Radioaktív hulladékok (Fizikus B.Sc.) Radioaktívhulladék gazdálkodás (Gépész - energetikus B. Sc.) 1. A vonatkozó sugárvédelmi ismeretek rövid összefoglalása 2. A radioaktív hulladék definíciói, a hulladékokra vonatkozó szabályozás 3. Radioaktív hulladékok típusai, keletkezésük, vizsgálati módszereik 4. Radioaktív hulladékok feldolgozása (Waste management) 1
Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása Sugárvédelem az ionizáló sugárzások hatásának kizárása, illetve minimalizálása. 3 alapelv: 2 további irányelv: Indokoltság Optimálás Korlátozás * ha a kis dózisokat korlátozzuk, ezzel a nagy dózist kizárjuk * a természetes dózis nem korlátozható Külsı sugárterhelés: kismérető vagy kiterjedt forrásoktól Belsı sugárterhelés: radioaktív anyag inkorporációja (belégzése, lenyelése) Sugárzás kártétele: determinisztikus (nagy dózis által nekrózis) sztochasztikus (bármely dózis által tumor kialakulásának kockázata) 2
Dózisfogalmak de D = Elnyelt dózis [1 Gy = 1 J/kg] dm Egyenérték dózis [1 Sv=1 Gy biológiai hatása] a sugárzás sztochasztikus hatására = D Effektív dózis E = H w H E = H w R az egyes szöveteket ért egyenértékdózis súlyozott összege Lekötött dózis: több éven keresztül kifejtett dózisok összege Kollektív dózis: azonos forrásból egy embercsoport tagjait ért dózisok összege T T T 3
Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása Kockázat m=5*10-2 /S v Dózis Lineáris, küszöb nélküli függvénykapcsolat az effektív dózis és a természetest meghaladó többletdózis által okozott kockázat között a szabályozás alapja. 4
Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása Dóziskorlátozás: DL immissziós korlát foglalkozási korlát: 20 msv/év (5 év átlagaként) lakossági korlát: 1 msv/év DC - emissziós korlát = dózismegszorítás (fiktív személy dózisa) Magyarországon: kiemelt létesítmény: lakosságra 0,1 0,01 msv/év, egyéb létesítmény: 0,03 msv/év ΣDC nem értelmezhetı DC < DL A radioaktív hulladék hatására milyen korlátozás vonatkozik? - mőködı hulladék-feldolgozó, le nem zárt lerakó: DC - felszabadított hulladék, lezárt lerakó: egyedi határérték vagy az elhanyagolható dózis = 10 µsv/év 5
Radioaktív hulladékok definíciói, Nemzetközi ajánlások: szabályozás IAEA: Classification of Radioactive Waste for protecting people and the environment No. GSG-1 General Safety Guide EU: Radiation Protection kiadványok 2011. VI. 27. az EU Tanácsa elfogadta, hogy lehetséges radioaktív hulladék exportja - visszavételi garanciával eladott zárt forrásokra - kutatóreaktorok kiégett főtıelemeire - ha az EU-kívüli befogadó állam hulladékkezelési biztonsága normaszerő és a tárolónak van hatósági engedélye 6
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Radioaktív hulladék: további felhasználásra nem szánt, emberi tevékenység (ionizáló sugárzás alkalmazása) eredményeképpen létrejött radioaktív anyag. A hatályos magyarországi jogi szabályozás: 1996. CXVI. tv. ( Atomtörvény általános szabályozás a nukleáris és sugaras létesítményekrıl, felhatalmazás a sugárvédelem és a hulladékok ügyének szabályozására, anyagi alapok megteremtése) (új verzió: 2011. LXXXVII. törvény) 16/2000. EüM rendelet (foglalkozási és lakossági sugárvédelem) 47/2003. ESzCsM rendelet (radioaktív hulladékok) MSZ 14344/1,2 1989, 2004. (radioaktív hulladékok) 24/1997. kormányrendelet és 23/1997. NM rendelet (mentességi szintek) 118/2011. kormányrendelet: új Nukleáris Biztonsági Szabályzatok 7
