Radon a felszín alatti vizekben

Átírás

1 Radon a felszín alatti vizekben A bátaapáti kutatás adatai alapján Horváth I., Tóth Gy. (MÁFI) Horváth Á. (ELTE TTK Atomfizikai T.) 2006

2 Előhang: nem foglalkozunk a radon egészségügyi hatásával; nem foglalkozunk a természetes radioaktivitással foglalkozó jogszabályokkal; Bevezetés: Az atomerőműi kis-közepes aktivitású hulladék felszín alatti elhelyezésének lehetőségét feltárni kívánó üveghutai RHK finanszírozta kutatások korai szakaszától, 1997-től, a vízminőség vizsgálatok keretében rendszeresesen mérjük a vízben oldott radon aktivitását. A mintázást a MÁFI végzi, a mérések az ELTE TTK Atomfizikai tanszékén történnek.

3 A radon radioaktív nemesgáz. Atomszáma (rendszáma): 86; több mint 20 izotópja ismert ebből a három természetes izotópjának tömegszáma: 219, 220, 222. A 219 Rn aktínion, a 220 Rn toron, a 222 Rn radon külön néven is ismert. Ha a radon megnevezést használják általában a 222 Rn tömegszámú izotópra gondolnak. A 222 Rn fizikai tulajdonságai: olvadáspontja -71 ºC, forráspontja - 61,8 ºC, sűrűsége 9,73 kg/m3 (1 atm. nyomáson és 0ºC-on) (Cook 1961).

4 A radon oldékonysága vízben jó, 100 cm 3 vízben (0 ºC hőmérsékleten, 1 atm. nyomáson) 51 cm 3, 60ºC-on 13 cm 3 radon oldódik (Handbook of Chemistry and Physics 1988). Ami megfelel 2, Bq/l illetve 7, Bq/l aktivitás-koncentrációnak. A természetes vizekben 1 kbq/l általában kisebb értékeket lehet mérni.

5 A 238 U izotóp radioaktív bomlási sora Lépés Szülőelem Felezési idő Bomlás típusa Leányele m U 4, év α 234 Th Th 24,1 nap β Pa Pa 1,17 perc β U U 2, év α 230 Th Th 7, év α 226 Ra Ra 1, év α 222 Rn Rn 3,82 nap α 218 Po Po 3,05 perc α 214 Pb Pb 26,8 perc β Bi Bi 19,8 perc β Po Po 1, másodperc α 210 Pb Pb 22,3 év β Bi Bi 5,01 nap β Po Po 138,4 nap α 206 Pb

6 A 235 U izotóp radioaktív bomlási sora Lépé s Szülőele m Felezési idő Bomlás típusa Leányele m U 7, év α 231 Th Th 25,52 óra β- 231 Pa Pa 3, év α 227 Ac Ac 21,77 év β- 227 Th Th 18,72 nap α 223 Ra Ra 11,43 nap α 219 Rn Rn 3,96 másodperc α 215 Po Po 1, másodperc α 211 Pb Pb 36,1 perc β- 211 Bi Bi 2,14 perc α 207 Tl Tl 4,77 perc β- 207 Pb

7 A 232 Th radioaktív bomlási sora Lépés Szülőelem Felezési idő Bomlás típus a Leányelem Th 1, év α 228 Ra Ra 5,75 év β- 228 Ac Ac 6,13 óra β- 228 Th Th 1,913 év α 224 Ra Ra 3,66 nap α 220 Rn Rn 55,6 másodperc α 216 Po Po 0,15 másodperc α 212 Pb Pb 10,64 óra β- 212 Bi 9a 212 Bi 60,6 perc β- 212 Po (64%) 9b 212 Bi 60,6 perc α 208 Tl (36%) 10a 212 Po 2, másodperc α 208 Pb 10b 208 Tl 3,053 perc β- 208 Pb

