Válogatott fejezetek a radioaktív hulladékok menedzsmentjéből

Átírás

1 Válogatott fejezetek a radioaktív hulladékok menedzsmentjéből I) Hulladékok eredete: nukleáris fűtőelemek gyártása uránbányászat II) Nukleáris energiatermelés hulladékai nehezen mérhető nuklidok a hulladékban III) Reaktorok leszerelése IV) Hulladékkezelés a Paksi Atomerőműben V) Különleges hulladékforrások: reaktor-és sugárbalesetek kibocsátásai, hulladékai VI) A hulladékelhelyezés nemzetközi példái 1

2 I) Hulladékok eredete: nukleáris fűtőelemek gyártása -uránbányászat 2

3 Urán bányászata -kioldás Kioldás/feltárás: urán + leányelemek elválasztása a környező kőzettől savas kioldás kénsavval (ez is működhet oxidálószerként) oxidatív kioldás CO 2 + O 2 + H 2 O eljárással. Mindkét módszer megvalósíthatófejtéses és ISL = in situ leaching módszerrel. (Másik elnevezés: ISR in situ recovery) Oxidatív eljárás ISL kivitelben: ez a legkíméletesebb a környezet számára, kevesebb hulladék marad a felszínen. 3

4 ISL-ISR uránbányászati technológia A Wildhorse Energy ausztrál vállalat módszere Gáz halmazállapotú oxigént és CO2-t adagolnak a besajtolt vízhez -az eljárás ugyanazon az elven működik, mint az urán természetes oldódása. Mivel az oxigénes víz az uránon kívül a kőzetből más elemeket alig vagy egyáltalán nem képes kioldani, ezért a képződő hulladék mennyisége igen csekély és az nem lesz radioaktív. 4

5 A Wildhorse Energy és a Mecsek-Öko Zrt. engedélyezett kutatási területei 5

6 Uránalapúreaktor-fűtőelem előállítása Feltárt kőzetből kapott oldat feldolgozása: Lecsapás UO 2, UO 3, U 3 O 8 yellow cake (sárga por), a dúsítóba szállítják, ahol gázneműuf 6 -táalakítják. 235 U U (dúsított): 238 U(szegényített): fegyvergyártás őként UO 2 -ként kerül a fűtőelemekbe Nehézvizes reaktor (HWR): természetes urán a fűtőelemekben Urán: toxikus nehézfém, sejtméreg vesepusztító Határérték vízben: 10 µg/l Mentességi szint : 1 Bq/g; 10 µg természetes urán aktivitása csak 0,25 Bq! 6

7 Uránérc feldolgozás -reaktor üzemanyag előállítása Ércőrlő és szitáló berendezés 7

8 Visszamaradt környezetszennyezés az uránbányászat után -Pécs környéki uránbánya területének helyreállítása Ezt és a következő 4 képet Várhegyi András úrtól (Mecsek Öko ZRt.) kaptuk. 8

9 Uránérc-feldolgozás - zagytározók rekultivációja: Tájrendezés Morfológia kialakítás, felületstabilizálás Beszivárgást minimalizáló fedés Felszíni vízrendezés, vízelvezetés Hosszú távú stabilitás elérése 9

10 Geotechnika és rekultiváció... Az iszapmag konszolidációja a vízleengedés után 10

11 Iszapmag felszínének elıkészítése Geotechnika és rekultiváció... 11

12 A rekultivációeredményei A MECSEKI URÁNBÁNYA REKULTIVÁCIÓJÁNAK ELLENŐRZÉSE BIOINDIKÁCIÓS MÓDSZERREL Máté Borbála Ph.D. dolgozata (Veszprém, 2012.) A dohány a vegetációs sajátságainak és felépítésének köszönhetően megköti az ólom és polónium izotópokat. 53 dohány-és talajminta 210 Pb aktivitásának meghatározása alapján megállapítható, hogy a dohánynövény alsólevele és a talaj izotópkoncentrációja között telítési görbének megfelelő korreláció áll fenn. A következő dia a dolgozat 18. ábrája 12

13 Uránbánya rekultiváció A talaj átlagos aktivitása: 238 U -30 Bq/kg; 232 Th 25 Bq/kg; 40 K 400 Bq/kg 13

14 II) Nukleáris energiatermelés hulladékai nehezen mérhető nuklidok a hulladékban Bétasugárzó radiostroncium elválasztása Bétasugárzó radionuklidok mérési módszerei 14

15 Bétasugárzóstronciumizotópok elválasztása Koronaéter: Sr.Spec ( Ioncserélőgyanta: oldott izotópkeverék felvitele szelektív megkötés szelektív elúció Karbonátos lecsapás savas oldás extrakciószerves foszforsavészterrel (D2EHPA) technológiai méretben is végrehajtható 90 Y elválasztása: anioncserélőgyantán karbonátos komplexként 90 Y szekuláris egyensúlyban az anyanukliddal? Hordozóval vagy anélkül van jelen a Sr (Y)? 15

16 Stronciumelválasztás Koronaéter Extrakció vagy szorpció? mindkettő! KORONAÉTEREK szerves oldószerben oldva: C-O-C kötés + szerves apoláros lánc, a tértöltés befelénéz, oda ül be a fémion a korona mérete szerint specifikusak Hatásos szelektív módszer pl. 90 Sr-ra ( 210 Pb!) 16