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Radioaktív hulladék keletkezése - folyamatos üzemi kibocsátás (légnemő, folyékony) a létesítmény dózismegszorításából származtatott kibocsátási korlátnál kisebb mennyiségek, kezelés: nincs vagy üzemszerő, folyamatos - helyben maradó üzemi hulladékok a kezelés üzemszerő, szakaszos, elszállítás idıszakonként a végleges lerakóba. - baleseti (rövid ideig tartó) kibocsátás és történelmi hulladék a kezelés eseti, szakaszos, része a környezeti helyreállítás (remediation) folyamatának - leszerelési hulladékok a létesítmény lebontása során keletkezı, fel nem szabadítható anyagok, kezelésük szakaszos, elhelyezés átmeneti, majd végleges lerakóban. 8
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás IAEA = International Atomic Energy Agency (NAÜ) Kiadás éve:1994. Mentesség = EXEMPTION Sugárvédelmi intézkedést nem igénylı anyag Osztályozás alapja az aktivitás-koncentráció 9
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Új ajánlások: Safety Series #115 (1996) International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources Felszabadítás = CLEARANCE, de a mentességgel azonos szintek Osztályozás alapja az okozható dózissal arányos mennyiség 2010: Draft Safety Requirements DS379 Eltérı mentességi és felszabadítási szintek 10
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Elhanyagolható dózis: H i 10-30 µsv/év Mentességi szint: (Exemption) egy sugárforrás, illetve egy adott radioaktív koncentrációval jellemzett anyag mentes a sugárvédelmi szabályozás alól, ha a legkedvezıtlenebb forgatókönyv mellett sem okoz H i -nél nagyobb dózist (foglalkozási vagy lakossági helyzetben). [Bq], [Bq/kg]= MEAK Felszabadítási szint: (Clearance) egy korábban sugárvédelmi szabályozás alá tartozó anyag kivonható a szabályzás alól (lakossági helyzetben.) [Bq/kg], [Bq/m 2 ] Hasonlóság: kapcsolat H i -vel. Eltérés: forgatókönyv 11
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás A mentesség és a felszabadítás fogalmai [részben még] nem válnak szét a szabályozásban. Nincsenek külön szintek, a mentesség a magyarországi osztályozás alapja 47/2003. sz. ESzCsM-rendelet, 14344/1-2004. sz. szabvány. A felszabadításhoz rendelt effektív dózis 30 µsv/év! S (=HI hazard index =WI waste index ) veszélyességi mutató MEAK: Mentességi aktivitás-koncentráció [Bq/kg])!!! AK: aktivitás-koncentráció [Bq/kg] i: a hulladékcsomag radioizotópjai Kis aktivitású hulladék (LLW) 1 < S < 1000 Közepes akt. h. (ILW) 10 3 < S <10 6 Nagy akt. h. (HLW) S > 10 6, hıfejlıdés > 2 kw/m 3 12
