk adatai láthatók összehasonlítva. Látható, hogy a két műszer egyidejű működésekor a mért koncentrációk teljesen fedésben vannak. Ezzel az átfedéssel igazolható a másik műszer pontossága, precizitása. Hiszen az egyik mérés alátámasztja a másik mérési eredményét. A rózsaszín színkód az általunk kihelyezett műszer aktivitáskoncentrácóját méri, míg a kék az AlphaGuard műszer eredményeit jelöli. A nagy aktvitás csökkenések feltételezhetően a szellőzésnek köszönhetők. Ahol pedig magas értékek olvashatóak le, ott szellőzés mentesen a barlang falából frissen beáramló radondús levegő állhat a háttérben. (8. ábra) 8. ábra: A Jánossy-akna aktivitása. Kék AlphaGuard, Rózsaszín RAD7. X tengely: a kihelyezéstől számított eltelt idő, Y tengely: koncentráció A második ábrán szintén az AlphaGuard és a RAD7es műszerek által mért értékek vannak szemléltetve (sötétkék), kiegészítve a folyamatosan detektált nyomással. Hiszen az AlphaGuard képes mérni az aktivitás mellett a relatív páratartalmat, a hőmérsékletet, és a nyomást is. Vízszintesen ugyanúgy ez eltelt órák száma látható, 27

28 mint az előző ábrán, a bal oldali ordinátán a [Bq/m 3 ]-ben kifejezett aktivitás értékek, míg a jobb oldalin a nyomás [mbar]-ban megadott változói. Ezen az ábrán észrevehető, hogy az aktivitáskoncentráció és a nyomás között kapcsolat van. Az ábra első szakaszában látható, hogy az aknában megvan az egyensúlyi koncentráció, majd ezután a nyomás hirtelen lecsökkent. Ez valószínűsíthetően a meteorológiai viszonyoknak köszönhető. A külső légköri nyomás lecsökkent, így egy szívó hatás alakult ki az akna irányából a felszín felé. Ez azt eredményezte, hogy a kőzettestből származó levegő áramlik be a barlang falán, aminek az aktivitáskoncentrácója 10[kBq/m 3 ] is lehet. Ez tudta pótolni az eredeti alacsonyabb aktivitáskoncentrációjú levegőt. Ahol hirtelen lecsökkent a nyomás, ott ugrásszerűen megnőtt a radonkoncentráció. Ahol pedig a nyomás megnőtt, ott a koncentráció csökkent le. Ezekből látszik, hogy a nyomásnak hatása van a barlangi környezetben jelen lévő radonra, korrelálnak egymással. Negatív korrelációt tapasztaltunk. (9. ábra) 9.ábra: Jánossy-akna nyomás, idő és radon koncentráció függvényében. A bal oldali tengely a koncentrációt, a jobb oldali a nyomást, míg a vízszintes a kihelyezéstől számított eltelt időt mutatja. Dózisszámolás esetén a 5.4 fejezetben ismertetett dózisegyenlet alapján szeretném beutatni a Jánossy-aknában mért aktivitáskoncentrációtól származó sugárterhelést. Az fenti két ábráról leolvasva a RAD7 és az AlphaGuard detektorok által mért értékeket akkor a következő eredményekre jutunk. Ezt szemlélteti az alábbi táblázat (5. táblázat). 250[Bq/m 3 ] 10[nSv/h/Bq/m 3 ] 250[h] = 625[ Sv] = 0,625[mSv] 750[Bq/m 3 ] 10[nSv/h/Bq/m 3 ] 250[h] = 1875[ Sv] = 1,875[mSv] 28

29 Aktivitáskoncentráció [Bq/m 3 ] 5. táblázat: Dózisok Eltelt Idő Dózis [óra] [msv] Dózis/év [msv/év] , , MVM Paksi Atomerőmű Zrt. Az alábbi képeken láthatóak a speciális RAD7 detektor feldolgozó programjából (Capture) kiexportált adatok. Ezeket excelben jelenítettem meg. A mérési eredmények rámutatnak arra, hogy egy nagyságrendbeli aktivitáskoncentráció különbség van a két helyiség között. Ez a deficit abból származhat, hogy míg egy karbantartó helyiségnek viszonylag jó a légcseréje, mert van légbefúvás, addig a 305-s terem hermetikusan zárt. Azonban a képeket látva felmerül a kérdés, hogy, ha a hermetikus tér teljesen zárt, mégis hogy mutatkozhat meg ilyen szabályos görbe. Erre a valószínűsíthető válasz az az, hogy a fal és talapzat repedésein keresztül bediffundál a levegő. Gyorsan emelkedni kezd az aktivitáskoncentráció, ezután szinte függőleges meredekséggel lecsökken. Feltételezhetően a gyors koncentráció gyökkenés egy légcserének, szellőztetésnek tudható be. Ezután beáll az egyensúlyi radonkoncenráció.(10. ábra) 10. ábra: RAD7 305-s helyiség (Capture). X tengelyen a mintavétel dátuma látható, az Y tengelyen pedig a radon aktivitáskoncentrációja. 29

