Radioizotópok az üzemanyagban



Hasonló dokumentumok
15/2001. (VI. 6.) KöM rendelet. az atomenergia alkalmazása során a levegbe és vízbe történ radioaktív kibocsátásokról és azok ellenrzésérl

Könnyűfém és szuperötvözetek

A Paksi Atomerőműből származó kiégett üzemanyag hasznosítási lehetőségei

Atomreaktorok üzemtana. Az üzemelő és leállított reaktor, mint sugárforrás

Radioizotópok az üzemanyagban és a hőtıvízben. Atomerımővek BMETE80AE05 Radioizotópok az... 1

1 modul 2. lecke: Nikkel alapú szuperötvözetek

RÖNTGEN-FLUORESZCENCIA ANALÍZIS


9. A felhagyás környezeti következményei (Az atomerőmű leszerelése)

XLVI. Irinyi János Középiskolai Kémiaverseny február 6. * Iskolai forduló I.a, I.b és III. kategória

Kémiai fizikai alapok I. Vízminőség, vízvédelem tavasz

1.ábra A kadmium felhasználási területei

Korrózióálló acélok zománcozása Barta Emil, Lampart Vegyipari Gépgyár Rt. 8. MZE konferencia, Szeged, 1996

Atomreaktorok korróziós transzportfolyamatainak vizsgálata a primerköri hőhordozóból vett minták elemzésével

Vas és szén. Anyagismeret, anyagkivála sztás. Acél jellemzıi. Egyéb alkotók: ötvözı vagy szennyezı?

Az elemeket 3 csoportba osztjuk: Félfémek vagy átmeneti fémek nemfémek. fémek

Nyomottvizes atomerımővek primerköri vízüzeme

Izotópkutató Intézet, MTA

Villamos tulajdonságok

CÉLOK ÉS FORRÁSOK (2008)

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok. BME Anyagtudomány és Technológia Tsz.




Nagyteljesítményű elemanalitikai, nyomelemanalitikai módszerek

Szigetelők Félvezetők Vezetők

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

A vas-oxidok redukciós folyamatainak termodinamikája

1. táblázat. Szórt bevonatokhoz használható fémek és kerámiaanyagok jellemzői

DUNAÚJVÁROSI FŐISKOLA ANYAGTUDOMÁNYI ÉS GÉPÉSZETI INTÉZET. Gyártástechnológia. Dr. Palotás Béla

Kerámiák és kompozitok (gyakorlati elokész

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály A változat

1. Atomspektroszkópia

EGÉSZTESTSZÁMLÁLÁS. Mérésleírás Nukleáris környezetvédelem gyakorlat környezetmérnök hallgatók számára

Bepárlás. Vegyipari és biomérnöki műveletek segédanyag Simándi Béla, Székely Edit BME, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

A föld belső szerkezete. Kőzetlemezek - lemeztektonika

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Elemanalitika hidegneutronokkal

Oktatási segédlet REZGÉSCSILLAPÍTÁS. Dr. Jármai Károly, Dr. Farkas József. Miskolci Egyetem

Környezetgazdálkodás ban gépészmérnöki diplomát szerzett Dr. Horváth Márk ben ő lett az első Fizikai Nobel-díj tulajdonosa.

NE FELEJTSÉTEK EL BEÍRNI AZ EREDMÉNYEKET A KIJELÖLT HELYEKRE! A feladatok megoldásához szükséges kerekített értékek a következők:

Detektorfejlesztés a késő neutron kibocsájtás jelenségének szisztematikus vizsgálatához. Kiss Gábor MTA Atomki és RIKEN Nishina Center

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály C változat

Orvosi implantátumok anyagai

I. ANALITIKAI ADATOK MEGADÁSA, KONVERZIÓK

Paksi Atomerőmű üzemidő hosszabbítása. Meghatározások

AZ MFGI LABORATÓRIUMÁNAK VIZSGÁLATI ÁRAI

Tanulói munkafüzet. FIZIKA 10. évfolyam 2015.