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás IAEA DS 379 és DS 390 (nem véglegesített ajánlások) javaslatai: csekély (= moderate ) mennyiség: mentességi szintek [MEAK] alapján kategorizálják jelentıs (= bulk ) mennyiség (>1 t): felszabadítási szintek [FEAK] alapján kategorizálják Kibocsátási határérték: a létesítmény dózismegszorításának megfelelı aktivitások [KH] üzemelés során kibocsátott hulladékokra MEAK, FEAK közös sajátossága: nem a környezetben, hanem az emisszió helyén mérhetı értékek! 13
Kibocsátási határértékek Kibocsátási határérték-kritérium: KHK A i : kibocsátott aktivitás az i-edik radionuklidból [Bq/év] Kibocsátási határérték: KH [Bq/év] izotóponként mf i,krit : mobilitási tényezı [-] az i-edik radioizotóp hígulása a kibocsátás helyétıl a kritikus csoportig (=referencia személyig) KHK KH i = = i Ai KH DC DCF i i,krit 1 1 mf i,krit 14
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Practical use of the concepts of clearance and exemption RADIATION PROTECTION #122 Part I. EU Directorate General Environment (2000) Fejlécben: expozíciós forgatókönyvek (külsı terhelés, belégzés, lenyelés, bırdózis) Táblázatban: egységnyi koncentrációra jutó éves dózis az adott forgatókönyv esetén 15
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Hiányzik: 41 Ca, 133 Ba Tehát a felszabadítási szintek nagyságrendekkel kisebbek [lesznek], mint a mentességi szintek!!! (DS 379 bulk szintjei = RP#122 értékei kerekítve) 16
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Halmazállapot szerint: gáznemő, folyékony, szilárd, biológiai hulladék Felezési idı szerint: rövid, hosszú (határ: 137 Cs T=30 év) Sugárzásfajta szerint: α-sugárzók külön kezelendık Felületi γ-dózisteljesítmény szerint Hulladék-átvételi követelmények (RHK Kft. Püspökszilágy, Bátaapáti) helyi szempontokat is tartalmaznak Speciális kategóriák: MW-Mixed Waste - USA; VLLW- very low level waste - Franciaország 17
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Gyakorlati kategóriák: A tárolt hulladékcsomagok gyors minısítésére A zárt hulladékcsomag felületén mérhetıγ-dózisteljesítmény szerint: -Kis akt.: H 300 µsv/h -Közepes akt.: 0,3 H 10 msv/h -Nagy akt.: H > 10 msv/h 18
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Hulladék (tároló) veszélyessége végsı formájában: radiotoxicitás - index A ( t mf Q i i, j j RTOX = ) ( ) i j DCF i RTOX : radiotoxicitás-index [Sv/év] A : aktivitás [Bq]; i : radioizotóp minısége mf : mobilitás-tényezı adott táplálékra [(Bq/kg)/Bq] Q j : táplálékfogyasztás a j-edik anyagból [kg/év] DCF : dóziskonverziós tényezı [Sv/Bq] 19
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Az 1996. évi CXVI. tv. szerint a hulladékkezelés az RHK Kft. feladata (http://www.rhk.hu/) Hatósági feladatok a radioaktív anyagokkal kapcsolatban: Személyi sugárvédelem, dózismegszorítás engedélyezése Országos Tisztifıorvosi Hivatal = OTH, OSSKI Nukleáris biztonság = OAH Sugárforrások nyilvántartása OAH, MTA Izotópkutató Intézet Kibocsátási korlátok - környezetvédelmi felügyelıségek A hatósági nyilvántartásban szerepelnek: -Mennyiség -Minıség (aktivitás, aktivitás-koncentráció) -Halmazállapot 20
