Izotópok migrációja kőzetekben

Hasonló dokumentumok
Izotópmigrációs vizsgálatok az IKI-ben

Nagyaktivitású nukleáris hulladékok végleges elhelyezése izotópmigráció

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR DOKTORI ISKOLA

Nagy érzékenyégű módszerek hosszú felezési idejű nehéz radioizotópok analitikájában. Vajda N., Molnár Zs., Bokori E., Groska J., Mácsik Zs., Széles É.

IV. IV. KŐZETTANI ÉS GEOKÉMIAI VÁNDORGYŰLÉS KIADVÁNYA. Orfű, szeptember A rendezvény támogatói: A rendezvény szervezői:

Izotópmigrációs vizsgálatok a Bodai Aleurolit Formáció kőzetmintáin

Nagyaktivitású radioaktív hulladék végleges elhelyezése agyagos kőzetben

Látogatás egy reprocesszáló üzemben. Nagy Péter. Hajdúszoboszló, ELFT Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam,

Effect of the different parameters to the surface roughness in freeform surface milling

Radon a felszín alatti vizekben

NUKLEÁRIS LÉTESÍTMÉNYEK LÉGNEMŰ 14C KIBOCSÁTÁSÁNAK MÉRÉSE EGYSZERŰSÍTETT LSC MÓDSZERREL

Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében

Correlation & Linear Regression in SPSS

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Correlation & Linear. Petra Petrovics.

Nukleáris hulladékkezelés. környezetvédelem

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Dr. Pintér Tamás osztályvezető

Fizikai kémiai és kolloidkémiai laboratóriumi gyakorlatok gyógyszerészhallgatók részére 2018/2019. tanév, II. félév. Név

IVÓVIZEK RADIOANALITIKAI VIZSGÁLATA

Készítette: Magyar Norbert Környezettudomány Msc I. évfolyam

SZENZOROK ÉS MIKROÁRAMKÖRÖK

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

Adszorpció erős elektrolitok vizes oldataiból

Litoszféra fő-, mikro- és nyomelemgeokémiája

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

FAMILY STRUCTURES THROUGH THE LIFE CYCLE

Vaskor Dóra Környezettan alapszakos hallgató. Témavezető: Kiss Ádám egyetemi tanár

A RADIOAKTÍV HULLADÉKKEZELÉS PROGRAMJA MAGYARORSZÁGON. Dr. Kereki Ferenc ügyvezető igazgató RHK Kft

Radonkoncentráció dinamikájának és forrásainak vizsgálata a Pál-völgyibarlangban

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

TALAJOK RÉZMEGKÖTŐ KÉPESSÉGÉNEK VIZSGÁLATA OSZLOPKÍSÉRLETEK SEGÍTSÉGÉVEL

A radioaktív hulladékokról

Influence of geogas seepage on indoor radon. István Csige Sándor Csegzi Sándor Gyila

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Kémiai fizikai alapok I. Vízminőség, vízvédelem tavasz

Bird species status and trends reporting format for the period (Annex 2)

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VEGYÉSZMÉRNÖKI ÉS BIOMÉRNÖKI KAR DOKTORI ISKOLA

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

Nukleáris energia. Radioaktiv hulladékok elhelyezése. Bárdossy György

Correlation & Linear Regression in SPSS

DECLARATION OF PERFORMANCE CPR-20-IC-040

Szalay Sándor a talaj-növény rendszerről Prof. Dr. Győri Zoltán intézetigazgató, az MTA doktora a DAB alelnöke

FELÜLETI HIBAJELENSÉGEK ELEKTRONIKUS ESZKÖZÖKBEN (NNA-P2-T2) PEJ BESZÁMOLÓ

ANYAGTECHNOLÓGIA. Betonfelületek vízzáróságát fokozó anyagok permeabilitása

Termodinamikai egyensúlyi potenciál (Nernst, Donnan). Diffúziós potenciál, Goldman-Hodgkin-Katz egyenlet.

SZEZONÁLIS LÉGKÖRI AEROSZOL SZÉNIZOTÓP ÖSSZETÉTEL VÁLTOZÁSOK DEBRECENBEN

RADIOLÓGIAI FELMÉRÉS A PAKSI ATOMERŐMŰ LESZERELÉSI TERVÉNEK AKTUALIZÁLÁSÁHOZ

KLÓR. A Cl geokémiailag: erősen illó, oldható mobilis.

