Radioaktív elemek környezetünkben: természetes és mesterséges háttérsugárzás. Kovács Krisztina, Alkímia ma

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Radioaktív elemek környezetünkben: természetes és mesterséges háttérsugárzás. Kovács Krisztina, Alkímia ma"

Csenge Szalai
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Radioaktív elemek környezetünkben: természetes és mesterséges háttérsugárzás

2 Tartalom bevezetés, alapfogalmak természetes háttérsugárzás mesterséges háttérsugárzás összefoglalás OSJER

3 Bevezetés - a radiokémiai kezdetei 1895: Conrad Röntgen - röntgensugárzás ("X-Strahlen") 1896: az urán radioaktivitásának felfedezése 1898: Curie házaspár - polónium, rádium felfedezése és vizsgálata Becquerel, Rutherford munkássága atommag szerkezete, elemi részecskék, radioaktív átalakulások felfedezése sugárvédelem: 1920-as évektől

4 Bevezetés - elemi részecskék, nuklidok atommag, rendszám, tömegszám nuklid: adott tömegszámú és rendszámú atomfajta nuklidok jelölése: A ZX izotóp: azonos rendszámú nuklidok

5 Bevezetés - radioaktív bomlásfajták és sugárzások α-bomlás: 4 He-atommag ( 4 He 2+ ) hagyja el az atomot β + és β bomlás: pozitron/elektron keletkezik γ-sugárzás: adott energiájú γ-foton keletkezik spontán hasadás: a mag aszimmetrikus kettéhasadása (+ neutronok/ γ-foton) kisebb atommagokra aktivitás: elbomlott atomok száma / idő egysége: Bq = 1 bomlás/s fajlagos aktivitás, aktivitáskoncentráció

6 Legfontosabb dózisfogalmak Elnyelt dózis (D): D=dE/dm, SI egysége: Gy (gray) Egyenérték dózis (H T ): H T =w R D T,R w R = súlytényező; D T,R = T szövetben, R sugárzásból eredő elnyelt dózis; egysége: Sv (sievert) Effektív dózis (E): E = T w T H T w T =szöveti súlytényező; egysége: Sv

7 Dózis-hatás összefüggések A biológiai hatások alapja az ionizáció. LNT modell (Linear-no-treshhold) Mi a "kis dózis"? (200 msv, 10mSv, 20% találat)

8 A lakosság sugárterhelése természetes kozmikus természetes radioaktív izotópok mesterséges orvosi atomfegyver kísérletek nukleáris létesítmények külső belső

9 A lakosság természetes sugárterhelése

10 Kozmikus sugárterhelés galaktikus kozmikus sugárzás szoláris sugárzások kozmikus eredetű izotópok: 3 H - T 1/2 =12,3 év 14 C - T 1/2 =5730 év 7 Be - T 1/2 =53,28 nap [Polar VIS Earth (J. B. Sigwarth) and IMAGE WIC (S. B. Mende)]

11 Kozmikus sugárterhelés Átlagos effektív dózisteljesítmény: ionizáló sugárzásból: 280 μsv/év neutronoktól: 100 μsv/év kozmikus eredetű izotópok belélegzése és fogyasztása: 10 μsv/év Repülőgép/űrhajó Európa - É-Amerika repülőút μsv effektív dózis űrséta, 3-5 óra alatt 0,3-0,4 mgy elnyelt dózis

12 Természetes radioaktív izotópok - külső/belső sugárzás Hosszú felezési idejű izotópok, melyek a Föld keletkezése óta jelen vannak. Legfontosabb nuklidok: 40 K, 238 U, 232 Th + bomlási sor elemei

14 40 K T 1/2 =1, év 0,0117% gyakoriság külső (kőzet, tengervíz) és belső (élő szervezetek) sugárterhelés napi ~3 g fogyasztása átlagos aktivitás koncentráció felnőttekben 55Bq/kg; átlagos eff. dózis 170 μsv/év ~ 0,5 g K ~ 15 Bq konverziós faktorok alapján: ~ 0,078 μsv elhanyagolható!

15 238 U bomlási sora 238 U α 234m β Th 234m β Pa 234 U α 230 Th 4, év 24,1 nap 1,17 perc 2, év 7, év α 226 Ra α 222 Rn α 218 Po α β 214 Pb 214 Bi 1602 év 3,824 nap 3,05 perc 26,8 perc 19,8 perc 214 Po α 210 Pb β 210 β Bi 210 Po α 206 Pb 162 μs 22,3 év 5,012 nap 138,38 nap STABIL

16 232 Th bomlási sora 232 Th α 228 β Ra 228m β Ac 228 Th α 224 Ra 1, év 5,75 év 6,13 óra 1,91 év 3,64 nap α 220 Ra α 216 Po α 212 Pb α 212 Bi 55,3 s 0,15 s 10,6 óra 60,6 perc α β 208 Tl 212 Po 138,38 nap 0,30 μs β 206 Pb α