Radioaktív hulladékokra vonatkozó hatósági szabályozás Az OAH-nak véleményezési jogköre van minden olyan elıterjesztéssel kapcsolatban, amely az atomenergiáról szóló törvényhez kapcsolódik. Az OAH évente jelentést készít a kormánynak és az Országgyőlésnek az atomenergia hazai alkalmazásának biztonságáról. 21
Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás Kiemelt nukleáris létesítmények Magyarországon: Paksi Atomerımő KKÁT (kiégett kazetták tárolása) 2 kutatóreaktor -BKR (EK AEKI) -OR (BME NTI) Bátaapáti (NRHT) Püspökszilágyi Hulladéktároló (RHFT) Izotópkutató Intézet A szintő izotóplaboratóriuma 22
A Paksi Atomerımő 23
A Budapesti Kutatóreaktor 24
Radioaktív hulladékok eredete * Nukleáris energiatermelés hulladékai: bányászat, ércfeldolgozás, urándúsítás, reaktorok mőködése, üzemi és leszerelési hulladékok * Kutatóreaktorok, gyorsítók, spallációs rendszerek hulladékai: más anyagból készült szerelvények, más technológia = részben más radioizotópok * Nukleáris robbantások, fegyverkísérletek hulladékai * Gazdasági sugárforrások: szerkezetvizsgálat, szintjelzés, besugárzó állomások * Orvosi sugárforrások: diagnosztika (in vivo, in vitro), terápia * TENORM: természetes radioaktivitás dúsulása nem nukleáris/sugaras tevékenységek következtében (Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material) 25
Radioaktív hulladékok eredete Nukleáris energiatermelés hulladékai: Uránbányászat 238 U T=4,5 10 9 év, 235 U T=0,7 10 9 év, 232 Th T=10,4 10 9 év és a bomlási soraikba tartozó radionuklidok külszíni fejtés, mélységi = aknás fejtés, ISR: helyszíni kinyerés in situ recovery (ISL: helyszíni kioldás in situ leaching ) Bányászat hulladéka: Meddı, darabolt kıhulladék nagy felület: 222 Rn kibocsátása, leányelemek belélegzése lakossági többletdózist okozhat; a visszamaradó urán, tórium és leányelemeik a felszabadítási szint ( 238 U: 1 Bq/g) alatt normális hulladékként kezelhetıek. (DS 379 szerinti bulk = nagy tömegő anyag kategória) 26
Uránérc feldolgozás - reaktor üzemanyag elıállítása Ércırlı és szitáló berendezés 27
Urán bányászata - kioldás A kibányászott, darabolt, sőrőség szerint szétválogatott ércet feltárják. savas kioldás: kénsavval (in situ is lehetséges) oxidatív kioldás CO 2 + O 2 + H 2 O -val Oxidatív eljárás/isl kivitelben: ez a legkíméletesebb a környezet számára, kevesebb hulladék marad a felszínen. 28
Radioaktív hulladékok eredete - ISR uránbányászati technológia Gáz halmazállapotú oxigént és CO2-t adagolnak a besajtolt vízhez -az eljárás ugyanazon az elven működik, mint az urán természetes oldódása. Mivel az oxigénes víz az uránon kívül más elemeket alig vagy egyáltalán nem képes oldani, ezért a képződő hulladék mennyisége igen csekély és nem radioaktív. 29
Urántartalmú reaktor-főtıelem elıállítása Feltárt kızetbıl kapott oldat feldolgozása: Lecsapás UO 2, UO 3, U 3 O 8 uránoxid yellow cake (sárga por), a dúsítóba szállítják, ahol gáznemő UF 6 -tá alakítják. 235 U + 238 U (dúsított): 238 U(szegényített): fegyvergyártás fıként UO 2 -ként kerül a főtıelemekbe Nehézvizes reaktor (HWR): természetes urán a főtıelemekben Urán: toxikus nehézfém, sejtméreg vesepusztító Határérték vízben: 10 µg/l 30
