Tematika. 11. előadás

Átírás

1 Tematika 1. Az atmmagfizika elemei 2. Magsugárzásk detektálása és detektrai 3. A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése 4. Az atmreaktr 5. Reaktrtípusk a felhasználás módja szerinti csprtsításban 6. Atmreaktrk generációi 7. Magyarrszági atmreaktrk 8. Mini atmerőművek, mini atmreaktrk 9. Reaktrbiztnság, sugárvédelem 10. Atmerőmű balesetek 11. Atmerőmű és környezetvédelem 12. Fúziós erőművek 13. Természetes reaktrk

2 Reaktrbiztnság, sugárzásvédelem, környezetvédelem, hulladékkezelés,

3 Reaktrbiztnság alapjai Mindennél fntsabb paraméter az atmerőmű fizikában. Rendkívül bnylult és összetett terület a mindenre kiterjedő biztnság szavatlása. A reaktrk biztnsági rendszerének fő feladata: Meg kell akadályzza, hgy a sugárzás vagy az esetleges radiaktív szennyezők kijussanak a természetbe nrmális üzem és egy reaktrbaleset esetén is. Többszörös védelmi vnal. Nrmális és nemnrmális üzemre is kiterjedően.

4 Sugárzás árnyéklása 1. Első védelmi vnal: A sugárzó, vagy a nrmális üzem közben felaktiválódtt anyagk (pl. hűtővíz) nem kerülhetnek ki a reaktrterületről. Reaktrtartály minősége (alapanyag, hegesztések, varratk) 2. A másdik védelmi vnal: Knténment vagy teljes nymású knténment Közel gömb alakú betntömb, ami körülveszi a reaktrtartályt. Védelmet biztsít a reaktrnak a külső hatásk ellen is Lkalizációs trny vagy kndenzációs nymáscsökkentő Orsz fejlesztésű reaktrknál jellemző A trnyban a nymást alacsny értéken tartják a levegő a trny felé áramlik, tehát irányíttt áramlást hznak létre Vízzel telt tálcákn áthaladva lekndenzálódik az anyag Sprinkler rendszer bórs víz szétprlasztása Nem képes védeni a reaktrt a külső hatásk ellen Nem teljes nymású knténmentnek is nevezik Ha e két védelmi vnal létezik és jól működik, akkr egy közepesig skálázható üzemi balesetig jól meg tudja akadályzni a radiaktivitás kikerülését a környezetbe.

5 Radiaktív sugárzásk 1. Alfa-sugárzás: Az atmmagból egy hélium atmmag lép ki. Hélium atmmag = 2 prtn +2 neutrn Erősen inizáló, de a hatótávlsága levegőben 1 cm alatti 2. Béta-sugárzás: Az atmmagban neutrnból prtn lesz elektrn kibcsátás közben V alójában elektrnsugárzás Közepesen inizáló hatású, hatótávlsága levegőben párszr 10 cm Két fajtája van: Negatív béta-sugárzás: elektrn sugárzás Pzitív béta-sugárzás: pzitrn sugárzás 3. Gamma-sugárzás: Energia távzik nagyenergiájú ftn frmájában Jellemzően az alfa- vagy béta-sugárzásk kísérőjelensége Hatótávlsága légüres térben végtelen A nagy tömegszámú elemek hatéknyan gyengítik 4. Neutrn sugárzás: Semleges töltésű, átlags élettartama kb. 15 perc n p + e + antielektrn + neutrínó + 0,77 MeV A gyenge kölcsönhatás kzza a bmlást Mivel semleges sugárzás, ezért semmiféle elektrmágneses kölcsönhatásban nem vesz részt könnyen áthatl mindenen

6 Radiaktivitás egységei Értelmezés (aktivitás): Egy adtt radiaktív frrás aktivitása megmndja, hgy hány bmlás történik másdpercenként az anyagban. Mértékegysége a becquerel, jele: Bq. 1 Bq másdpercenként 1 bmlásnak felel meg. Régebbi mértékegysége a curie, jele Ci vlt. 1 Ci 1 gramm rádium aktivitásának felelt meg, ami mai egységben 3, Bq. Törvény (radiaktív bmlási törvény): dn = a N dt megldva a differenciálegyenletet: N t = N 0 e at ahl a a bmlási állandó, amely megadja, hgy mekkra valószínűséggel bmlik el egy atmmag 1 s alatt. N a bmlásban résztvevő magk száma db. egységben. t az idő s-ben.

7 Radiaktivitás egységei Értelmezés (felezési idő): Az az időtartam, ami alatt a bmlás srán egy anyag tömege a felére csökken. A bmlási állandóból, illetve a bmlási törvényből kifejezhető, ha a t időt az N pill = N -t vesszük figyelembe. Innen: 2 T = ln 2 a Az aktivitás és a felezési idő kapcslata: A = ln2 T N A sugárzás bilógiai hatásainak mérése: Értelmezés (dózis): A dózis a sugárzásból 1 kg anyag által elnyert energia mennyisége. Mértékegysége: gray, jele: Gy. 1 Gy = 1 J kg. Régi mértékegysége: rad. 1 rad = 0,01 Gy.

