Sugárvédelem nukleáris létesítményekben. Átfogó [fenntartó] SVK Osváth Szabolcs (OKK-OSSKI-LKSO)

Átírás

1 Sugárvédelem nukleáris létesítményekben Átfogó [fenntartó] SVK Osváth Szabolcs (OKK-OSSKI-LKSO)

2 Tartalom Ki mit nevez nukleárisnak? Hasadóanyagok Neutronos láncreakció, neutronsugárzás Felaktiválódás, aktivációs (és korróziós) termékek Hasadási termékek, kiégett fűtőelemek Kibocsátás- és környezetellenőrzés

3 Radio vs. nukleáris nukleáris anyagok radioaktív anyagok Ahogyan a jogászok képzelik radiológiai esemény nukleáris esemény Ahogyan az orvosok képzelik

4 Mi hát az igazság? (Poncius Pilátus) Termikus neutronok hatására elhasadó nuklidok: 233 U, 235 U, 239 Pu, 241 Pu Neutronok hatására hasadóképessé alakuló nuklidok: 232 Th + n 233 U 238 U + n 239 Pu 241 Pu Gyors neutronok hatására a legtöbb transzurán nuklid (pl. a Np és az Am izotópjai) elhasad De mivel a jogszabályokat mindenkinek be kell tartania, azokat pedig jogászok gyártják (lásd évi CXVI. tv.) nukleáris anyag: az a radioaktív anyag, amely önfenntartó nukleáris láncreakcióra képes vagy képessé tehető, különösen az urán, a tórium, a plutónium és bármilyen anyag, amely az előbbiek közül egyet vagy többet gazdaságosan kinyerhető koncentrációban tartalmaz, a bányászat és az ércfeldolgozás körébe tartozó ércek és érchulladékok kivételével; nukleáris létesítmény: a) a dúsítóüzem, nukleáris üzemanyagot gyártó üzem, atomerőmű, újrafeldolgozó üzem, nukleáris üzemanyagot vizsgáló laboratórium, kutatóreaktor, oktatóreaktor, nukleáris kritikus és más neutronsokszorozás célját szolgáló rendszer, friss nukleáris üzemanyag tárolására és kiégett üzemanyag átmeneti tárolására szolgáló létesítmény, b) az a) alpontban felsorolt nukleáris létesítményekhez közvetlenül kapcsolódó, ugyanazon a telephelyen található, radioaktív hulladék tárolására szolgáló létesítmények, amennyiben külön létesítménynek minősülnek; A nukleáris anyagokra még a szokásos nyilvántartási és jelentési szabályoknál is szigorúbb előírások vonatkoznak.

5

6 Nukleáris láncreakció A kép eredete: npp.hu ;

7 A neutronok sugárvédelme Háttér (kozmikus eredetű): a Föld felszínén kb. 10 nsv/h effektív neutron-dózisteljesítmény mérhető. Üzemelő atomreaktor környezetében nagyságrendekkel nagyobb, a reaktor leállása után pár perccel (késő neutronok!) megszűnik. Árnyékolásuk: lassítás + elnyelés Lassítás = moderálás: víz (H 2 O), paraffin (C n H 2n+2 ) Elnyelés = adszorpció: bór ( 10 B, pl. H 3 BO 3 vizes oldata, bórkarbid B 4 C), kadmium (Cd) (A gyakorlatban beton, bórsavas paraffintégla.)

8 A neutronok dozimetriája Igen ritkán van szükség rá: üzemelő atomreaktorban, izotópos neutronforrás (pl. PuBe, AmBe) környékén, gyorsítós neutrongenerátor használatakor (felgyorsított elektron ütközik a trícium targetnek), sugárterápiás centrumban 10 MV felett üzemelő lineáris gyorsító (fotoneutronok). Detektálásuk nehéz ügy, mert nincs töltésük. Többnyire közvetve mérik őket, olyan ütközés után (pl. BF 3, 3 He), amely hatására könnyen mérhető töltött részecske keletkezik: 10 B n = Li + 4 α A hatósági személyi doziméter (film, TLD) nem méri.

9

10 yi_dozismerok_tipusvizsgalati_es_hitelesitesi_felteteleinek_megteremtese.pdf

11 Az atomreaktorban keletkező radioaktivitás A teljes nukleáris üzemanyagciklust nézve csak az atomreaktorban keletkezik új (mesterséges) radioaktivitás: hasadási termékek, aktivációs termékek, korróziós termékek.