Uránérc dúsítás Incident update at Gronau uranium enrichment facility 27 January 2010 As reported, there was an incident on Thursday 21.01.2010 at the URENCO uranium enrichment facility in Gronau, Germany, during which there was a minor release of uranium hexafluoride that was contained within the container preparation area. Since the air in the container preparation room is filtered, there was no release to the environment or to the local population. URENCO constantly monitors the radioactivity within the building and on site. In addition, control measurements were taken immediately after the accident. The URENCO employee involved was transferred to the nuclear medical department of Dusseldorf University Clinic in Jülich on Monday, after having received first aid in Münster. According to the doctors treating him, his general condition is very good. 31
Az urán és a tórium bomlási sora a radonig 32
Radon 222 Rn daughter products Rn-222 - Po-218 - Pb-214 - α (5.5 MeV) T=3.8 d α (6.00 MeV) T=3.1 m β (185keV 1.02MeV) T=26.8 m γ (295, 352 kev 2 peaks) Bi-214 - β (526keV 1.26MeV) T=19.9 m γ (76keV.2.45MeV 14 peaks) Po-214 - α (7.69 MeV) T=164 µs Pb-210 - β, γ (soft) T=22 y Bi-210 - β (300 kev - 1.16 MeV) T=5.01 d Po-210 - α(4.5, 5.3 MeV) T=138 d 33
Radon 220 Rn (Thoron) daughter products Rn-220 α (6.3 MeV) T= 54 s Po-216 α (6.77 MeV) T = 0.15 s Pb-212 β (100 kev) T = 10.6 h γ (87keV 300KeV) Bi-212 α (6.3 MeV) 36% β (2.25 MeV) 64% γ (70keV 1.8MeV) T = 60.6 m Tl-208 β (200.700keV) T = 3.05 m γ (84keV 2.6MeV) Po-212 α (8,78 MeV) T = 0.3 µs 34
Az uránbányászat hulladékainak vizsgálata Urán, tórium: gyengén radioaktívak, inaktív módszerekkel érzékenyebben analizálhatók Rövidebb felezési idejő leányelemek: α- és γ-spektrometria, elıbbihez a minták feldolgozása (elválasztása) szükséges 35
Visszamaradt környezetszennyezés az uránbányászat után - Pécs környéki uránbánya területének helyreállítása Ezt és a következı 4 képet Dr. Várhegyi Andrástól (Mecsek Öko zrt.) kaptuk. 36
Uránérc-feldolgozás - zagytározók rekultivációja: Tájrendezés Morfológia kialakítás, felületstabilizálás Beszivárgást minimalizáló fedés Felszíni vízrendezés, vízelvezetés Hosszú távú stabilitás elérése 37
Geotechnika és rekultiváció... Az iszapmag konszolidációja a vízleengedés után 38
Iszapmag felszínének elıkészítése Geotechnika és rekultiváció... 39
Radioaktív hulladékok eredete Nukleáris energiatermelés - reaktorok Urán és transzurán aktivációs/spallációs termékek Hasadási termékek Szerkezeti anyagok aktivációs termékei ( Korróziós termékek) Vízkémiai aktivációs termékek 40
Radioaktív hulladékok eredete Reaktorok transzurán aktivációs termékek Urán és transzurán aktivációs/spallációs termékek Termikus neutronok: aktivációs modell átmeneti mag -on keresztül (tömegszámnövekedés) Gyors neutronok: szórás, spalláció (tömegszám-csökkenés) 41
