Radon a felszín alatti vizekben

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

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.

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).

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 2,93 10 13 Bq/l illetve 7,46 10 12 Bq/l aktivitás-koncentrációnak. A természetes vizekben 1 kbq/l általában kisebb értékeket lehet mérni.

A 238 U izotóp radioaktív bomlási sora Lépés Szülőelem Felezési idő Bomlás típusa Leányele m 1 238 U 4,47 10 9 év α 234 Th 2 234 Th 24,1 nap β - 234 Pa 3 234 Pa 1,17 perc β - 234 U 4 234 U 2,44 10 5 év α 230 Th 5 230 Th 7,7 10 4 év α 226 Ra 6 226 Ra 1,62 10 3 év α 222 Rn 7 222 Rn 3,82 nap α 218 Po 8 218 Po 3,05 perc α 214 Pb 9 214 Pb 26,8 perc β - 214 Bi 10 214 Bi 19,8 perc β - 214 Po 11 214 Po 1,64 10-4 másodperc α 210 Pb 12 210 Pb 22,3 év β - 210 Bi 13 210 Bi 5,01 nap β - 210 Po 14 210 Po 138,4 nap α 206 Pb

A 235 U izotóp radioaktív bomlási sora Lépé s Szülőele m Felezési idő Bomlás típusa Leányele m 1 235 U 7,04 10 8 év α 231 Th 2 231 Th 25,52 óra β- 231 Pa 3 231 Pa 3,28 10 4 év α 227 Ac 4 227 Ac 21,77 év β- 227 Th 5 227 Th 18,72 nap α 223 Ra 6 223 Ra 11,43 nap α 219 Rn 7 219 Rn 3,96 másodperc α 215 Po 8 215 Po 1,78 10-3 másodperc α 211 Pb 9 211 Pb 36,1 perc β- 211 Bi 10 211 Bi 2,14 perc α 207 Tl 11 207 Tl 4,77 perc β- 207 Pb

A 232 Th radioaktív bomlási sora Lépés Szülőelem Felezési idő Bomlás típus a Leányelem 1 232 Th 1,4 10 10 év α 228 Ra 2 228 Ra 5,75 év β- 228 Ac 3 228 Ac 6,13 óra β- 228 Th 4 228 Th 1,913 év α 224 Ra 5 224 Ra 3,66 nap α 220 Rn 6 220 Rn 55,6 másodperc α 216 Po 7 216 Po 0,15 másodperc α 212 Pb 8 212 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 2,98 10-7 másodperc α 208 Pb 10b 208 Tl 3,053 perc β- 208 Pb

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.

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

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

C2691 98000 C2661 C2641 C2151 C2181 C2211 C2231 C2421 C2611C2091 97500 C2441 C2391 C2551 C2381 C2511 C2241 C2351 C2331 C2061 C2301 C2701 C2271 C2021 97000 C2251 Radon aktivitás Bq/l 2 to 25 25 to 50 50 to 75 615000 615500 616000

97500 C3061 C3831 C3251 C3191 C3301 C3351 C3881 C3851 C3911 C3931 C3961 97000 C3731 C3371 C3401 C3601 C3561 C3431 C3441 96500 96000 C4071 C3621 C4111 C4051C3461 C4141 618000 618500 619000 619500 620000 C3671 C3691 Radon aktivitás Bq/l 3 to 25 25 to 50 50 to 75 75 to 100 100 to 400

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

500 400 222 Rn Bq/l 300 200 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) 100 0 0 4 8 12 16 20 U µg/l A monitoring kutak vizében mért urántartalmak és 222 Rn aktivitáskoncentrációk kapcsolata

500 Üh 12 400 300 200 Üh 18 100 Üh 19 0 1997.03.01 1997.06.08 1997.09.15 1997.12.23 1998.04.01 1998.07.09 1998.10.16 1999.01.23 1999.05.02 1999.08.09 1999.11.16 2000.02.23 2000.06.01 2000.09.08 2000.12.16 2001.03.25 2001.07.02 2001.10.09 2002.01.16 2002.04.25 2002.08.02 2002.11.09 2003.02.16 2003.05.26 2003.09.02 2003.12.10 2004.03.18 2004.06.25 2004.10.02 2005.01.09 2005.04.18 2005.07.26 2005.11.02 2006.02.09 A 222 Rn időbeli változékonysága a monitoring kutakban Idő 222 Rn Bq/l

20 Gyakoriság db 16 12 8 n 109 Minimum 26,9 Maximum 1042 Átlag 218,2 Medián 163 Első negyed 94,5 Harmadik negyed 269,4 4 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 222 Rn-aktivitás Bq/l A fúrások vízmintáinak radontartalma

0.2 0.16 A vízben oldott 222 Rn és 238 U, 226 Ra aktivitás koncentrációink kapcsolata 226 Ra 238 U 238 U 226 Ra Bq/l 0.12 0.08 Üh 18 0.04 Üh 19 Üh 29 Üh 12 0 0 100 200 300 400 500 222 Rn Bq/l

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 7,5 4 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 U g/t

60 1E-004 természetes gamma µr/h neutron porozitás % 50 40 30 20 1E-005 1E-006 1E-007 transzmisszivitás m 2 /sec 10 0 1E-008 0 200 400 600 800 222 Rn Bq/l A vízben oldott radon, a természetes gamma, a neutronporozitás és a transzmisszivitás kapcsolata

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.

Köszönöm a figyelmüket.