Anyagfelvitellel járó felületi technológiák 2. rész

0,25 NTU Szín MSZ EN ISO 7887:1998; MSZ 448-2:1967 -

NYÍREGYHÁZI FŐISKOLA NYÍREGYHÁZA A NYÍREGYHÁZI FŐISKOLA FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉSI ELVI STRATÉGIÁJA

Fémes szerkezeti anyagok

Hasadási és korróziós termékek adszorpciója atomerımővek primerköri szerkezeti anyagain

Folyékony radioaktív hulladék kezelése CANDU típusú atomerőműben

a NAT /2008 számú akkreditálási ügyirathoz

Különböző fényforrások (UV,VIS, IR) működési alapjai, legújabb fejlesztések

Mérnöki anyagok NGB_AJ001_1

Sindely Dániel Sindely László: Atommag modellek és szimmetriáik 325

Előtétszó Jele Szorzó milli m 10-3 mikro 10-6 nano n 10-9 piko p femto f atto a 10-18

9. Radioaktív sugárzás mérése Geiger-Müller-csővel. Preparátum helyének meghatározása. Aktivitás mérés.

19. Az elektron fajlagos töltése

Az atomerımővi kiégett üzemanyag hosszú felezési idejő komponenseinek transzmutációja

Terresztris ökológia Simon Edina szeptember 25. Szennyezések I. Szennyezések II. Szennyezések forrásai

RADIOAKTÍV HULLADÉKOK MINŐSÍTÉSE A PAKSI ATOMERŐMŰBEN

MŰANYAGOK TULAJDONSÁGAI

Képalkotás a pásztázó elektronmikroszkóppal

Klasszikus analitikai módszerek:

NEUTRON-DETEKTOROK VIZSGÁLATA. Mérési útmutató BME NTI 1997

Az elektronpályák feltöltődési sorrendje

Jellemző redoxi reakciók:

FOTÓKATALIZÁTOROS LEVEGİTISZTÍTÓ MODELL AP-3

Nemzeti Akkreditáló Testület. RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAT /2014 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

SE Bővített fokozatú sugárvédelmi tanfolyam, 2005 márc IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK DOZIMETRIÁJA. (Dr. Kanyár Béla, SE Sugárvédelmi Szolgálat)

Tárgyszavak: öntött poliamid; prototípus; kis sorozatok gyártása; NylonMold eljárás; Forma1 modell; K2004; vízmelegítő fűtőblokkja; új PA-típusok.

Javító és felrakó hegesztés

3 He ionokat pedig elektron-sokszorozóval számlálja. A héliummérést ismert mennyiségű

FÖLDMŰVELÉSTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

SiC kerámiák. (Sziliciumkarbid)

1. A neutronvisszaszórási hatáskeresztmetszet

Általános felhívások DIN EN szerinti szélellenállási- és teljesít képességi osztályok nova el tétred nyök standard színekben...

2. A MIKROBÁK ÉS SZAPORÍTÁSUK

EXAMENUL DE BACALAUREAT

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék VARJU EVELIN

atmocraft VK 654/9 1654/9 HU; PL

9. Hét. Műszeres analitika Folyadékkromatográfia Ionkromatográfia Gélkromatográfia Affinitás kromatográfia Gázkromatográfia. Dr.

SAVARIAI ISEUM TERÜLETÉN ELŐKERÜLT EGYIPTOMI KÉK PIGMENT LABDACSOK ÉS FESTÉKMARADVÁNYOK OPTIKAI MIKROSZKÓPOS VIZSGÁLATA HARSÁNYI ESZTER

Készítette: Dominik Adrian (ELTE TTK Környezettan Bsc) Témavazető: Dr. Kiss Ádám

Épületgépészeti csőanyagok kiválasztási szempontjai és szereléstechnikája. Épületgépészeti kivitelezési ismeretek szeptember 6.

Első magreakciók. Targetmag

A kvantumfolyadékok csodái a szuperfolyékony hélium Sasvári László ELTE Fizikai Intézet Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Fukusima: mi történt és mi várható? Kulacsy Katalin MTA KFKI Atomenergia Kutatóintézet

BWT Hungária Kft., 2040 Budaörs, Keleti u. 7. Műszaki iroda, bemutatóterem, raktár 2040 Budaörs, Keleti u. 7. Tel.: 23/ Fax: 23/

Apollo ORBIS termékcsalád Kielégíti az MSZ EN 54-5,7 szabvány előírásait. Optikai füstérzékelő. Műszaki adatok. Típusjel: OPX APO

LEVEGÕTISZTASÁG-VÉDELEM

REOLÓGIA, A KÖLCSÖNHATÁSOK ÖSSZESSÉGE

MEGMUNKÁLÁSI TECHNOLÓGIÁK AJ005_2 FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMOK, SZERSZÁM- ÉS SEGÉDANYAGOK


Prompt-gamma aktivációs analitika. Révay Zsolt

Bemutatkozás, a tárgy bemutatása, követelmények. Munkavédelmi tájékoztatás.

