A sugárvédelem alapjai 1. Dózisfogalmak 2. Az ionizáló sugárzások egészséget károsító hatásai 3. Sugárvédelmi szabályozás - korlátok 4. A dózismérés sajátosságai 5. Természetes radioaktivitás 6. Radioaktív hulladékok 7. Munkahelyi sugárvédelem 1
4. A dózismérés sajátosságai f Dx Φ E m = = * D Φ E m µ ρ µ ρ x m Bragg-Gray elv: a dózismérı (m) és az emberi testszövet (x) tömegabszorpciós együtthatójának aránya ne függjön a sugárzás energiájától Dózismérés (külsı sugárterhelés mérése) eljárásai: * az expozíció befejezését követı kiértékelés = integrális dózismérés = utólagos személyi dózismérık * folyamatos kiértékelés = dózisteljesítménymérés = azonnali területi dózismérık 2
Külsı sugárterhelés mérése Dózismérés: utólagos kiértékelés személyi dozimetria filmdózismérı - kémiai változás TLD: szilárdtest-dózismérı (termolumineszcencia) elektronikus dózismérık: impulzusüzemő gáztöltéső detektorok, félvezetı detektorok, DIS -detektor buborék detektorok Dózisteljesítmény-mérés: azonnali kiértékelés területi dozimetria impulzusüzemő gáztöltéső detektorok szerves szcintillációs detektor Követelmények: energiafüggetlenség : a kijelzett dózis ne függjön az egyes részecskék által leadott energiától Intenzitás/dózisteljesítmény arányosság Felejtés = 0 a dózis ne változzék a mérés és a kiértékelés között 3
Dózismérık 1. példa FH-40-G hordozható területi/személyi dózismérı Beépített gáztöltéső detektor (proporcionális számláló) Mérési tartomány: 10 nsv/h 1 Sv/h Ugrási érzékenység visszaugrási tompítás: gyorsan jelzi a növekedést, lassan tér vissza alaphelyzetbe 4
Dózismérık- 2. példa Kiegészítı személyi dózismérı reaktoros felhasználásra: külön gamma- és neutron érzékenység 2 félvezetı detektor; neutronokhoz: polietilén/ 6 Li/ 10 B borítással Érzékenység: 1 µsv 5
Dózismérık 3. példa BTI buborékdetektor személyi dózismérés neutronok sugárzási terében Túlhőtött folyadékcseppek polimerben eloszlatva neutron találattól buborékképzıdés buborékok száma arányos az egyenérték dózissal (1 2 buborék / 10 µsv) 6
Belsı sugárterhelés meghatározása Közvetlen dózismérés nem lehetséges Közvetett mérés: az inkorporált aktivitás meghatározása Nehézség: pillanatnyi mérések tartózkodási idı ismerete szükséges Vizsgálati módszerek: * inkorporálható közeg (levegı, víz, élelmiszer) analízise: radiokémiai feldolgozás + α- és β-sugárzók mérése; γ-spektrometria * testnedv-, exkrétumanalízis: α- és β-sugárzók mérése, γ-spektrometria; * testrész- és egésztest-analízis: γ-spektrometria 7
5. Természetes radioaktivitás A természetes radioaktivitás összetevıi: * kozmikus sugárzás szoláris, galaktikus, befogott részecskék világőrben: protonok, α-részecskék, pozitív ionok légkörben: neutronok, fékezési fotonsugárzás (Föld felszínén: 30-40 nsv/h) * kozmogén radionuklidok ( 3 H, 14 C, 7 Be) * ısi radionuklidok (az ıs-nap életciklusa során s és r ciklusban keletkeztek) 8
İsi radionuklidok: * 40 K (T= 1.28 milliárd év, belsı sugárterhelés: 0.2 msv/év, része a külsı sugárterhelésnek is) β- és γ-sugárzó: belsı és külsı sugárterhelés * bomlási sorozatok: 238 U, 232 Th, 235 U Természetes radioaktivitás 238 U: T= 4.47 milliárd év (4-6 ppm a Föld felszínén) bomlási sor: α-, β- és γ- sugárzók leányelemei között: 226 Ra, 222 Rn 222 Rn (T= 3.8 nap) rövid felezési idejő, α-β- és γ-sugárzó leányelemei: 218 Po, 214 Pb, 214 Bi, 214 Po - belsı sugárterhelés: átlagosan 1.3 msv/év 222 Rn-koncentráció (EEC): szabad levegın 1 15 Bq/m 3 zárt térben (lakások) 10 200 Bq/m 3 (akár 10 ennyi is lehet) föld alatt 200 200000 Bq/m 3 Átlagost meghaladó radonszint: pince, bánya, barlang, építıanyag 9