8 Szivattyús mintázásnál közvetlenül a tömlőből, forrásnál a kibuggyanás helyén minél mélyebbről, 10 ml-es fecskendővel szívtuk fel a vizet, amit 23 ml köbtartalmú küvettába, 10 ml Opti-Fluor-O koktél alá fecskendezünk. Ezután a küvettát légmentesen lezárjuk. A mintavétel időpontját 10 pontossággal rögzítjük. A mintát 24 órán belül a mérőhelyre szállítjuk. A vízminták radontartalmát az ELTE Atomfizikai Tanszékének energia szerint normált TriCarb 1050 típusú folyadék-szcintillációs berendezésével határoztuk meg. A műszer szabványos, kb. 23 ml térfogatú küvettákban tárolt víz mérésére alkalmas. Mértük ICP-MS készülékkel a vízminták urán-tartalmát.

9 Ostwald k értékkel szokás jellemezni. Ahol k= Rn koncentráció a vízben/rn koncentráció a levegőben. Ostwald koeficiens k Hőmérséklet oc

10 Mértünk: Ásott kutakból 49 db Forrásokból 130 db Fúrásokból 819 db ebből 551 db monitoring vízmintát.

11 C C2661 C2641 C2151 C2181 C2211 C2231 C2421 C2611C C2441 C2391 C2551 C2381 C2511 C2241 C2351 C2331 C2061 C2301 C2701 C2271 C C2251 Radon aktivitás Bq/l 2 to to to

12 97500 C3061 C3831 C3251 C3191 C3301 C3351 C3881 C3851 C3911 C3931 C C3731 C3371 C3401 C3601 C3561 C3431 C C4071 C3621 C4111 C4051C3461 C C3671 C3691 Radon aktivitás Bq/l 3 to to to to to 400

13 Ásott kutakban 1 minta 380 Bq/l a többi <100 Bq/l A forrásokban a minták fele >100 Bq/l, max.: 280 Bq/l

14 Rn Bq/l Mó 6. (40-50 m) Üh 12. (10-15 m) Mó 7A (45-50 m) Üh 19 (45-50) Üh 32A Mó 5. (45-50 m) Üh 18. (45-50 m) U µg/l A monitoring kutak vizében mért urántartalmak és 222 Rn aktivitáskoncentrációk kapcsolata

15 500 Üh Üh Üh A 222 Rn időbeli változékonysága a monitoring kutakban Idő 222 Rn Bq/l

16 20 Gyakoriság db n 109 Minimum 26,9 Maximum 1042 Átlag 218,2 Medián 163 Első negyed 94,5 Harmadik negyed 269, Rn-aktivitás Bq/l A fúrások vízmintáinak radontartalma

17 A vízben oldott 222 Rn és 238 U, 226 Ra aktivitás koncentrációink kapcsolata 226 Ra 238 U 238 U 226 Ra Bq/l Üh Üh 19 Üh 29 Üh Rn Bq/l

18 20 Az MGF kőzetváltozatainak urán-tartalma 16 Gyakoriság db 12 8 U n 106 Minimum 0,41 Maximum 32,2 Átlag 5,5 Medián 4,4 Első negyed 2,95 Harmadik negyed 7, U g/t

19 60 1E-004 természetes gamma µr/h neutron porozitás % E-005 1E-006 1E-007 transzmisszivitás m 2 /sec E Rn Bq/l A vízben oldott radon, a természetes gamma, a neutronporozitás és a transzmisszivitás kapcsolata

20 A nagyfúrásokban mért radon-aktivitás értékek mediánja 163 Bq/l A MGF kőzeteinek mért urán-tartalmának mediánja 4,4 g/t Tudjuk, hogy a kőzetek urán-tartalmának 90%-ot meghaladó részét a nyomásványok: cirkon, xenotim, allanit, apatit és titanit hordozzák. A kőzet 4,4 g/t urán-tartalma 144 Bq/dm 3 aktivitásnak fele meg (= radon-aktivitással) A kőzet effektív porozitása 1% A 144 Bq/l-ből ~11% oldódik (kerül) a pórusvízbe.

21 Köszönöm a figyelmüket.