Tárgyszavak: Diclofenac; gyógyszermineralizáció; szennyvíz; fotobomlás; oxidatív gyökök.

Szilárd-folyadék határfelület Erős elektrolit adszorpció. Berka Márta és Bányai István 2010/2011/II

NÉHÁNY KÜLÖNLEGES FÉMES NANOSZERKEZET ELŐÁLLÍTÁSA ELEKTROKÉMIAI LEVÁLASZTÁSSAL. Neuróhr Katalin. Témavezető: Péter László. SZFKI Fémkutatási Osztály

Anyagjellemzők változásának hatása a fúróiszap hőmérsékletére

A TERMÉSZETBEN SZÉTSZÓRÓDOTT NUKLEÁRIS ANYAGOK VIZSGÁLATA

Ásványok. Az ásványok a kőzetek építő elemei.

RADIOAKTÍV HULLADÉK; OSZTÁLYOZÁS, KEZELÉS ÉS ELHELYEZÉS. (Dr. Kanyár Béla, SE Sugárvédelmi Szolgálat)

Egy gyökérzónás nádastavas szennyvíztisztító rendszer talajának és szennyvizének elemtartalma

Transzportjelenségek

Rezervoár kőzetek gázáteresztőképességének. fotoakusztikus detektálási módszer segítségével

MÓDSZERFEJLESZTÉSEK A RADIOAKTÍV HULLADÉKOK ÉS TECHNOLÓGIAI KÖZEGEK 14 C TARTALMÁNAK MINŐSÍTÉSÉHEZ

Litoszféra fő-, mikro- és nyomelemgeokémiája

Melléklet BAZALT ANYAGÚ CSISZOLT KŐESZKÖZÖK KŐZETTANI ÉS GEOKÉMIAI VIZSGÁLATA (BALATONŐSZÖD - TEMETŐI DŰLŐ LELŐHELY)

BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMY FACULTY OF CHEMICAL AND BIOENGENEERING

Mikroszerkezet Krisztallitonként Tömbi Polikristályos Mintában

Reinforced Concrete Structures I. / Vasbetonszerkezetek I. II.

Molekulák mozgásban a kémiai kinetika a környezetben

Év Tájépítésze pályázat Wallner Krisztina. 1. Vízparti sétány kiépítése Balatonfüreden, 3 km hosszon

Geokémia gyakorlat. 1. Geokémiai adatok értelmezése: egyszerű statisztikai módszerek. Geológus szakirány (BSc) Dr. Lukács Réka

Radioaktív nyomjelzés

Gömze. szló Bánhidi. Péter. Miskolci Egyetem. és s (30) ; Fax:(46) Tel:(46) /2377. femgomze@uni. uni-miskolc.

Geotermia Expressz Mérnöki Tanácsadó Iroda Kft. Kujbus Attila ügyvezető igazgató Kezeljük helyén az EGS típusú geotermikus erőmű lehetőségeit

Városi hősziget vizsgálatok Budapest térségében az UHI nemzetközi projekt keretében. Dr. Baranka Györgyi

Hogyan szűrjük a röntgensugarat?

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

Radionuklidok meghatározása környezeti mintákban induktív csatolású plazma tömegspektrometria segítségével lehetőségek és korlátok

Radioaktív izotópok előállítása. Általános módszerek

A magyar nukleáris biztosítéki támogató program bemutatása. Stefánka Zsolt, Horváth Kristóf, Szőllősiné Földesi Erzsébet, Vincze Árpád

Pató Zsanett Környezettudomány V. évfolyam

Szakmai önéletrajz szeptember 1.- MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport Miskolci Egyetem, Anyagtudományi Intézet tudományos segédmunkatárs

MIKROELEKTRONIKAI ÉRZÉKELİK I

Készítették/Made by: Bencsik Blanka Joy Chatterjee Pánczél József. Supervisors: Gubán Dorottya Mentorok Dr. Szabó Ervin