1.8. Ellenőrző kérdések megoldásai

Átírás:

Tartalomjegyzék Radioizotópok az üzemanyagban 1. Radioizotópok friss üzemanyagban 2. Radioizotópok besugárzott üzemanyagban 2.1. Hasadási termékek 2.2. Transzurán elemek 3. Az üzemanyag szerkezetének alakulása (a rim réteg, győrős szerkezet, gázbuborékok) Radioizotópok kémiai formái és viselkedése 3.1. Az üzemanyag pasztillában 3.2. A burkolat alatti résben 3.3. A burkolatban 1. A friss üzemanyag elemösszetétele 2. A kiégett üzemanyag elemösszetétele Aktinidák elemösszetétele g/kg HM 232U 234U 235U 236U 238U 238Pu 239Pu 240Pu 241Pu Term.U 0,06 7,2 992,8 3,5%235U 0,4 35 965 3,1% MOX 0,05 6,8 949 0,6 27,5 10,7 3,5 3,8% repr. U 0,00001 0,7 38 10 951 4% 235 U MOX

4% 235 U 3. Az üzemanyag szerkezetének alakulása a kiégés során Változik: kémiai összetétel, radiokémiai összetétel, kristályszerkezet, fajlagos felület, porozitás, szemcseméret, sőrőség Elemzési módszerek: gázmintavétel - MS gamma scanning/pásztázás autoradiográfia - eloszlásvizsgálat mintavétel roncsolásmentes elemzés (MS, gammasp., X mikroanalízis, SIMS, Auger sp., stb) roncsolásos elemzés (MS, alfasp.) A hasadási termékek mennyisége a kiégéssel kb. lineárisan nı (5% 50MWd/kg-nál) Repedések a pasztillában FE és pasztilla szerkezet Axiális izotópeloszlás rúd mentén PWR: gammapásztázás egyenletes eloszlás, távtartóknál, pasztillahatáron akt. csökkenés BWR: aktivitáscsökkenés a rúd mentén a szabályozórudak helyzetének megfelelıen Hasadási termékek elemösszetétele Axiális izotópeloszlás a főtıelem rúd mentén PWR BWR Pasztilla szerkezet, radiális izotópeloszlás repedések rim réteg a pasztilla peremén (kis kristályok, zárványok, gáz), beljebb győrős elrendezıdés (eredeti szerkezet), középen nagy gázbuborékok a szemcsehatárokon MOX: MOX agglomerátum az UO 2 -ben, középen oldva Pu felhalmozódás a rim-ben (Pu keletkezés epiterm n hatására) FP migráció termikus gradiens hatására ( t=1000-1500oc) Rim-ben nagyobb Zr, Nd, Cs konc. és kisebb nemesgáz konc.