Radioaktív hulladékok eredete Reaktorok transzurán aktivációs termékek Aktiválás termikus neutronokkal 238 U (n,γ) 239 U (T=23 perc) β - 239 Np (T=2.4 nap) β - 239 Pu (T=24 110 év) α 239 Pu (n,γ) 240 Pu (T=6563 év) α 240 Pu (n,γ) 241 Pu (T=14.4 év) β - 241 Am (T=432 év) α,γ kulcsnuklid a nehezen mérhetı (DTM) nuklidokhoz 239 Pu, 241 Pu indukált hasadásra képesek α-sugárzó Pu, Am, Np nuklidok: DCF (belégzés) >10-5 Sv/Bq DCF (lenyelés) >10-7 Sv/Bq 42
Radioaktív hulladékok eredete Analízis hulladékok minısítése, tárolás/kezelés meghatározása Kulcsnuklid (key nuclide) feltételei nehezen mérhetı (difficult-to-measure = DTM) nuklidokhoz: Elég hosszú felezési idı (végig követhetı a hulladék pályája ) Elemezhetıség γ-spektrum alapján (nem kell kinyitni a lezárt tárolóedényt) Elegendıen nagy mennyiség (kis mérési hiba, jó kimutathatóság) Viselkedése egyezzék meg a csomag többi komponensével 43
Radioaktív hulladékok eredete Reaktorok transzurán aktivációs termékek Aktiválás gyors neutronokkal (spalláció) 238 U (n,2n) 237 U (T=6.8 nap) β - 237 Np (T=2.14 10 6 év) α 237 Np (n,γ) 238 Np (T=2.1 nap) β - 238 Pu (T=87.7 év) α 238 Pu/ 239 Pu arány: reaktor-ujjlenyomat DCF: kb. mint 239 Pu 44
Radioaktív hulladékok eredete Reaktorok transzurán aktivációs termékek (PWR V-213 reaktortípus) kg/(gw év) T 1/2 (év) 45
Radioaktív hulladékok eredete Reaktorok hasadási termékek Hasadási hozamok különbözı hasadóanyagoknál 46
Radioaktív hulladékok eredete Reaktorok hasadási termékek 235 U : Hozamtört rendszám összefüggés Az izobár sorozatok tagjai β - -bomlások révén keletkeznek egymásból 47
Radioaktív hulladékok hasadási termékek Nemesgázok (Xe, Kr) Radiojódok Egyéb illékony elemek (Cs, Sr) Egyéb hasadási termékek 48
Radioaktív hulladékok hasadási termékek - nemesgázok Nem köthetık meg a gáztalanítóból a környezetbe kerülnek (retenció aktív szénen atomméret-függı) 133 Xe, 135 Xe, 88 Kr: rövid felezési idejőek 85 Kr T=10,76 év csak 0,22 % hozam Paksi Atomerımő kibocsátási korlátja: Kr 46000, Xe 29000 TBq/év (kibocsátva: <10 TBq/év) A főtıelemek inhermetikusságának indikátorai Csernobili kibocsátási hányad: leltár ~100 %-a 49
Radioaktív hulladékok hasadási termékek - radiojódok Illékonyak (gáznemőek, vízben jól oldódnak) Rövid felezési idejőek: 131 I, 132 I, 133 I, 134 I, 135 I 131 I T= 8,04 nap, DCF (lenyelés) 2 10-8 Sv/Bq) β- és γ- sugárzók hozamuk 3 7 % - inhermetikusság indikátorai, arányuk kor- és sebességfüggı (elválasztással mérhetık by-pass primervíz mintákból) 129 I T=15,7 millió év hozam <1%, lágy β- és γ-sugárzó DCF 1 10-7 Sv/Bq Transzmutációs célpont neutronaktiválás 130 I 50
Radioaktív hulladékok hasadási termékek - radiojódok Paksi AE kibocsátási korlát ( 131 I) három kémiai formára eltérı Csernobili kibocsátási hányad: leltár ~ 20 %-a Normális üzemi kibocsátás (PAE): elemi jód (impregnált aktív szén szőrın marad) korlát 1 TBq/év, kibocsátás: 2 GBq/év; jodid (aeroszolhoz kötött) korlát 4 TBq/év, kibocsátás: 2 GBq/év, CH 3 I (nagy térfogatú aktív szén szőrın marad) korlát 95 TBq/év, kibocsátás: 32 GBq/év 51