Nagy aktivitású kutatás

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

MEDINPROT Gépidő Pályázat támogatásával elért eredmények

6. A TALAJ KÉMIAI TULAJDONSÁGAI. Dr. Varga Csaba

Ni 2+ Reakciósebesség mol. A mérés sorszáma

A standardpotenciál meghatározása a cink példáján. A galváncella működése elektrolizáló cellaként Elektródreakciók standard- és formálpotenciálja

NEHÉZFÉMEK ELTÁVOLÍTÁSA IPARI SZENNYVIZEKBŐL Modell kísérletek Cr(VI) alkalmazásával növényi hulladékokból nyert aktív szénen

1. feladat Összesen: 18 pont. 2. feladat Összesen: 9 pont

Modellvizsgálatok a természetes vizek arzénmentesítésére

Oxigén és hidrogén stabil izotópjai

Ethernet/IP címzés - gyakorlat

A radioaktív hulladékok kezelésének kérdései

A kerámiaipar struktúrája napjainkban Magyarországon

Kristályorientáció-térképezés (SEM-EBSD) opakásványok és fluidzárványaik infravörös mikroszkópos vizsgálatához

Mikropillárok plasztikus deformációja 3.

MEMBRÁNKONTAKTOR ALKALMAZÁSA AMMÓNIA IPARI SZENNYVÍZBŐL VALÓ KINYERÉSÉRE

ELTE Kémiai Intézet ( kislexikonja a vörösiszap-katasztrófával kapcsolatos fogalmak magyarázatára október 18.

RADIOAKTÍV HULLADÉKOK MINŐSÍTÉSE A PAKSI ATOMERŐMŰBEN

Átírás:

Izotópok migrációja kőzetekben Lázár Károly, MTA Izotópkutató Intézet Pontosítás: radioizotópok migrációja, kapcsolatban a nagyaktivitású radioaktív hulladékok, pl. kiégett atomerőművi fűtőelemek végleges elhelyezésével Téma indoklása: - egyrészt környezetvédelem - másrészt az izotópmigráció vizes közegben játszódik le Az előadás vázlata: 1) Általános bevezető 2) Vizsgálatok a Bodai Aleurolit Formációból származó mintákon, 3) Nemzetközi együttműködés összehasonlítás más agyagos kőzetekkel, ( kitekintés ) 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 1

Atomerőművek - 235 U Nagyaktivitású hulladékok hosszú felezési idejű izotópjai: - Hasadási termékek: pl. 99 Tc, 129 I - Neutronbefogással keletkező transzuránok: 239,240 Pu, 243 Am, 237 Np Reprocesszálás, v. ú.n. transzmutáció esetén : a transzuránok (Am, Pu) eltávolításával a τ 1/2 ~ 10 3-10 5 év szakasz is meredeken csökken, de sugárzó hulladék mindenképpen marad: ~ min. x 1000 év. 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 2

Ábrán szemléltetve: Akár hagyományos 235 U, újabb (reprocesszált), v. transzmutált fűtőanyag: mindenképpen van nagyaktivitásu hulladék (*) Változattól fűggően 10 3 10 6 év felezési idők ill. energiatartalom a hulladék -ban (*) jelenleg: első fázis szerint (Kiégett Kazetták Átmeneti Tárolója) Ormai Péter: Nemzetközi és hazai törekvések a radioaktiv hulladékok biztonságos kezelésére és elhelyezésére RHK KHT 2003 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 3

Munkahipotézis: nagyaktivitású hulladékok elhelyezése geológiai formációban 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 4

Nagyaktivitású hulladékok formációkban állandó folyamatok Hidrológia: 18 O/ 16 O izotóparányból: a víz életkora tipikus értékek (Diósberény:) néhány ezer év De: áramlásmentes esetben is van pl. (ön)diffúzió: x = (D t) 1/2 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 5

Nagyaktivitású hulladékok a fontos lejátszódó folyamatok Különböző oxidációs fokú és töltésű ionos specieszek áramlanak ill. (de)- szorbeálódnak, pl. Np (IV, V, VI): Np (V) O 2+ Np (VI) O 2 2+, NpO 2 (OH) 2,NpO 2 (OH) 3- Np (V) O 2 (OH) Np (IV) (OH) 4 1) U.i. átmeneti folyamatok ~ többszáz (!) év hőmérséklet-emelkedés: hidrotermális folyamatok nagy sugárdózis gyökök stb. tok-korrózió (Cu, Pb stb.) ph változás 5 (levegő) 11 (beton) 8 (kőzet) oxidációs potenciál változás (ox. red.) 2) Állandó folyamatok hidrológiai áramlások diffúzió 3) Egyéb: komplexképződés (huminsavak) mikoorganizmusok, baktériumok 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 6