Kristályszerkezet átalakulása: A képzıdött izotópok (FP, AP) forró atomok (recoil), melyek termalizálódnak. A FP átlagos úthossza: 10 µm, egyik cellából átjuthat másikba. Elhelyezkedésük: - a cellarácsban szabályosan (elhasadt U helyén v. az üres pozícióban), - intersticiálisan hibahely keletkezése révén, - kivált fázisban v. szemcse határfelületén. új fázis is képzıdik: - keramikus fázis: U, Pu, Ba, Sr, Cs, Zr, Mo, Ln akkor képzıdik, amikor a FP mennyisége nagyobb az oldhatóságánál az UO 2 -ben - fémes fázis: Mo, Tc, Ru, Rh, Pd kicsi szemcsék (1um) Még nagy kiégésnél is van elég hely a FP-k számára, ha az atomsugár megfelelı mérető. Jelentısen eltérı atom ill. ionmérető FP-k:Kr, Xe, Rb, Cs és Rb+, Cs+, I-, I.) FP csoportosítása az UO2 kristályrácsban való elhelyezkedése alapján Tipikus kristályforma UO2-ben Nem kristályos: nemesgázok és illékony FP (Kr, Xe, Br, I) Az UO 2 -ban oldott FP (rácsban) (Ln, Y ) Fémes fázist képezı FP (Ru, Rh, Pd) Oxid fázisként kiváló FP (Rb, Cs, Sr, Ba, Zr, Nb, Mo) A viselkedés koncentráció függı is. FP-ek eloszlása az üa-ban inhomogén lehet. Az inhomogenitás okai: - A rim rétegbıl a recoil energia hatására kilökıdnek forró FP-ek (hatótávolságuk 5-10 um) - Migráció az üa-ban a termikus gradiens miatt - Nagy FP koncentrációknál több FP csapódik ki az UO 2 mátrixból. Összefoglalva, tehát azok a FP-k nem szivárognak az üa-ból, amelyeknek - A kristályrácsba illeszkedı a mérete, - Viszonylag nagy a töltése. Azok viszont jelentısen szivárognak, melyeknek - Nincs töltésük, vagy kicsi az ion töltése, - Az atomok, ionok mérete túl nagy a rácshoz képest, - Koncentrációjuk nagy (nagy kiégés következtében). Radionuklidok viselkedése az üzemanyagban Hasadási nemesgázok Kr, Xe Csak fizikai tulajdonságok: diffúzió, migráció Össz FP 15t%-a Pl. 1 FE rúdban 1,5 kg UO 2, 26MWd/kg: 6,5g Kr+Xe, 1100 ncm 3, ennek 90%-a Xe Nagy atomok, kis oldhatóság UO 2 -ben gázbuborékok cellában és szemcsehatáron, Migráció a pasztillában radiális irányban: (- sztochasztikus, csak t>1500 o C, egyébként:) - termikus gradiens hatására fıleg nagyobb hıtelj. esetén (430W/cm): a pasztilla széle felé nı a konc. - migráció a szemcse belsejébıl a gáztérbe a repedéseken át fı paraméter a lin. hıtelj. Ill. a hım.: <200W/cm:1% 200<p<250W/cm: 4-10% (kiégés függı is) tranziens hım. emelkedés: szivárgás nı a plénumban kevesebb a rövid T1/2 izotóp Diffúzió nı az O:U arány növekedésével: 4 nagyságrendet, ha O:U nı 1,997 2,02 ez történik lyukadásnál

Halogének és alkáli fémek Illékony FP: I, Cs (Br, Rb) UO2,00-ban együtt mozog a Cs+ és a I- OU2+x-ben a I- I(0) oxidáció miatt I 2 gyorsabban migrál mint a Cs hım. és kiégés növelésével nı a I és Cs szivárgás a pasztillából - kezdeti gyors migráció a szemcsefelületekrıl - további lassabb migráció a szemcsék belsejébıl Ha <200W/cm és <35MWd/kg: nincs radiális Cs és I migrálás Ha >350W/cm: jelentıs Cs és I koncentráció növekedés a perem felé utóbbi oka lehet a migrálás vagy a nagyobb hasadási sebesség a rim-ben (több Pu) 134Cs másként viselkedik, mert Xe-ként migrál, majd a stabil Cs aktiválódik (a peremnél ez kevésbé jelentıs) Magasabb oxidációs állapotú hasadási termékek Nincs termikus migráció! Alkáli földfémek, földfémek, lantanidák Stabil oxidok, kettıs oxidok UO 2 -vel, BaO nem oldódik UO 2 -ben, SrO oldódik UO 2 -ben Könnyő platina fémek Ru, Rh, Pd Elemi fémek, fémes kiválás Mo/MoO 2 arány változása az UO 2 sztöchiometriájával Te: Komplex viselkedés: fémes kiválásban, oxid kiválásban, atomi formában az UO2-ben Zr: egyenletes eloszlásban Zr(IV)-ként Tc: fémként UO 2 -ben, TcO 2 -ként UO 2+x -ben Transzurán izotópok A rim rétegben dúsul a Pu és a belıle képzıdı aktinidák. 239 Pu epitermikus neutronok rezonanciabaszorpciójában képzıdik 238 U(n,γ) 239 U 239 Np 239 Pu 239 U forró atom:e kin =52 ev U-O kötés E-ja=7,9eV, így kötésfelhasadás Termodinamikailag stabil kettıs oxidok képzıdnek: NpO 2, PuO 2, Melyek gyakorlatilag az eredeti helyükön maradnak. Transzuránok termikus migrációja nem jelentıs. Visszalökıdés révén aktinidák kerülhetnek a résbe, de ez nem jelentıs.