17 Tiszta β - -sugárzóradioizotópok mérése Félvezető(PIPS) detektorral lásd α-spektrometria Folyadékszcintilláció: szerves oldószerben szcintillációra képes molekulák; az oldószernek kell gerjesztenie ıket. Konvertálás: fotoelektronsokszorozóval Relativisztikus sebességő részecskékhez: Cserenkovsugárzás mérése fotoelektronsokszorozóval Szilárd szerves szcintillációs kristály: antracén; szilárd szcintillációs polimer: plasztik detektor 17

18 III) Reaktorok leszerelése Hulladékleltár Sajátos feladatok a leszerelés során: stratégia, végpont, finanszírozás, felszabadítás 18

19 Radioaktív hulladékok energiatermelő reaktorok leszerelése során Greifswald (volt NDK): VVER-440 típusú erőműi reaktor leszerelése Nuklidvektor a telephely egészére : 60 Co 17% -korróziós termék 137 Cs 2% -hasadási termék 55 Fe 71% -korróziós termék 63 Ni 10% -korróziós termék 19

20 Reaktorok leszerelése Stratégia Folyamatos leszerelés = Immediate dismantling Védett megőrzés beiktatásával végzett leszerelés = Safe enclosure/deferred dismantling Paksi 4 blokk: referencia forgatókönyv a primerkör védett megőrzése 20 évig 20 éves üzemidő-hosszabbítás után től Szakaszos leszerelés = Phased dismantling (több megszakítással) Szarkofág = Entombment Végpont: a terület korlátlan (=green field) vagy korlátozott (=brown field) felhasználhatósága (környezeti hatástanulmány = EIA) Finanszírozás Felszabadítás 20

21 Reaktorok leszerelése Finanszírozás: A működés alatt elért bevételből kell(ene) fedezni a leszerelés és hulladék-elhelyezés költségeit Magyarország: Központi Nukleáris Pénzügyi Alap (KNPA) valorizációval, kezelője: OAH, felhasználója: RHK Kft. 21

22 Reaktorok leszerelése Felszabadítás: a nem felszabadíthatóleszerelési radioaktív hulladék mennyisége nagyobb lehet, mint az üzem közben keletkező. Felszabadíthatóanyagok típusai (hozzájuk illeszkedő felszabadítási szintekkel): Törmelék Újrahasznosítható építőanyag Újrahasznosítható épületek Fémhulladék Újrahasznosítható fémek Egyéb anyagok Földterület 22

23 IV) Hulladékkezelés a Paksi Atomerőműben 23

24 Radioaktív hulladékok feldolgozása a Paksi Atomerőműben Előkészítőeljárás: primer-és szekunder vízkör vizének előtisztítása UPCORE technológia (1998 óta) 4 db nátrium ciklusúioncserélő Σ240 t/h 6 db UPCORE sótalanítóegység: Σ720 t/h 4 db kevertágyas utófinomító egység: Σ 480 t/h Ioncserélő: DOWEX C-9 UG Regenerálás sebessége40 m 3 /h 24

25 Hulladékfeldolgozás a Paksi Atomerőműben UPCORE általános víztisztítási eljárás ellenáramú ioncserélő oszlopokkal, mozgó gyantaággyal Anion-és kationcserélőgyanták (legalább 3: erősen savas, gyengén és erősen bázikus gyanta) 25

26 Radioaktív hulladékok feldolgozása Paksi Atomerőmű FHF (folyékony hulladék-feldolgozó) technológia 60 Co és 137 Cs elválasztása a bepárlási maradékokból - Kobalt komplexek oxidatív bontása, lúgos lecsapás, mechanikus szűrés - Bórsav visszanyerése (présszűrő) - Ultraszűrés: radiokolloidok kivonása - Cézium elválasztása hexacianoferrát ioncserélőn - A szűrlet kibocsátható, a bórsavlepény felszabadítható 26

27 FHF-technológia -ultraszűrés 27

28 A szőrési folyamatok mérethatárai Elektronmikroszkóp Fénymikroszkóp Szabad szemmel Elektronmikroszkóp Fénymikroszkóp Szabad szemmel Ionméretek Molekulák Makromolekulák Mikrorészecskék Makrorészecskék Mikrométer Angström Molsúly határok Latex emulziók Olaj emulziók Cukrok Korom Festék pigmentek Endotoxinok, pirogének Élesztı sejtek Vírusok Baktériumok Oldható sók (Ionok) Gombafonalak Kolloidok Vörösvérsejtek Homok Fém ionok Fehérjék, enzimek Emberi haj REVERZOZMÓZIS MIKROSZŐRÉS NANOSZŐRÉS ULTRASZŐRÉS MAKROSZŐRÉS 1 Å = méter = 10-4 µm (mikron) Mack Péter Vegyszermentes vízkezelési technológiák elıadásából (2008.) 28

29 V) Különleges hulladékforrás: reaktor-és sugárbalesetek kibocsátásai, hulladékai Baleset nukleáris fűtőelem készítése során Reaktorbaleset: LOCA vagy RIA hűtőközeg-vesztés vagy reaktivitás szabályozatlan bevitele Egyéb balesetek: szabaddá vált sugárforrás - orphan source 29

30 Uránérc dúsítás Incident update at Gronau uranium enrichment facility 27 January 2010 As reported, there was an incident on Thursday at theurenco uranium enrichment facility in Gronau, Germany, during which there was a minor release of uranium hexafluoride that was contained within the container preparation area. Since the air in the container preparation room is filtered, there was no release to the environment or to the local population. URENCO constantly monitors the radioactivity within the building and on site. In addition, control measurements were taken immediately after the accident. The URENCO employee involved was transferred to the nuclear medical department of Dusseldorf University Clinic in Jülich on Monday, after having received first aid in Münster. According to the doctors treating him, his general condition is very good.