2. Bodai Aleurolit Formáció mintáinak vizsgálata az Izotópkutató Intézetben Geological cross section of the Eastern-Western direction in the Western- Mecsek Anticline 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 7

Kőzetösszetétel, porozitás Fő összetevők: kvarc, kalcit, albit, dolomit, illit-muszkovit, hematit, klorit Porozitás: Autoradiográfia, feloldás 20 mikron ----------- 1 cm mintaszám mennyiség (%) Pixels 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 Porosity (%) 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 8

Izotópmigráció konvencionális leírás A kőzet pórusaiban szivárgó/áramló vizes közegben a szorpció visszatartja az ionokat, ezek vándorlása a közegénél lassúbb: v izotóp /v kőzetvíz = 1 / {1 + K d ρ [(1-ε)/ε]} (1) v: terjedési sebesség, K d megoszlási hányados, ρ: sürűség, ε: porozitás. K d = V L (I 0 I t ) / I t m (2) V L az oldatminta térfogata. I 0 és I t a kiinduláskor, ill. a t idő eltelte után mért beütésszám, m a minta tömege. Szokásos folyadék/minta tömegarány 5:1, v. 10:1. Szorpciós K d méréseket végeztünk, 85 Sr, 60 Co, 137 Cs és 125 I izotópokkal, K d a kationokra 100 és 1000 közötti érték, mig a I - -ra 0 körüli érték adódott. Probléma: (1) ha v kőzetvíz = 0, - nincs értelmezve, (2) nem szorbeálódó anionok milyen sebességgel terjednek? 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 9

Diffúziós állandók közvetlen mérésekből Tc, ph= 8, 99 TcO 4-10 -5 m/l, vagy H 14 CO 3 - cpm 4000 3000 2000 1000 0 0 50 100 150 200 250 14C, days ph= 8, kőzetvíz ' C ( t) ADe αal = t C V ' L 6V ' 0 cpm 1000 500 0 0 50 100 150 200 250 days D eff ~ D látszólagos (ε) 1/2 D látszólagos : ~ 10-11 m 2 /s ~ erős elektrolitok öndiffúziós állandója vizes oldatokban D eff : ~ 10-12 m 2/ s ez első (egydimenziós) közelítésben: x ~ (Dt) ½ : néhányszor 10 m / 10 5 év 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 10

Kisérletek a Bodai Aleurolit Formáció fúrómagjain Szorpciós mérések: 60 Co, 85 Sr, 137 Cs Diffúziós mérések: in situ (100 bar 50 C ( 125 I, 85 Sr) tömbi (fél-végtelen, 1 bar) áttörési (1 bar) Autoradiográfia 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 11

Nemzetközi együttműködés (EU FP6 Funmig) Albrecht / ANDRA Jelenleg vizsgált agyagos típusú kőzetek: age (Ma) depth clay content (%) organic matter (%) maximum temperature ( C) Boom 30-36 200 30-60 1-5 16 Boda 250-260 1000 30-40 ~0 150 COx 155 500 40 0.8-1.2 40 Opa 180 500 39-63 0.5-1.0 85 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 12

Meuse /Haute (URL) site Andra/Plas Location in Paris Basin Geological cross section Strata with a simple, regular geometry and no fault on a large area Callovo-Oxfordian formation as host rock : clay formation, ~ 400 m depth and 130 m thickness at URL Two main surrounding formations, Dogger and Oxfordian carbonates 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 13

Illusztráció: URL (Underground Research Laboratory) 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 14

Installations architecture Andra/Plas Single-level layout in the middle of the COX stratum Separation of packages in distinct zones (ILLW, HLW, Spent Fuel if applicable) limited interactions, management flexibility Modularity of disposal zones gradual construction and module separation for safety Access through four grouped shafts 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 15