12 Nuclear Fuel Cycle Szabolcs Osvath, BME NTI 12

13 Felaktiválódás Népi hiedelem: radioaktív anyag ionizáló sugárzásának hatására radioaktívvá / sugárzóvá válik, ami addig nem volt az ( sugárfertőzés ). Ami viszont igaz: neutronsugárzás hatására a stabil atommagok radioaktívvá alakulhatnak át. Ennek kihasználása a roncsolásmentes kémiai analízisben: NAA (neutronaktivációs analízis), PGAA (prompt-gamma aktivációs analízis). Mi mindent lehet felaktiválni egy atomreaktor környezetében? 238 U transzuránok (Egy részüknek nyomasztóan hosszú a felezési ideje.) hasadási termékek szerkezeti anyagok összetevőt, ötvözőit, pl.: 92 Zr 93 Zr, 94 Zr 95 Zr, 93 Nb 93m Nb + 94 Nb; 60 Co, 63 Ni, 55 Fe, 51 Cr stb. (Ezeket az aktivációs termékeket időnként korróziós termékeknek is hívjuk.) ami még ott van: 40 Ar 41 Ar, 16 O 16 N

14 Rengetegféle van. Többnyire béta-sugárzóak; a leghosszabb felezési idejűek (30 év): 137 Cs és 90 Sr. A kiégett fűtőelem tömegébe alig számítanak bele, de sugárzás szempontjából (az első párszáz évben) a legfontosabbak. Ezek miatt kell olyan nagyon körültekintően bánni a kiégett fűtőelemekkel (hűtés, árnyékolás). Hasadási termékek Nuclear Fuel Cycle Szabolcs Osvath, BME NTI 14

15 Az atomreaktorban keletkező radioaktivitás A teljes nukleáris üzemanyagciklust nézve csak az atomreaktorban keletkezik új (mesterséges) radioaktivitás: hasadási termékek, aktivációs termékek, korróziós termékek. Mi történik ezekkel? A kiégett fűtőelemeket egyelőre feldolgozzák vagy eltemetik). pihentetik (később majd A szilárd (és szilárdított folyékony) megfelelő csomagolásban eltemetik. radioaktív hulladékokat A radioaktív folyadékok és gázok egy részét kibocsátják a környezetbe.

16 Kibocsátás-ellenőrzés 15/2001. KöM rendelet Dózismegszorítás (ÁNTSz OTH) => kibocsátási határértékek, kibocsátási kivizsgálási kritérium, tervezett kibocsátási szintek (kibocsátási módokra és radionuklidokra) Tisztességes létesítmény kb. 1%-ig használja ki a korlátait. Kiemelt létesítmény tervezésekor a szabályszerű működés során kibocsátásra kerülő radioaktív izotópokra, illetve radioaktív anyagokra vonatkozóan meg kell határozni: a) a keletkezés helyét, b) a keletkezés módját, c) a keletkező aktivitásokat, d) a kibocsátás módját, e) a kibocsátás útvonalát, f) a kibocsátott radioaktív anyag jellemzőit: aktivitás, aktivitás-koncentráció, fizikai-kémiai jellemzők, a kibocsátás időbeli alakulása, a kibocsátás tömeg- és térfogatárama, g) a tervezett kibocsátási szinteket. Kibocsátás-ellenőrzési Szabályzat (KiESz) a környezetvédelmi hatóság hagyja jóvá Mérések minden kibocsátási útvonalon, reprezentatív mintavétel, nuklidspecifikus (esetleg összes-béta, összes-gamma) mérések Előzetes jelentés, negyedéves részjelentés, éves jelentés; a normál üzemtől való eltérés jelentése Negyedévente hatósági ellenőrzés

17 Környezet-ellenőrzés 15/2001. KöM rendelet A Környezet Ellenőrzési Szabályzat (KöESz ezt is a környezetvédelmi hatóság hagyja jóvá) tartalmazza a környezeti sugárvédelmi ellenőrzés rendjét, módszereit és eszközeit, azok teljesítőképességének és hatékonyságának jellemzőit. Általában nuklidspecifikus mérési módszerek, előszűrő vizsgálatnak: összes-béta mérés. Kimutatási határok: gamma-spektrometria < 1 Bq kg 1, alfa-spektrometria < 0,01 Bq kg 1, trícium (HTO) < 1 Bq kg 1, egyéb béta < 0,1 Bq kg 1. Atomerőműre, kiégett fűtőelem tárolójára, kutató- és oktatóreaktorra, radioaktív hulladékok tárolójára, uránbányára, A szintű izotóplaborra egyre lazább szabályok (pl. folyamatos vagy szakaszos ellenőrzés, mintavételi pontok száma, mérendő környezeti jellemzők száma, laboratórium lepapírozottsága). Mi mindent lehet (kell) mérni? Külső gamma-dózisteljesítmény, a levegő radionuklid-koncentrációja, a légköri radionuklid-kihullás (fallout, washout), folyóvíz, folyóvízi üledék, talajvíz, talaj, fű, takarmány, indikátornövény, meteorológiai jellemzők (szélirányt, szélsebességeket stb.), éves vízhozam.

18 Köszönöm szépen a türelmet!