31 Sugárbalesetek radiográfiás forrásokkal Event date: Event title: Overexposure in field radiography Facility/place: Oil refinery, Gdansk, Poland Event abstract: Radiography work with 192 Ir source (2.6 TBq)The technician operating a remote crank mechanism was not able to crank in the source to the shielded position. He asked for help fromradiation protection inspector (RPI). The RPI with the second worker came in ahurry forgetting to take their individual dosemeters. The RPI decidedto return the source to the shielded position by manually graspingthe guide tube and forcedthe source to move to the shielded container. The source was returned back to the safe position. The incident was on July 27th, but information about it was released on 28 September, when the radiation burns of RPI became advanced. The Regulatory Inspectors investigated the incident in October and finished it in December. The doses of the workers were assessed on the basis ofblood test (biodosimetry). Dose of RPI : whole body dose 365 msvand ext.effective dose ~5 Sv. Dose of 2 nd worker: whole body dose182 msv and ext.dose ~2,3 Sv. 31

32 Elhagyott sugárforrások IAEA videó: Elhagyott szovjet katonai forrás biztonságba helyezése Grúziában 32

33 Rendkívüli hulladékkezelési feladat: Paksi üzemzavar Válogatás a belső(pae Zrt.) és a külső(oah, OSSKI, BME NTI) értékelők előadásaiból. 33

34 Rendkívüli hulladékkezelési feladat: Paksi üzemzavar Az üzemanyag kazetták tisztítására az azokon keletkezett magnetit lerakódás eltávolítása miatt volt szükség - a magnetit lerakódás a gızfejlesztı belsı felületén lévı radioaktív anyagok oxálsavas dekontaminálásának következménye volt, ez a korábbi mővelet viszont a gızfejlesztın szerelést végzı személyek védelme érdekében volt szükséges. A Framatome ANP teljes felelısséggel vállalkozott a tisztítás végrehajtására, beleértve a tervezést, szállítást, helyszíni szerelést és üzemeltetést. Az üzemzavar alapvetı oka a tisztítótartály tervezési hibája volt. Az üzemzavarral kapcsolatos maximális becsült lakossági sugárterhelés a dózismegszorítás másfél ezreléke. Az atomerımő a Nemzetközi Atomenergia Ügynökséggel együttmőködve biztonsági felülvizsgálatokat végzett. A sérült főtıelemeket (30) az orosz TVEL vállalat szakemberei újratokozták (54). További feladatok: ezek elhelyezése a KKÁT-ban, illetve elszállításuk/végleges elhelyezésük. 34

35 A Paksi Atomerőmű Az atomerımő alapkövét október 3-án helyezték le. Az elsı hálózatra kapcsolások: 1. blokk XII blokk IX blokk IX blokk VIII. 16. A blokkok névleges teljesítménye 440 MW, a teljesítménynövelésekkel ezt az elmúlt években 500 MW-ra növelték, így az atomerımő a magyarországi villamosenergia-termelésben meghatározó szerepet tölt be, annak mintegy 40 %-át adja. 35

36 Előzmények 36

37 Előzmények 37

38 Előzmények A karbantartó személyzet sugárvédelme, és ezáltal a karbantartási idı lerövidítése érdekében végzett dekontaminálás eltávolította ugyan a lerakódott szennyezıdés jelentıs részét, de késıbb más, kedvezıtlen változásokat is elıidézett: Üzem közben a reaktorban a főtıelem kötegek üzemanyag pálcáinak felületére a gızfejlesztıbıl fellazított magnetit rakódott le, ami szőkítette az áramlási keresztmetszetet, így növelte az áramlási ellenállást és a hıátadás is romlott. Emiatt a reaktor üzemeltetésére elıírt biztonsági korlátok betartása a teljesítmény csökkentését tette szükségessé. Ezért a lerakódás eltávolítása feltétlen indokolttá vált, amit az Országos Atomenergia Hivatal Nukleáris Biztonsági Igazgatóság vonatkozó határozatai is megerısítettek. 38

39 Előzmények A kazetták további használhatósága érdekében a felületek kémiai tisztításáról (dekontaminálásáról) döntöttek ben nemzetközi versenyeztetés után a Siemens KWU kapott megbízást a munkára. Kifejlesztett egy technológiát, azzal 2000-ben és 2001-ben sikeresen megtisztított 170 kazettát. A tartály egyszerre 7 kazetta tisztítására volt alkalmas ben az addigi munkát referenciának tekintve a Framatome ANP (a Siemens KWU jogutóda ezen a területen) kapott ismét megbízást, de egyszerre 30 kazetta tisztítására alkalmas tartály tervezése volt a feladata. 39

40 A tisztítórendszer C üzemmód: oxálsavas mosatás B üzemmód: tisztító tartályban levı kazetták hőtése 40

41 A tisztítótartály 41

42 Az üzemzavar A kémiai tisztítás befejezıdése után a kazetták visszahelyezhetık eredeti helyükre. Ehhez a tartály fedelét ki kell nyitni, majd daruval leemelni. Öt ízben a 30 db kazetta tekintetében történı kémiai tisztítás sikeresen befejezıdött, azonban az újabb, 6. tisztítási folyamat után a fedél késıbbi felnyitásról döntöttek. Átálltak a kazetták hőtését biztosító B üzemmódra. Kb. öt óra múlva radioaktív nemesgáz jelent meg mind a technológia ellenırzı mőszerénél, mind a reaktorcsarnokban. 157