Data base on COX properties Andra/Plas 27 deep boreholes 40 m drift at - 445 m 485 m drift at - 490 m 130 borehole from the URL drifts 1400 sensors linked to SAGD (data base) 4 km of core samples of the Callovo-Oxfordian 40000 samples (mechanic, hydraulic, pore water chemistry, solute transfer ) In situ experiments are on going : DIR (solute transfer), PAC (pore water chemistry) A large data base on Callovo-Oxfordian properties is already available 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 16

COX properties (6/6) Andra/Plas Homogeneity of diffusion properties over the whole formation Low diffusion coefficients with different behaviour for anionic and cationic elements (anionic exclusion) Values confirmed by first results of experiments carried out in the URL (DIR) with HTO, 36 Cl, 125 I, 22 Na et 134 Cs 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 17

COX properties (4/6) The different scales of characterization Andra/Plas The pore size distribution Total porosity : between 14% (upper part of COX) and 18 % Pore size distribution : few nm to 100 nm No connectivity of the largest pores (associated to bioclasts or quartz grains) Connectivity of the smallest pores (< 10-20 µm) with electrochemical bottleneck 50% of pore water is considered as bounded water 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 18

Double layer overlapping effect Goutelard / CEA C/C0 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 ψ=-160mv z + =z - =1 1 M 0.5M 0.1M 0.05M 0.01M 0 10 20 distance (A) 30 integral - 0.5 1.0 [NaCl] 1.5 0 5 10 15 20 25 30 (ANDRA, 2005) 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 19

Clay-rich materials : low permeability, high specific surface area a. b. Isolated macro-pores Inter-platelet porosity Clay grains Tactoids Micro-porosity OH 2 + O - OH O - O - O - OH O - OH 2 + OH A - M + M + A - Shear plane OHP Other grains (e.g., carbonate, quartz) Compact layer 10 µm 1 nm M + M + M + Revil/CNRS A - M + A - M + A - M + 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 20

"M"-form of the transport equations Revil/CNRS 2J d µ f J ψ = M U p H T / T 0 "M"-form D = 2J d µ f J d J = ρ f U t H J ψ U p H T / T C f φ (R ( +) + R ( ) )/2 Q V φ e(r ( +) R ( ) ) + ρ f φ ρ f F ρc υ T Q S Chimical potential Electric potential Fluid pressure Temperature Salt flux Jd Fick's law Electrophoresis Convective diffusion Soret effect urrent density J Diffusion current Ohm's law Electrofiltration Thermo-electricity arcy velocity u Osmosis Electro-osmosis Darcy's law Thermo-osmosis Heat flux H Dufour effect Peltier effect Convective flux Fourier's law 16 material properties function of 4 fundamental parameters (F, φ, CEC, Λ) 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 21

2. Determination of hydraulic conductivity of shales Différence de potentiel électrique mesurée entre deux réservoirs Revil/CNRS 1.40m δh = h 2 - h 1 Niveau d'eau -5.231 mv Keythley 2701 δψ δh 3.5 δψ (en mv) (in mv) 3 2.5 2 #512, T = 24 C δh δψ 80 60 40 20 0-20 δh (cm) Ag/AgCl Reference Ag/AgCl 1.5-240 -160-80 0 80 160 Time (in sec) Temps ( en secondes) -40 R1 Sample R2 Relaxation associé avec la diffusion de l'onde de pression Diffusion of a pressure wave Relaxation of the electrical potential Sample x 0 L Echantillon Contrat avec l'andra (Thèse de Philippe Leroy) 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 22

Összefoglalás - köszönetnyilvánítás Áramlásmentes esetben is migrálnak az ionok D eff ~ 10-12 m 2 / s (kb. nehány m / 10 5 év) Első közelítésben: elektrolitok öndiffúziós sebessége vizes oldatokban Köszönetnyilvánítás 1. Régebbi mérések: alfa-projekt 125 I, 85 Sr, 137 Cs, 60 Co Megyeri János, Riess László, Mell Péter 2. Újabb mérések: FUNMIG 99 TcO 4-, H 14 CO 3 - Megyeri János, Szarvas Tibor ( & Lakosi László) 3. Minták, együttműködés, információ Mecsekérc: Máthé Zoltán, Kovács László és... köszönöm a figyelmet 2008. szept. 10. Hidrológiai Társaság szakmai nap 23