17 Radioaktív izotóp koncentrációk, sugárterhelés Építőanyagok és a talaj természetes radioaktív izotóp koncentrációjának átlagértékai (Bq/kg): beton tégla talaj 40 K K Ra U bomlási sor Th Th bomlási sor 45 ez ~ 60 ngy/h dózisteljesítmény (létezik ngy/h!) csapadék esetén bomlástermékek kimosódása! épületben ~1,4x nagyobb dózisteljesítmény összesen: 0,07+0,41=0,48 msv/év (külső) 210 Pb, 210 Po -0,006 msv/év (belső)

18 Radon: 222 Rn és 220 Rn 226 Ra/ 224 Ra α-bomlásakor keletkeznek emanáció/exhaláció talajgáz/légkör probléma: épületekben való feldúsulás (altalaj, építőanyagok, külső levegő) beáramlás: ~50 Bqm -3 h -1 átlagkoncentráció: 220 Rn Bq/m Rn 220 Rn 1,0 msv + 0,095 msv + 0,091 msv / év 222 Rn - 40 Bq/m 3

20 A sugárzás forrása Kozmikus sugárzás Ionizáló összetevő Neutron összetevő Kozmogén izotópok Összesen: Természetes izotópok külső sugárzása Szabadban Épületben Összesen: Természetes izotópok belégzése Urán és tórium sor 222 Rn és 220 Rn Összesen: Természetes izotópok fogyasztása 40 K Urán és tórium sor Összesen: Évi effektív dózis (msv) átlag Tipikus tartomány 0,28 0,10 0,01 0,39 0,3-1,0 0,07 0,41 0,48 0,3-0,6 0,006 1,25 1,26 0,2-10 0,17 0,12 0,29 Természetes eredetű összesen 2,4 1-10

21 A lakosság mesterséges eredetű sugárterhelése

22 Orvosi diagnosztika átlagosan +0,6 msv többlet (terápia nélkül) Radioizotópos diagnosztika: 99m Tc, 18 F, 11 C, 13 N jelzett vegyületek

23 Atomfegyver kísérletek nuclear weapon test site in Nevada, 1951

25 A globális kihullás okozta dózisterhelés magasság/időjárási viszonyok/környező anyagok kísérletek idején külső dózisterhelés: 95 Zr, 95 Nb, 106 Ru, 54 Mn, 144 Ce (50+25 % lokális + regionális) kísérletek idején lenyelés útján belső dózisterhelés: 131 I, 140 Ba, 89 Sr 1960-as évek után külső és belső dózisterhelés: 137 Cs és 90 Sr (szervezetből lassan ürül) levegőbeli koncentráció 1985 után elhanyagolható 14 C és 3 H: maximum között, 14 C a mai napig érezteti hatását ÖSSZEGEZVE : 1963-ban 110 μsv/év; ma 5 μsv/év

26 Nukleáris létesítmények Teljes ciklus: uránérc bányászata, dúsítás, fűtőelem kazetták gyártása, atomreaktorok energiatermelése, kiégett fűtőelemek újrafeldolgozása, tárolása, végleges elhelyezése. Globális hatást a környezetben könnyen terjedő, hosszú felezési idejű radioaktív izotópok okoznak. Izotóp: 14 C(5730 év) ~5 nsv/fő 3 H(12,3 év) ~1 nsv/fő 85 Kr(10,7 év) ~8-16 nsv/fő 129 I(1, év) ~1 nsv/fő Éves effektív dózis világátlaga: teljes világ átlag: ~0,02 μsv/év

27 Csernobili baleset következményei Baleset: Legfontosabb izotópok: illékony - 85 Kr, 133 Xe, 131 I, 137 Cs kevésbé illékony Ce, 95 Zr Baleset utáni év során É-Európában: ~0,05-0,5 msv egésztest-dózis Magyarországon többletdózis: 0,23 msv külső és 0,09 msv belső effektív egyenérték dózis (egész életében)

29 A talaj 137 Cs szennyezettsége

30 Éves egyéni effektív dózis (msv) Tipikus terjedelem Megjegyzés Természetes 2, Magasság, geológiai környezet! Orvosi diagnosztika 0,6 0,03-20 Egészségügyi ellátás színvonala Atomfegyver kísérletek 0, : 0,11 Teszterületeken >1mSv! Csernobili baleset 0,002 (globálisan) 1986: 0,04 Likvidátorok: 150 msv! Nukleáris üzemanyagciklus 0,00002 (globálisan) É-i féltekén 2-3x Kritikus csoportban: 0,02-0,04mSv. Uránbányák! Teljes mesterséges ~0, ORVOSI sugárterhelés! Balesetek helyszíne!

31 Hazai mérőállomások Országos Sugárzásfigyelő Jelző és Ellenőrző Rendszer : (OSJER)

34 Irodalomjegyzék, források Fehér István, Deme Sándor: Sugárvédelem Fizikai Szemle 2006/ o (Csernobili katasztrófa)

35 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

A természetes és mesterséges sugárterhelés forrásai, szintjei. Salik Ádám

A természetes és mesterséges sugárterhelés forrásai, szintjei. Salik Ádám A természetes és mesterséges sugárterhelés forrásai Természetes eredetű Kozmikus sugárzás (szoláris, galaktikus) Kozmogén radioaktív