43 Az üzemzavar A reaktorcsarnokot kiürítették, értékelték a helyzetet, döntöttek a tisztítótartály felnyitásáról. Április 11-én hajnalban nyitották a fedelet, annak teljes levételére nem került sor. A fedél felnyitásakor megnıtt az aktivitás értéke. Az eseményt a 7 fokozatú INES skálán a 2., üzemzavar fokozatba sorolták, a nukleáris hatóság ezt jóváhagyta. A fedél késıbbi leemelését követı kamerás vizsgálat tette ismertté, hogy az összes kazetta sérült. Ez új besorolást eredményezett, INES 3, azaz súlyos üzemzavar minısítést kapott a hatóság jóváhagyásával. 158

44 Az üzemzavar A sérülés rekonstruált menete: A tartályban lévı víz felforrt, a gız egyre nagyobb teret foglalt el, a hımérséklet emelkedett. A pálcák cirkónium burkolata képlékennyé vált, a belsı gáznyomás felduzzasztotta, helyenként kilyukasztotta azt. A kazetta burkolat oxidálódott, így elridegedett. 159

45 Az üzemzavar A fedél megnyitásakor a gız felfelé távozott, a pálcák alulról vizet kaptak, a hirtelen keletkezı gız a burkolatot sok helyen roncsolta. Késıbb a víz felülrıl áramlott a tartályba, a magasabban lévı kazettarészeket hıütés érte, a rideg burkolat sok helyen megrepedt, eltört. A keramikus urán-dioxid pasztillák nem roncsolódtak. Üzemanyag olvadás nem történt. 160

46 Az üzemzavar 161

47 Következmények Tartályon belüli állapotok Külsı kamerás vizsgálatok az üzemzavart követıen kb. 3 méter távolságból április 16-án. Az újabb mérések kiépítése után részletes kamerás vizsgálatok június közepén, a kamera kb. 50 cm-re közelítette meg a tartályt. Az összes kazetta megsérült, egy részük felhasadt és a bennük lévı pálcák egy része kisebb darabokra tört. Újabb vizuális vizsgálati programok (elıször külsı, majd behatolásos vizsgálatok). 162

48 Következmények Az esemény során kibocsátott radioaktivitás okozta többlet lakossági dózis (Paksra számítva) A kibocsátás okozta többlet dózis 0,13 mikrosv Hatósági éves dózismegszorítás az atomerımőre 90 mikrosv Mellkas átvilágítás 200 mikrosv Egy fıre esı átlagos éves orvosi alkalmazás hatása 300 mikrosv Egy évi természetes sugárterhelés 2400 mikrosv 163

49 Paks OAH NBI jelentés 165

50 Paks OAH NBI jelentés 166

51 Paks 2003 BME NTI jelentés - BEVEZETÉS A helyzet elsı értékelése: nem volt NVH A hatások vizsgálatának irányai: Foglalkozási sugárterhelés (üzem) az üzemi méréseket és a védelmi intézkedéseket a MÜSZ és a FU-BIZT-04 folyamatutasítás, azaz az MSSZ alapján a PAE SVO munkatársai végezték. Lakossági sugárterhelés (környezet) mérések: PAE ÜKSER, HAKSER 167

52 Paks 2003 BME NTI jelentés - ÜZEMI SUGÁRTERHELÉS Személyi dózismérés eredményei paksi és külsı munkavállalók Nem volt szisztematikus eltérés az egyes, hitelesített eszközökkel végzett mérési eljárások között. Az üzemzavart követı 30 nap során az üzemzavar helyszínén használt személyi dózismérık száma 1602, a teljes rögzített kollektív dózis 158 személy msv volt,az egy alkalommal kapott átlagos dózis mintegy 100 µsv (= a hatósági személyi dózismérık eseti kimutatási szintje; a sugárveszélyes munkahelyek általános feljegyzési szintje) Az ellenırzött munkaterületen végzett egy folytatólagos mőszak alkalmával kapott maximális személyi sugárterhelés 2.02 msv volt; Az adott idıszakra vonatkozóan összegzett maximális személyi dózis 4.38 msv volt (A hatósági kivizsgálási szint 6 msv - a konzervatív éves foglalkozási dóziskorlát 30 %-a) Az üzemi rendelkezések ennél kisebb dózis esetében is elıírhatják a kivizsgálást, az OSSKI ajánlása szerint a minimális kivizsgálási szint 2 msv/alkalom. Önálló sugárvédelmi kivizsgálási eljárás 2 esetben folyt, az engedélyezett dózisszint túllépése miatt.. A kollektív dózis maximális értéke a tisztítótartály zárófedelének leemelésének napján adódott (37 személy msv), pedig ezt a mőveletet már részletes sugárvédelmi tervezés után hajtották végre. 168

53 Paks 2003 BME NTI jelentés - ÜZEMI SUGÁRTERHELÉS Személyi dózismérés eredményei egyéb munkavállalók - A FANP alkalmazottaira vonatkozó adatokat a paksi alkalmazottak adataival együtt dolgozták fel és értékelték. - A BME Nukleáris Technikai Intézetének (NTI) egyes munkatársai szerzıdéses megbízás keretében rendszeresen felügyelték a paksi reaktorok idıszakos zónaátrakási munkálatait, így történt ez az üzemzavar alkalmával is. A vizsgált idıszakban a PAE-ben tartózkodó személyek közül 3 fı hatósági személyi dózismérési eredményei haladták meg a feljegyzési szintet (100 µsv/alkalom). Közülük a legnagyobb érték 1.56 msv volt. - Megállapítottuk, hogy az érintett személy Engedéllyel és jogosultan tartózkodott a munkahelyen; Nem volt jelen az üzemzavar bekövetkezésekor; Folyamatosan betartotta az ott érvényes sugárvédelmi elıírásokat, és Végrehajtotta a helyszínen intézkedésre jogosult munkahelyi vezetık utasításait. 169