30 A másik ábrán a karbantartó helyiségből vett mintavétel eredménye látható. Leolvasható az alacsony aktivitáskoncentráció és a fűrészfogas szerű elrendeződés. A karbantartó helyiségben rendszeres munkavégzés zajlik, ezért a levegő cseréje elengedhetetlen. Ez a légcsere valószínűsíti az alacsony koncentrációt. A kiugróbb értéknél látszik, hogy megnőtt az aktivitáskoncentráció. Feltehetően azért, mert nem indították el a szellőztetést. A szellőztetés időszakaszairól, rendszeréről azonban nincsenek adataink. (11.ábra) 11. ábra: RAD7 Karbantrató helyiség (Capture). X tengelyen a mintavétel dátuma látható, az Y tengelyen pedig a radon aktivitáskoncentrációja. A Következő ábra szemlélteti a karbantartó helyiség és a 305-s terem összevetett adataid. Egymásra illesztve a kettőt, látható, hogy valóban van nagyságrendbeli különbség az aktivitáskoncentrációt nézve (12. ábra). 30

31 12. ábra: RAD7 Karbantartó és 305-s helyiség. X tengelyen a mérések száma látható, az Y tengelyen pedig a radon aktivitáskoncentrációja. Kék vonal karbantartó helyiség, piros vonal 305-s terem, mozgó átlag fekete vonal A RAD7 műszerek mellett mint az említve volt, ki lettek helyezve MGP aeroszol detektorok is a két helyiségbe. Az alábbi ábrán a karbantartó csarnokban felvett spektrumok láthatók (ábra). A dolgozat beadásig a 305-s teremben mért adatok nem kerültek feldolgozásra, így azok nem lesznek bemutatva. Az alábbi képen látható a RAD7 és MGP detekorral mért értékek összevont ábrája. Az MGP detektor excelbe importált állománya a beütészámokból és az energiákból állt. Ezt át kellett alakítani aktivitáskoncentrációvá. A kék vonal nem más, mint az (13. ábra) excelben tárolt 644. és 693. sora közötti beütések száma összegezve, majd elosztva egy 2000-es osztóval. Ezzel a faktorral kaptunk meg a RAD7-el összeegyeztethető aktivitáskoncentrációt. A célja az volt, hogy lássuk a két műszer mért értékei egymásra jól illeszkednek. 31

32 13. ábra: MGP és RAD7 műszer a karbantartó helyiségben. X tengelyen az eltelt idő látható, az Y tengelyen pedig a radon aktivitáskoncentrációja. Kék vonal MGP, piros vonal RAD7, fekete vonal mozgó átlag Az 5.4 fejezetben ismertetett dózisegyenlet alapján szeretném beutatni a két erőművi helyiségben mért aktivitáskoncentrációtól származó sugárterhelést. Ezeket a számolásokat fogalalja magába az alábbi táblázat (6.táblázat) Ez első példán kiszámolva: - 4,09[Bq/m 3 ] 10[nSv/h/Bq/m 3 ] 75,66[h] = 4946,15[ Sv] = 0,005[mSv]. 6. táblázat:saját mérések Szakasz Helyiség Aktivitás koncentráció [Bq/m 3 ] Időintervallum 1 Karbantartó 4,09 4/13/16 12:29 4/16/16 16:07 2 Karbantartó 3,91 4/16/16 16:07 4/20/16 22: ,64 4/13/16 12:34 4/16/16 16: /16/16 16:26 4/20/16 22:32 Órában kifejezbe Dózis [msv] 75,66 0, ,5 0, , ,2 Dolgozatomban szeretnék az éves foglalkozási sugárterhelésre kitérni. Az erőmű karbantartó helyiségében és hermetikus terében, ha az aktivitáskoncentráció eltérő mértékű és a munkával eltöltött idő egy évben, 2000 óra, akkor az értékek a következőképpen alakulnak. A fentebb leírt aktivitáskocentrációkat alapul véve, az alábbi táblázatban vannak feltüntetve az éves dózisterhelések (7.táblázat). 32