Trícium és 14C 3 H: Terner hasadásban keletkezik 0,01% hozammal. Ép burkolaton át a hőtıvízbe kerülhet. Nagyobb lineáris hıteljesítmény esetében nagyobb hányad jut ki az üzemanyagból a Zr burkolatba: ha <600W/cm, akkor 20-80% 3 H marad az üzemanyagban Migráció termikus gradiens hatására: relatíve lassú 14C: 17 O(n,α) 14 C, 14 N(n,p) 14 C, terner hasadás (y=0,00017%), 13 C(n,γ) 14 C Az elsı 2 forrás egyforma jelentıségő. Nincs migráció. Kémiai formája? Radioizotópok kémiai formái és viselkedése a résben Radioizotópok eredete a résben: - recoil hatásra a FP izotópok a résbe lökıdnek: ez a döntı! I és Cs: burkolat belsı felületén kb. a mérlegnek a 0,5% van ha >300W/cm (pl. tranziens alatt), akkor a rés inventár 15%-nál több lehet - knock-out hatásra a FP izotópok az U-t a résbe lökik (rövid T1/2 mellett elhanyagolható - diffúzió termikus gradiens hatására: ez csak nemesgázoknál jelentıs: kb. 1% a mérlegnek A kémiai formákat az O 2 potenciál a résben határozza meg. A Cs és a I többsége a Zr burkolat belsı felületén van, recoil részként. Mennyiségét tekintve, mintegy 10 több Cs van a résben, mint I. Lehet CsI is. Kevés 3 H is van a gázban, a résben, fıleg HTO-ként. 14 C nincs a gáztérben. Radioizotópok kémiai formái és viselkedése a burkolatban A burkolat jellemzıi: 290-320 kg Zr ötvözet/t HM Belsı felületen vékony (25um) Zr oxid réteg: oxigén az UO 2 -bıl származik, tartalmaz visszalökött FP-okat. Külsı felületen vastagabb oxid réteg: Zr+H 2 O reakció PWR: max. 60-100 um a fölsı harmadon BWR: néhány um (+lokálisan 100 um réteg) ezen lehetnek az erısen és gyengén kötött korróziós lerakódások Radioizotópok a burkolatban: Zirkaloyból: 95 Zr( 95 Nb): 500 MBq/g 124 Sn(n,γ) 125 Sn 125 Sb: 5MBq/g 60 Co: Zr nyomszennyezıjébıl: 1-15 MBq/g U szennyezıbıl: 239 Pu: 20-100 Bq/g recoil FP részek az üzemanyagból: csökkenı koncentrációprofillal 85 Kr: speciális profillal 14 C: kémiai formája ismeretlen, nem migrál, crudban halmozódik 3 H: 50-60%-a a hasadvány 3 H-nak a Zr ötvözetben van radiális 3 H eloszlás homogén kémiai formája: ZrH x, mely keletkezhetett HTO és Zr reakciójában, ill. HTO radiolízisével Az acélburkolat átengedi a 3 H-ot, a Zr visszatartja Inaktív komponens: H 2 O + Zr H 2 + ZrO x, H 2 /Zr: 100-500 ppm Radioizotópok a zóna egyéb szerkezeti anyagaiban Nem általánosítható, egyediek a szerkezeti anyagok, változik a fluxus. Távtartók: PWR/BWR: 30-40 MWd/kg Inconel: MBq/g Zircaloy: MBq/g 55 Fe 1000-3000 100 63 Ni 1000-3000 60 Co 1000-3000 59 Ni 54 Mn 94 Nb 4 125 Sb 100 Kazettavég: rm.acél 60 Co 300-500 51 Cr 100 Egyéb: zónatartó kosár, tartály, neutronforrás( 124 Sb), szabályozórudak( 110m Ag, B 3 H) általában acél, rm.acél burkolat és ennek az aktiválási termékei