54 Paks 2003 BME NTI jelentés - ÜZEMI SUGÁRTERHELÉS Dózisteljesítmény-mérés Területi dózisteljesítmény-mérés: elınyös (esetenként kötelezı), hogy ezek a berendezések is személyi dózisegyenérték mérésére legyenek hitelesítve. A reaktorpódiumon, az 1. sz. akna felett (változó mértékő árnyékolás mellett) mért fotondózis-teljesítmény (dt.) a vizsgált idıszak elsı napján elérte a 60 msv/h értéket, és az elsı napokban nem csökkent 8 msv/h alá. Az 1. akna felett, a tisztítótartály fedelének leemelése során, illetve annak következtében a dt. növekedett, és IV. 16.-án elérte a 14 msv/h-t, de utána a csökkenés folytatódott. A személyi dózisok értékelésénél bemutatott adatok azért lehettek ilyen kedvezıek, mert a tervszerő és pontos sugárvédelmi munka még ilyen nagy dózisteljesítmény mellett is elviselhetı személyi dózisokat eredményezett. 170

55 Paks 2003 BME NTI jelentés - ÜZEMI SUGÁRTERHELÉS Dózisteljesítmény számítása PAE Sugárvédelmi Osztály (SVO) - tervezıprogram: MicroShield A mért és számított értékek közötti eltérés lehetséges oka: - a forrástag pontatlan összeállítása; - az árnyékoló anyagok pontatlan összeállítása A z 1. a k na fe le tt m é rt, é s a z a k tivitá s-k o n c e n trá c ió k b ó l szá m íto tt d ó ziste lje sítm é n y vá lto zá sa a z a k na fe le tt k ö zép e n Dózisteljesítmény [msv/h] M ért S zá m ított

56 Paks 2003 BME NTI jelentés - ÜZEMI SUGÁRTERHELÉS A PAE SVO adatai szerint a belsı sugárterhelésre vonatkozó kivizsgálási szint 100 µsv effektív dózis volt az adott munkaidıre vonatkoztatva. Ezt 4 fı érte el a vizsgált idıszakban. A legnagyobb érték 550µSv volt, amit elsısorban 131 I inhalációja okozott (540 µsv). A másik három személy belsı sugárterhelése: 200 µsv, 180 µsv és 140 µsv volt, ami szintén 131 I-tıl származott. ( Darukezelı eset OSSKI-s ellenırzı vizsgálat is történt.) Az értékek megnyugtatóan kicsik. 172

57 KHK Paks 2003 BME NTI jelentés - LAKOSSÁGI SUGÁRTERHELÉS = i A KH Kibocsátási határértékkritérium ki, i A ki [Bq/év]: az egyes radionuklidok 1 i év alatt kibocsátott radioaktivitása; i :az összes, a létesítmény kibocsátását illetıen a hatósági vizsgálati eljárás során jelentısnek ítélt radionuklid A KHK betartása esetén a létesítménybıl adott útvonalakon és adott fizikai és kémiai formában kikerülı radioaktivitás a rá nézve legérzékenyebb lakossági egyedek számára sem okoz (a legkedvezıtlenebb forgatókönyv esetén sem) a dózismegszorítást meghaladó effektív dózist. Az új kibocsátási határértékek hatályba léptetéséig érvényben maradtak a korábbi, még az 1980-as évekbıl visszamaradt hatósági határértékek (üzemi korlátok), amelyek a kibocsátási szinteket a megtermelt elektromos energiával hozták közvetlen kapcsolatba, és azonosak voltak az akkor hatályos paksi Mőszaki Üzemeltetési Szabályzatban foglalt értékekkel. 173

58 Paks 2003 BME NTI jelentés - LAKOSSÁGI SUGÁRTERHELÉS A párhuzamos mérési eredmények közül a legkedvezıtlenebbet fogadták el. Az eredményeket a PAE SVO-tól vettük át. Mértékegység Nemesgáz Aeroszol (T1/2>24h) 131 I egyenérték 89,90 Sr Kibocsátás IV V.10. között Átlagos napi kibocsátás Bq Bq/nap Üzemi korlát Bq/nap Korlát kihasználás %

59 Paks 2003 BME NTI jelentés - LAKOSSÁGI SUGÁRTERHELÉS ÜKSER-eredmények : - A legintenzívebb nemesgáz-kibocsátás alatt, IV. 11.-én hajnalban az akkori szélirányba esı A1 állomás dt.- mérıje 250 nsv/h többletet regisztrált. (Az országos OKSER hálózat riasztási küszöbszintje 500 nsv/h - a rendszer nem generált riasztást) - A jódmérések közül a legnagyobb értékeket az elemi jód meghatározására szolgáló berendezések mutatták. A maximális érték, ami a szél mozgásának és a kibocsátás idıbeli alakulásának megfelelıen egy-két órán át volt mérhetı, mintegy 5 Bq/m 3 volt. 175