Radioaktív hulladékok hasadási termékek egyéb illékony nuklidok Cézium- és stroncium-izotópok 137 Cs T=30 év, hozam ~6 %, β- és γ-sugárzó kulcsnuklid DCF (lenyelés) ~10-8 Sv/Bq 135 Cs T=2,3 10 6 év tiszta β-sugárzó hozam ~7 % 134 Cs T= 2.06 év nem közvetlen hasadási termék! A 134-es sorozat lezáró nuklidja a 134 Xe. A 133-as sorozat lezáró nuklidja a 133 Cs ez felhalmozódik és felaktiválódik. A 134 Cs/ 137 Cs arány reaktor-ujjlenyomat Paksi vízkibocsátásban átlagosan 31:100 Csernobili kibocsátási hányad: leltár ~ 5 %-a Paksi AE légnemő (aeroszol) korlát: 1 TBq/év kibocsátás: 8 MBq/év 52
Radioaktív hulladékok hasadási termékek egyéb illékony nuklidok 90 Sr T=28.9 év, tiszta β - -sugárzó, hozam: 4,5 % DCF (belégzés, lenyelés)~3 10-8 Sv/Bq csontkeresı Paksi AE korlát: levegı 0.4 TBq/év kibocs.: 0.2 MBq/év víz: 2 TBq/év kibocs.: 1 MBq/év Csernobili kibocsátási hányad: leltár ~4%-a 90 Sr/ 137 Cs arány a paksi vízkibocsátásban: 4:100 89 Sr, 91 Sr, 92 Sr rövid felezési idejőek 53
Radioaktív hulladékok hasadási termékek egyéb nuklidok A leghosszabb felezési idejőek: 99 Tc T=211000 év, tiszta β - -sugárzó, hozam: 6 % - anionként (TcO 4- )oldódik; DCF (belégzés, lenyelés) ~10-9 Sv/Bq Transzmutációs célpont: neutronaktiválás 100 Tc 93 Zr T=1.53 millió év, tiszta β - -sugárzó hozam: 6 % 107 Pd T=6.5 millió év, tiszta β - -sugárzó hozam: 1 % 54
Radioaktív hulladékok korróziós termékek reaktorokban A reaktorzóna körüli szerkezeti anyagok = vas (acél) és cirkónium aktivációs termékei elıbbi revés szerkezető oxidokat képez tranziens szakaszokban leválik, szétterjed a primervízzel és zónatisztítás során a levegıbe is jut. Aktivációs termékek termikus neutronokkal: 55 Fe T=2,73 év EC DCF ~10-10 Sv/Bq 60 Co T=5,27 év β - és γ-sugárzó kulcsnuklid 59 Ni T=76000 év tiszta β - sugárzó 63 Ni T=100 év tiszta β - sugárzó 55
Radioaktív hulladékok korróziós termékek reaktorokban Aktivációs termékek gyors neutronokkal 54 Mn ( 54 Fe-bıl) EC + γ-sugárzó T=312 nap 58 Co ( 59 Co-ból) - EC + γ-sugárzó T=71 nap 58 Co/ 60 Co-arány: reaktor-ujjlenyomat Egy különleges termék: 110m Ag T=252 nap β- és γ-sugárzó hegesztési varratokból 108m Ag EC + γ-sugárzó T= 418 év 56
Szerkezeti anyagok aktivációs termékei reaktorokban Beton = cement + kavics + víz + adalékok Portlandcement = 75-80% mészkı és 20-25% agyag zsugorodásig történt égetésével (kalcinálás >1400 o C-on) elıállított klinker + kötéslassító (néhány százalék) gipszkı. További adalékok: lösz, pernye, kohósalak, homok, trasz = ırölt vulkáni tufa, szerpentin = hidratált magnézium-szilikát Beton: reaktor-építıanyag; nehéz adalékokkal (bárium, vas, ólom stb.) a biológiai védelem anyaga Kémiai alkotórészek: SiO 2, Al 2 O 3, CaO, FeO stb. Szilárdulás = Hidratáció (kristályosodás víz felvételével) Klinker + Víz = Hidrátok (kristályvizes ionkristályok) + mész Kalcium-alumínium-szilikátok, kalcium-szilikát-hidrátok és kalcium-hidroxid A szilárdulás során 15-20% mész keletkezik. A levegıvel érintkezve a mész kalcium-karbonáttá alakul. 57