Természetes radioaktivitás 232 Th: T= 14.1 milliárd év (7-10 ppm a Föld felszínén) bomlási sor - leányelemek: köztük 220 Rn 220 Rn (T= 55 s) kevéssé tud kikerülni a levegıbe dózisjárulék 0.1 msv/év 235 U: T= 0.71 milliárd év (a természetes urán 0.7 %-a) a nukleáris energiatermelés legfontosabb alapanyaga: indukált hasadás neutronok hatására 10
Természetes radioaktivitás Természetes sugárterhelés : átlagosan 2-3 msv/év belsı sugárterhelés 65 % külsı sugárterhelés 35 % (szabad téren 70 160 nsv/h) (kozmikus sugárzás, ısi nuklidok a talajból, építıanyagokból) továbbá: orvosi eredető sugárterhelés átlagosan (Mo.-n) 1 msv/év Szabályozhatóság: Rn-koncentráció a munkahelyeken, TENORM építıanyagok radioaktivitása Páciensdózis (pl. Tapolcai tavasbarlang): egyedi kockázatelemzés 11
Külsı dózisteljesítmény mérése Nukleáris környezet-ellenırzés Magyarországon Sugárzási adatok 2010. március hónapban 500 450 400 350 300 250 200 Átlag Maximum Minimum 150 100 50 0 március 1. március 3. március 5. március 7. március 9. március 11. március 13. március 15. március 17. március 19. március 21. március 23. március 25. március 27. március 29. március 31. 12 nsv/óra
6. Mesterséges radioaktivitás radioaktív hulladékok/üzemi kibocsátások - Nukleáris reaktorok (energiatermelı, kutató, oktató) hulladékai hasadási, aktivációs és korróziós termékek - Nukleáris robbantások, fegyverkísérletek hulladékai - Ipari sugárforrások - Orvosi (diagnosztikai és terápiás) sugárforrások - TENORM : mesterséges okból megnövekedett természetes radioaktivitás * szén-, olaj- és gáztüzeléső erımővek (salak, hamu, pernye) * nukleáris üzemanyag elıállítása * egyéb 13
Radioaktív hulladékok S = i AK i MEAK i AK: aktivitás-koncentráció [Bq/kg] Mentességi szint : MEAK [Bq/kg] S = veszélyességi index alapján: kis-, közepes- és nagyaktivitású hulladék Kisaktivitású 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 Mentesség Felszabadítás!!! (elızetes illetve utólagos döntés) azonosság: kapcsolat az elhanyagolható dózissal (10 µsv/év) eltérés: forgatókönyvek!!! 14
Radioaktív hulladékok kezelése Győjtés Osztályozás Térfogatcsökkentés Kondicionálás Átmeneti és/vagy végleges elhelyezés Alternatív megoldások: kiégett nukleáris üzemanyag reprocesszálása, hosszú felezési idejő hulladék-komponensek transzmutációja 15
Radioaktív hulladékok kezelése Térfogatcsökkentés Általános: préselés, égetés, bepárlás Specifikus: felületi (szorpció), térfogati (extrakció) Kondicionálás Cementezés (LLW, ILW) Bitumenezés (szerves LLW) Üvegesítés (HLW) 16
Radioaktív hulladékok Átmeneti elhelyezés: - nedves tárolás: friss kiégett főtıelemek - száraz tárolás: KKÁT (Paks) Végleges elhelyezés: - felszínközeli: csak LLW, ILW (Püspökszilágy) - mélységi: LLW, ILW (Bátaapáti), HLW (Bodai Agyagkı Formáció) 17
Átmeneti elhelyezés HLW (?) Paks KKÁT 18
Végleges elhelyezés LLW, ILW Bátaapáti NRHT 19
Mélységi elhelyezés Bátaapáti (LLW - ILW) Gránitban, két lejtıs aknán elérhetı 300 m mélyen Mária lejtısakna bejárata a járathajtás alatt 20
Nem erımővi radioaktív hulladék (LLW/ILW) végleges elhelyezése Püspökszilágy RHFT 21
7. Munkahelyi sugárvédelem Védelmi falak árnyékolás x vastagságú vért hatása.. D = D 0 * B * exp ( µ * x) Monitorozás az ellenırzött területen - a létesítmény környezetében elemei: dózisteljesítmény-mérés, levegı (aeroszol) mintavétel- és mérés, vízminták mérése Hulladékkezelés dekontaminálás inkorporálható radioaktív szennyezettség eltávolítása Baleseti tervezés baleset-elhárítás 22
BME Oktatóreaktor SVER rendszer 23
BME Oktatóreaktor OKM-OSJER hálózat tagja Környezeti monitorozás 24