60 Paks 2003 BME NTI jelentés - LAKOSSÁGI SUGÁRTERHELÉS A HAKSER-mérések döntı többsége a kimutatási határ alatti eredményeket hozott. Az egy évnél is lényegesen hosszabb felezési idejő komponensek esetében ( 137 Cs, 90 Sr stb.) a kimutathatóság azt jelenti, hogy az adott mintában a környezetben más okokból már korábban jelen lévı radioaktivitás szignifikáns növekményét kellene detektálni. Néhány, az átlagost jelentısen meghaladó mérési eredmény: Aeroszol: 13 µbq/m I a reaktortól mintegy 30 km-re; Fő: 43 Bq/kg 131 I (száraz tömegre, a reaktortól mintegy 10 km-re); In-situ gamma-spektrometria: 260 Bq/m I a reaktortól mintegy 1 km-re. A radiojód tipikusan 1 10 µbq/m 3 koncentrációban Budapest levegıjében is nagy gyakorisággal megtalálható. A mérések érzékenysége megfelelı: teljesül az az általános sugárbiztonsági kritérium, hogy a kimutatható radioaktivitás mennyiségébıl becsülhetı inkorporáció az elhanyagolható dózisnál (10 µsv/év) jelentısen kisebb effektív dózist eredményez. 176

61 Paks 2003 BME NTI jelentés - LAKOSSÁGI SUGÁRTERHELÉS A PAE SVO két terjedésszámító programot alkalmaz: - a normális helyzetekre kidolgozott NORMDOS és - a baleseti helyzetekre szolgáló BALDOS kódokat. Az üzemzavari helyzetben ez utóbbit használták. A BALDOS alkalmazása nem kapcsolódik automatikusan baleseti szituációhoz, jobban megfelelt az üzemzavari kibocsátás eseti, akut jellegének, mint a sztatikus körülményekre vonatkozó NORMDOS. A HAKSER egyes tagjainál az alábbi, nemzetközi összehasonlító vizsgálatokban validált programok álltak rendelkezésre: BALDOS (AEKI), SINAC (OAH, AEKI), RODOS (OKF NBIÉK), SS-57 (OSSKI). 177

62 Paks 2003 BME NTI jelentés - LAKOSSÁGI SUGÁRTERHELÉS A dózisszámítások eredményeit összehasonlítva kitőnt, hogy A becsült lakossági effektív dózis az üzemzavar következtében az összes besugárzási útvonal összegzésével 0,1 0,2 µsv-nek adódott, mindegyik programmal. Nem volt ritka egyes, elvileg azonos módon számított részeredményeknél a két nagyságrendnyi eltérés sem a programok között. A programok bemenı adatainak (forrástag, meteorológiai paraméterek stb.) eltérı struktúrája nagyon zavarja az összehasonlíthatóságot. 178

63 Paks 2003 BME NTI jelentés - A sugárterhelés csökkentésének lehetıségei 1. A tartózkodási idı csökkentése Az érintett területre a rendkívüli helyzet észlelését követıen az ügyeletes mérnök elrendelte a munkák felfüggesztését és a terület elhagyását. Az üzemzavar részletes vizsgálati anyagai szerint az észlelés a tisztítókörbe beépített kriptonmérı, a reaktorcsarnok légterének mintázásával mőködı nemesgázmérı, és a szellızıkémény kibocsátás-ellenırzı rendszerei (KALINA, NEKISE) jelzéseinek értékelését jelentette. Az intézkedést megfelelı mérlegelés után, elegendıen gyorsan hozták meg, ezt a bemutatott dózisadatok kellıen alátámasztják. 2. A hozzáférés korlátozása Az üzemzavar észlelését követıen az SVO megváltoztatta az érintett helyiségek hozzáférési szabályait: oda csak dozimetriai engedély birtokában, azaz a konkrét szituációra vonatkozó sugárvédelmi tervezés után lehetett belépni. Az intézkedés hatása közvetlenül nem határozható meg, mert nincs olyan összehasonlító csoport, akiknek a dózisát nem befolyásolta ez az intézkedés-sorozat. 3. Szellıztetés A normális légcsere fenntartása az üzemzavar során helyes intézkedés volt. Elvileg létezhet olyan sugárzási helyzet, amikor az optimális sugárvédelmi intézkedés éppen a szellızés rövid idıre történı leállítása lehet, de ez esetünkben kizárható. (Elegendı összevetnünk a bent és kint okozott dózisok mértékét.) 179

64 A paksi üzemzavar során keletkezett különleges hulladék kezelése A szennyezıdött pihentetı medence és 1-es akna vizének folyamatos tisztítása szőrés és ioncsere A sérült főtıelem-darabok összegyőjtése, újratokozása, elhelyezése a KKÁT-ban, elszállítás Különleges feladat: alfasugárzók részletes radioanalízise

65 Urán és tórium mint radioaktív hulladék az analízis lehetőségei U és Th kémiai analízis: atomabszorpciós spektroszkópia (AAS), tömegspektrometria (ICP-MS) stb. U és Th radiokémiai analízis: alfaspektrometria a minta előzetes radiokémiai feldolgozásával -mintaelőkészítés: UTEVA (diamil-amilfoszfonát, DAAP) extrakciós oszlopkromatográfia (megkötés nitrátkomplexszel, kitermelés ellenőrzése nyomjelzővel (pl. 232 U) -mérés: galvanikus leválasztás oldatból (electroplating) néhány µm rétegvastagság, csekély önabszorpció, α- vonalak azonosíthatósága

66 Alfa-sugárzásról általában kis hatótávolság, nagy LET-érték vonalas spektrum kölcsönhatás az anyaggal ionizáció, gerjesztés inkorporáció veszélye Ez és az ezt követő8 kép Papp Eszter 2010-es diplomamunkájának prezentációjából lett átvéve.