Szerkezeti anyagok aktivációs termékei reaktorokban Biológiai védelem többféle készítéső beton, anyaga a reaktor mőködése során felaktiválódik 41 Ca T=103000 év (EC, DCF ~10-10 Sv/Bq) ujjlenyomat : ritka földfémek 152 Eu, 154 Eu, 155 Eu -β - - és γ-sugárzók, több éves felezési idejőek hasadási termékek is lehetnek! 58
Víz és vízkémiai adalékanyagok anyagok aktivációs termékei reaktorokban 3 H hasadási termék (0,01 % hozam), D neutronaktivációjából, 10 B (n,2α) reakcióból T 1/2 =12,3 év DCF ~10-11 lágy β - -sugárzó elválaszthatatlan a víztıl! 14 C 17 O (n, α) reakcióból T=5730 év DCF ~10-10 lágy β - - sugárzó Rövid felezési idejő különleges nuklidok 18 F, 13 N (pozitronbomlók), 16 N (E γ = 6.13 MeV) Adalékanyagokból: 24 Na, 42 K Primervíz összes aktivitása ~10 7 Bq/L 59
Víz és adalékanyagok anyagok aktivációs termékei reaktorokban Paksi kibocsátás trícium, szén-14: 3 H: fıként HTO légnemő: ki 3 TBq/év - korlát 170000 TBq/év folyékony: ki 21 TBq/év - korlát 29000 TBq/év 14 C: CH 4, CO 2 légnemő: korlát 1 10 9 TBq/év - ki: 0.6 TBq/év Légtérbıl, vízben oldott levegıbıl: 41 Ar légnemő kibocsátás 8 TBq/év korlát 46000 TBq/év 60
Energiatermelı reaktorok leszerelési hulladéka Greifswald: 5 VVER-440 reaktor leszerelése Nuklidvektor a telephely egészére : 60 Co 17% - korróziós termék 137 Cs 2% - hasadási termék 55 Fe 71% - korróziós termék 63 Ni 10% - korróziós termék 61
Radioaktív hulladékok eredete 2/a Kutatóreaktorok Kisreaktorok : reaktorszerelvények szerkezeti anyaga Al; nyitott ( swimming pool ) víztér Primervízben: 27 Al(n,γ) 28 Al és 27 Al(n,α) 24 Na T=15 óra oldott levegıbıl: 40 Ar(n,γ) 41 Ar T=1,8 óra folyamatos kibocsátás BME OR kibocsátási korlát: 0.8 TBq/év tényleges kibocsátás: 0.03 TBq/év 62
Radioaktív hulladékok eredete 2/b Spallációs berendezések Ólom-, higany- vagy volfram target neutronforrás felgyorsult protonok ütköztetésével. Spallációval keletkezı hosszú felezési idejő nuklidok: 53 Mn (T=3.74 millió év, EC Auger-elektronok) 60 Fe (T=1.5 millió év, β -, DCF (L) 3 10-7 Sv/Bq) 146 Sm (T=103 millió év, α, DCF (L) 1 10-5 Sv/Bq) 154 Dy (T=3 millió év, α, DCF (L) 1 10-5 Sv/Bq) 209 Po, 210 Po: LBE (ólom-bizmut-eutektikum) targetben keletkeznek, T=102, ill. 0.38 év, α, DCF (L) 1 10-5 Sv/Bq) 63
Radioaktív hulladékok eredete 3. Orvosi sugárforrások - terápia Brachyterápia: közeli szövetbesugárzás Pl.: agydaganatok: a daganat cisztájába 90 Y-szilikát kolloid oldat; a daganatszövetbe katéterekben 125 I (T= 60 nap, lágy X + γ) vagy 192 Ir (T=74 nap, β - + γ) Hasonló célú sugárforrások: 226 Ra (α), 198 Au (β), 186 Re (β) utóbbiak rövid felezési idejőek, γ-val követhetık Teleterápia: távoli irányított besugárzás 60 Co-val, gyorsító - fékezési röntgensugárzás 64
Radioaktív hulladékok eredete 3. Orvosi sugárforrások - diagnosztika Pajzsmirigyvizsgálat: régebben 131 I, újabban 99m Tc (T=6 óra, γ [IT] leányelem: 99 Tc de gyorsan kiürül) Tc-generátor 99 Mo-ból (T= 2.8 nap) lefejtés pertechnát-anionként Radioimmunoassay (RIA) sejtbiológiai vizsgálati módszer, nyomjelzett szerves vegyületekkel - fıként 3 H, 14 C 65