Trícium ( 3 H) A trícium ( 3 H) a hidrogén hármas tömegszámú izotópja, egy protonból és két neutronból áll. Bomláskor lágy - sugárzással stabil héliummá alakul át: 3 1 H 3 He 2
A trícium koncentrációját trícium egységben (Tritium Unit) adjuk meg és TE (TU)-val jelöljük. 1 TU megfelel 1 trícium/10 18 hidrogén aránynak, azaz 1 TU az a koncentráció, amely esetben 10 18 H-ra jut 1 trícium. 1T 1TU 0.12 Bq / 10 18 H l
A kozmikus sugárzás hatására a sztratoszférában keletkezett szekunder neutronok a levegőben lévő nitrogénnel reakcióba lépnek: 14 1 N n C 7 0 6 14 1 H A kozmikus sugárzás hatására történő trícium termelési sebesség: 0,12 ± 0,04 3 H atom/cm 2 sec 12 3 1 N n 3 He 7 0 2 4 3 1 H
Trícium természetes keletkezhet úton a litoszférában is, ahol termikus neutronok lépnek magreakcióba a kőzetekben nyomokban jelenlévő lítiummal: 6 Li n He 3 2 H A magmás kőzetek összetételét és a lejátszódó folyamatok hatáskeresztmetszetét figyelembe véve, 1 km vastag, átlagos összetételű magmás kőzetben a trícium termelési sebesség: 0,001 3 H atom/cm 2 sec. 4 3 1
Az első termonukleáris magfúzión alapuló hidrogénbomba kísérleti robbantása 1952- ben, azóta a környezet trícium koncentrációja nagyságrendekkel változott. A termonukleáris magfúziós bombák robbantása során a bomba minden megatonna-egyenértékére 1-5 kg trícium keletkezik, ahol 1 g trícium aktivitása: 9600 Curie = 3,5 *10 14 Bq.
W. F. Libby (1952/53) előszőr elemzett korábbi 25 év csapadékvizeinek trícium tartalmát (T/H arányát), az USA-ban 1928-1953 között palackozott borokban. Rother (1967) - hasonló módszerrel és az adott időszakban - vizsgált német palackozott borokat. Eszerint az 1928-1953 között az észak-amerikai és az európai csapadékban a 3 H közel állandó, (3 7)*10-18 nagyságrendbe esik. A fentiek alapján az 1952 előtti magyarországi csapadék trícium tartalmát évi átlagban 5 TE (TU) értéknek tekinthetjük.
Felezési idő: 12.32 év 3500 3000 annual mean tritium content [TU] 2500 2000 1500 1000 original decayed for 2000 500 0 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 [year] Magyarországi csapadék évi átlagos trícium tartalmának idősora
1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 1950 log 10000,0 1000,0 100,0 10,0 1,0 0,1 1963 original 1952 decayed for 2000 date Magyarországi csapadék évi átlagos trícium tartalmának idősora annual mean tritium content of precipitation [TU]
Mit mutatnak az adatok? A trícium-mentes ( pre-bomb ) felszín alatti vizek védettek az utóbbi 57 év szennyezéseivel szemben. A trícium tehát előjelzője ( earlywarning ) a mezőgazdasági eredetű nitrát és peszticid szennyeződéseknek is, amelyek mennyisége a vizekben főleg az utóbbi 40-50 évben nőtt meg.
A 21/2002. sz. Miniszteri rendelet szerint azokat a felszín alatti vizeket, amelyek trícium tartalma 0,2 Bq/l (1,6 TU) alatti, védettnek tekinthető és a költséges, rendszeres mikroszennyező vizsgálatok elvégzése nem kötelező.
Vízkeveredés Idős (trícium-mentes, 5 TU) rétegvizek és tríciumos folyóvizek, talajvizek keveredése különösen mélyfekvésű területek feláramlási zónájában. pl. a Tisza Polgárinál elhanyagolható mennyiségű rétegvizet vesz fel (kis vízállás esetén is!). pl. ÉK-Mo-n a talajvíz 200-300 m mélyre áramlott és 5-10%-ban, ill. akár 30-60%- ban is keveredett a rétegvízzel.
A trícium csúcs módszer A függőleges leszivárgás sebességének ill. a talajvíz elérési időnek a számolása, ahol a talajvíz és kartszvíz trícium-mentes ( 5 TU), a tríciumos csapadék még a háromfázisú zónában van. A trícium koncentrációjának mérése az 1963-as maximum (trícium csúcs) és az 1952-es eltünés jelenlegi mélységének meghatározása. Trícium profil felvétele: - Talajnedvességben - Sekély talajvízben - Vízszintesen áramló rétegvízben
A trícium tartalom vertikális profilja A csapadék 2000 évre lebomlott trícium tartalma talajnedvességben
Függőleges leáramlás sebessége v z = h 63 /Δt 1 *v z = h 52 /Δt 2 [mm/év] Δt 1 és Δt 2 az 1963 ill. az 1952 és a mintavétel között eltelt időt
Beszivárgás és vertikális szivárgási tényező B = n o v z [mm/év] n o - effektív porozitás k z =n o v z /I z [m/nap] I z - vertikális hidraulikus gradiens
Eredmények Bátaapáti területén ásott kútban számított paraméterek: v z = 75-150 mm/év B = 5-10 mm/év n o = 0.07 (7%) Talajvíz felső 20 m-es részére: v z = 200-250 mm/év B = 40-50 mm/év, n o = 0.2 k z = (4-11)*10-3 m/nap
Eredmények Alföldi felszín közeli fúrásokban számított vertikális paraméterek: v z = 200-250 mm/év B = 40-75 mm/év n o = 0.2-0.3 k z = 1-6*10-3 m/nap
Eredmények Földtani viszonyok Rétegirányú áramlási sebesség számítása a Szigetközben:
Eredmények Rétegvíz áramlási viszonyok Lébény * Rétegirányú áramlási sebesség számítása a Szigetközben
Eredmények Rétegirányú áramlási sebesség számítása a Szigetközben: 500 m/év a Dunától induló É D É-D szelvény mentén 1996 Talaj- és rétegvizek 3 H tartalma
Eredmények Rétegvíz trícium csúcsának elmozdulása Rétegirányú áramlási sebesség számítása a Szigetközben