67 Alfa-sugárzásról általában Spektrumkiértékelés minőségi és mennyiségi azonosításhoz aszimmetrikus csúcsok átfedésekkel gammaspektrometriából átvett programok abszorpció: forrás vastagsága és egyenletessége a kémiai eljárások eredményessége valós teszt spektrumok, információ a csúcsalakfüggvények pontosságáról

68 Mintafeldolgozás és forráskészítés hosszadalmas kémiai műveletek sorozata feltárás roncsolás oldás elválasztás forráskészítés NYOMJELZİ elektrolízis mikrocsapadékos leválasztás A dián szereplı fotókat Mácsik Zsuzsanna bocsátotta rendelkezésemre.

69 Mintafeldolgozás és forráskészítés Elektrolízissel készült forrás: kev felbontóképesség / 5 MeV, PIPS - felületérzékeny - keresztkontamináció Mikrocsapadékos leválasztással készült forrás: - 60 kev felbontóképesség / 5 MeV, PIPS - csapadékképzıdés körülményei - reprodukálható, gyors eljárás A dián szereplı fotókat Mácsik Zsuzsanna bocsátotta rendelkezésemre.

70 Mérőrendszerek Energiaszelektív mérés: alfa-spektrométer

71 Spektrumkiértékelés

72 Spektrumkiértékelés A spektrumkiértékelés lépései: energia-, hatásfok- és félértékszélességkalibrációk csúcskeresés csúcsterület meghatározása aktivitás kiszámítása, kémiai kitermeléssel korrigálva impulzusszám összegzés csúcsalak-illesztés HÁTTÉRKORREKCIÓK χ n 2 1 red = n m i= 1 ( y R ) i σ 2 y i i 2

73 Spektrumkiértékelés GSANAL: gamma-spektrometriából átvéve ( ) ) ( k c k i k k e y i y σ = ) 2 (2 0 ) ( k k k k p i c p k k e y i y σ = reziduumok eloszlása Tehát 1 csúcshoz paraméter tartozik, ebbıl illesztendı.

74 Spektrumkiértékelés WinALPHA: alfa-spektrometriás célból írták ( ) σ = 2 l,r m x exp A F σ = 0,5 l 2 2 m x C exp A F csatornaszám-energia (kev) beütésszámok Csúcsonként paramétert kell megadni, ebbıl illesztendı. P: csúcsok száma; y: beütésszám, x: csatornaszám 2 P 1 j j i 2 1 2,j 1 i i i 2 (x,m ) F A y w = χ = 2 y i i 1 w σ =

75 VI) Nemzetközi példák a hulladék elhelyezésére 75

76 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 76

77 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók Felszínközeli tárolók 77

78 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók Morvilliers (L Aube közelében) VLLW 2003 óta 78

79 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 79

80 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 80

81 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 81

82 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 82

83 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 83

84 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 84

85 Radioaktív hulladékok feldolgozása Franciaországi tárolók 85

86 Radioaktív hulladék tárolása - Franciaország Centre de La Manche LLW + ILW Engedélyes: ANDRA (állami hulladékkezelő vállalat) m 3 lerakott hulladék Lezárás: felső mérnöki gátakkal Bitumenes geopolimer védőréteg : perek, hatósági eljárások : institutional control period 86

87 Centre de la Manche A lerakóhely, amikor még üzemelt 87

88 Szlovákia JaslovskéBohunice (JB) A-1 blokk balesetei: 1976, 1977 INES-4 (zónaolvadás) leszerelési és baleseti hulladékok JB V-1 2 blokk (régi VVER-230): leállítva 2006, 2008, leszerelés elkezdődött (V-2 2 blokk működik) ugyanott: hulladékkezelő-és kondicionálóüzem 2001 óta: cementezés, égetés, bepárlás, bitumenezés, préselés Mochovce erőmű(2 blokk), és felszínközeli hulladéktároló(2001 óta) LLW vasbeton konténerekben 88

89 Radioaktív hulladékok feldolgozása Finnországi tárolók 89

90 Finnország Loviisa LLW - ILW Radioactive Waste Repository Dél-Finnországban, Hastholmen-szigeten, Loviisa NPP - 2 VVER-440 reaktor Tároló: a tengerszint alatt 110 m mélyen, sziklába süllyesztve. A tároló az erımőben keletkezı összes LLW ILW t fogadja be. Szilárd hulladék: 200 L-es hordókban, két tárolócsarnokban. Folyékony: cementezve 1 m 3 -es konténerekbe. Az alapkızetben 3 zárt törésvonalakkal határolt területet tártak fel, a tároló a két felsı zárt zóna között létesült. A talajvíz két rétegő: a sós víz felett édesvíz-lencse található. A tároló a sósvizes rétegben van, a sósvíz összefügg a tengerrel, de advekciós vektort nem állapítottak meg. 90

91 Finnország -Onkalo Onkalo tervezett HLW lerakóaz Olkiluoto-i reaktorok telephelyén Jelenleg kutatóvágatok készülnek, tervezett üzembe helyezés 2060 körül. 91

92 Finnország -Onkalo 92

93 Finnország -Onkalo XI

94 USA Yucca előzetes vizsgálatok 94

95 Mélységi elhelyezés HLW Yucca Mountain (USA) Yucca Mountain is located in a remote desert on federally protected land within the secure boundaries of the Nevada Test Site in Nye County, Nevada. It is approximately 90 miles northwest of Las Vegas, Nevada. 95

96 Mélységi elhelyezés Yucca Mountain (USA) Ingnimbrit olvadt vulkáni tufa Elıny: sivatag nincs talajvíz 2000-es évek elején engedélyezett HLW elhelyezés pilot plant : néhány konténer elhelyezése próbaképpen az engedélyt nemrégiben visszavonták. 96

97 USA -Yucca No deep geological repository for spent fuel from NPPs is in operation in any countrytoday. In the USA, the Obama administration has recently cut most of the Yucca Mountain geological repository project s 2010 funding and asked an expert commission to make recommendations for developing a new plan for the back-end of the fuel cycle. 97