8 Radiaktivitás egységei RBE, Relative Bilgical Efficiency = bilógiai hatássság: Minden sugárzáshz rendelhető egy kefficiens, ami az adtt sugárzás bilógiai hatássságát fejezi ki. Ebben benne van, hgy mekkra keresztmetszeten és milyen hsszban vagy mélységben fejti ki az a sugárzás a hatását. Értelmezés (ekvivalens dózis): A dózis és a bilógiai hatássság szrzatát ekvivalens dózisnak nevezzük. Mértékegysége a sievert, jele: Sv. Minden bilógiai szervre, szövetre a sugárzás más és más hatású. Ez a szerv kefficiens. Értelmezés (effektív dózis): Egy adtt szervre az ekvivalens dózis és a szerv kefficiens szrzatával egyenlő. Emberre: 1 év alatti ekvivalens dózis átlaga: kb. 2,5 msv

9 Sugárzásvédelem Sugárzásvédelem alatt az inizáló sugárzás intenzitását gyengítő, sugárvédelmi anyagkból felépített védőréteget értjük. Alfa-sugárzás védelme: 1 cm alatt elnyelődik levegőben Pl. vékny fólia elég, vagy a megfelelő távlság tartása Béta-sugárzás védelme: Plexiüveg vagy néhány mm vastag vaslemez Röntgensugárzás elleni védelem: Nagyrendszámú elemek alkalmasak (ólmlemez) Gamma-sugárzás védelme: Méternyi szélességű speciális betnfalak (bárium-szulfát, barit-betn) Neutrnsugárzás védelme: Mderátr anyaggal magát a neutrnt nyeletik el vagy lassítják le Lassú neutrn már nem sugárz lyan erősen Pl. mderátr víz

10 Sugárzásvédelem Sugárvédő vegyületek: Olyan vegyületek, amelyeket gyógyszerként alkalmazva megvédik az emberi szervezetet az inizáló sugárzás kárs hatásai alól. Csak megelőző hatásuk van, közömbösítik a víz radilízise srán a keletkező gyököket (H, OH, HO 2 ) Bilógiai védelem: Sugárvédelmi szlgálat Dzimetriai ellenőrzések, Védelmi berendezések Eszközök Rendszabályk Megelőzés, prevenció

11 Egyes sugárzástípusk áthatló képessége és elnyelése anyagkban

12 Atmerőmű hulladékk A tvábbi felhasználásra nem kerülő anyag a radiaktív hulladék. A világ atmerőműveiben átlagsan évente kb t elhasznált fűtőelem képződik A radiaktív hulladék jelenti a legnagybb környezeti veszélyt. Radiaktív hulladékk csprtsítása: 1. Halmazállapt szerint: Szilárd Bilógiai eredetű Flyékny és nem tűzveszélyes Flyékny és tűzveszélyes Légnemű

13 Atmerőmű hulladékk csprtjai 2. Hőfejlődés szerint: Kis- és közepes aktivitású hulladék (elhanyaglható hőfejlődés) Nagy aktivitású hulladék (a hőtermelődését figyelembe kell venni) 3. Aktivitás kncentráció szerint: Kis aktivitású hulladék (10 cm-re a dózisteljesítmény 0,3 msv Közepes aktivitású hulladék Nagy aktivitású hulladék (10 cm-re a dózisteljesítmény 10 msv h ) 4. Sugárzási élettartam szerint: Rövid felezési idejű hulladékk Közepes élettartamú hulladékk Hsszú élettartamú hulladékk (T 30 év) h )

14 Atmerőmű hulladékk feldlgzása Széles és nagy területet jelent. A hulladékfeldlgzás lépései a következők: Hulladékk összegyűjtése Hulladékk beminősítése Hulladékk ideiglenes tárlása Hulladékk szállítása Hulladékk feldlgzása A feldlgztt hulladékk elszállítása A feldlgztt hulladékk átmeneti tárlása A feldlgztt hulladék végleges elhelyezése

15 Atmerőmű hulladékk feldlgzása Hulladékfeldlgzásról: A keletkezett radiaktív anyag kisebb aktivitású és általában kisebb térfgatú lesz a flyamat végén. Szilárd hulladék esetén: Tömörítés, égetés, kndicinálás (rögzítés) Üv egmasszába kev erés, üv egesítés = v itrifikáció Flyékny halmazállaptú hulladék esetén: Térfgatcsökkentés (bepárlás, égetés, lecsapatás, szűrés, incsere) Szilárdítás, bitumenezés Transzmutáció: Hsszú felezési idejű anyagk neutrnnal v aló besugárzással más elemmé alakulhatnak át Tárlók: 1980-ban EU törv ény és szabályzás. Kb. 600 év re tárlnak le fűtőanyag hulladékkat Felszín közeli (kb m mélyen) Mélységi (kb. 300 m mélyen) Két legnagybb európai hulladéktárló: L Aube (Franciarszág, 1 milló m 3 ), Drigg (Anglia, 800 ezer m 3 ) felszín közeli