98 USA Hanford Legacy Waste Aktivitásleltár: Bq ~ Csernobili kibocsátás 98

99 UK -Drigg LLW Repository -Drigg befogadóképesség: m 3 Low Level Waste Repository (LLWR) 1959 óta működik től kezdve a korábban lerakott hulladékot betonaknákba telepítik át. Helyszíni kezelés: préselés, cementezés Az akna végleges lezárásáig the waste is regarded as stored and is included in the UK Radioactive Waste Inventory. 99

100 UK -Drigg Közvetlen közelében: -BNFL kutatóközpont -Sellafield (Windscale) reprocesszáló és kísérleti telep 100

101 UK -Dounreay 101

102 UK -Dounreay 102

103 UK -Dounreay The full story did not emerge until The hole had been used to dispose of everything from rubber gloves to fissile waste. It is not hard to see why this dirty bomb went off: sodium and other reactive chemicals had been dumped with the radioactive materials. One estimate suggests that around 2.2kg of plutonium and 81kg of uranium-235 ended up there. But the auditing was patchy: some of the disposals were never recorded; some of the records later disappeared. Forrás:

104 UK Dounreay az 1977-es tárolóakna-baleset: hidrogénrobbanás Az akna rekonstruált vázrajza a baleset utáni állapotban 104

105 UK Dounreay az 1977-es tárolóakna-baleset Az akna bemeneti nyílása a baleset után 105

106 UK Dounreay az 1977-es tárolóakna-baleset Helyreállítás 2002: Új furatokkal szigetelik el a sérült aknát. 106

107 Németország Konrad vasbánya volt ig. (Száraz!) : kutatások. 2002: Engedély LLW-ILW mélységi tárolólétesítésére : Perek az engedély visszavonásáért sikertelenül : engedélykérelemhez szükséges anyagok összeállítása Tárolási engedély m³ LLW ILW, ebből m³ korábbi, felszámolandó tárolókból. Költség: 2007 végéig 945 M euró, várhatómég 900 M euró. 107

108 Németország Gorleben 1973-tól kutatás: 140 sólencsét vizsgáltak. Költségek: : 1.5 milliárd euró. Ellenzık: Átláthatóság és ellenırizhetıség hiánya 1996: Két próbavágat 840 m mélyre. Töredezett határoló kızetek miatt ben legfeljebb 10 évre felfüggesztették a kutatásokat. Asse II. (490 m mélyen) Sóakna - Kutatóvágat 1965, : LLW lerakás Feltöltés befejezése: 1995; üregek feltöltése sóval 2008: sós vízben Cs-137 és Pu-239 volt mérhetı Morsleben: volt NDK - sóbányából LLW ILW : 40,000 m 3 Felszámolják (leszerelés, felszabadítás) 108

109 Asse hulladéklerakás a 90-es években

110 Németország Asse Pu-mennyiség: 9 vagy 28 kg? (Der Spiegel, 2009.) Die Abweichung von der protokollierten Menge ist beträchtlich: Statt neun Kilogramm lagerten im Atommülllager Asse 28 Kilogramm, wie das Ministerium am Samstag in Berlin mitteilte. Der ehemalige Asse-Betreiber, das Helmholtz Zentrum München, habe seine Angaben korrigiert, nachdem ein Übertragungsfehler zwischen einer Abteilung des Forschungszentrums Karlsruhe und der damals zuständigen Gesellschaft für Strahlenforschung entdeckt worden war.

111 Németország -Asse Erhöhte Krebs-Raten rund um die Asse Donnerstag , 20:23 Reuters Atomendlager: Erhöhte Zahl von Leukämie-Fällen im Umfeld der Asse Im Umfeld des maroden Atomendlagers Asse bei Wolfenbüttel ist eine erhöhte Zahl von Leukämie-Fällen bei Männern festgestellt worden. Frauen erkranken dort weit öfter an Schilddrüsenkrebs als anderswo. Die Gründe sollen nun erforscht werden. Dies teilte das niedersächsische Umweltministerium am Donnerstagabend in Hannover mit und bestätigte damit einen Bericht des regionalen NDR- Fernsehmagazins Hallo Niedersachsen. Ministeriumssprecher Thomas Spieker sagte, Auswertungsergebnisse des Epidemiologischen Krebsregisters des Landes hätten Hinweise auf ein gehäuftes Auftreten von Leukämie-Erkrankungen insbesondere bei Männern ergeben. Eine Ursache dafür kann bisher nicht festgestellt werden, sagte Spieker. Die Auswertung sei noch nicht abgeschlossen: Wir wissen daher noch nicht, welchen Einfluss zum Beispiel Lebensalter und Berufstätigkeit auf Erkrankungen haben. 111

112 Svédország Mélységi tárolás HLW tervezett végleges elhelyezése KBS-3 hatóságilag engedélyezett eljárás (többszörös mérnöki gátak). 1. Átmeneti tárolás 30 évig. 2. A hulladékot vashengerbe zárják. 3. A vashengert rézhengerbe zárják m mély vágat a befogadógránitban m mély, 2 m átmérőjűakna a vágatban. 6. A hengert bentonitba ágyazzák az aknában. 7. A megtelt tárolóvágatot eltömedékelik. Becsült élettartam: 100 ezer év. Tárolóhelye: Forsmark vagy Oskarshamn. Kapacitás: 6000 henger. 112

113 Svédország Mélységi tárolás - HLW Forsmark - A próbafúrások egyik telephelye 113