Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Nukleáris környezetvédelem 1.Dózisfogalmak 2.Az ionizáló sugárzások egészségkárosító hatásai 3.A dózis meghatározásának mérési és számítási módszerei 4.A.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Nukleáris környezetvédelem 1.Dózisfogalmak 2.Az ionizáló sugárzások egészségkárosító hatásai 3.A dózis meghatározásának mérési és számítási módszerei 4.A."— Előadás másolata:

1 Nukleáris környezetvédelem 1.Dózisfogalmak 2.Az ionizáló sugárzások egészségkárosító hatásai 3.A dózis meghatározásának mérési és számítási módszerei 4.A sugárvédelmi szabályzás rendszere 5.Természetes és mesterséges radioaktivitás (hulladékok) a környezetben 6.Szennyezések terjedése a környezetben, környezeti monitorozás

2 1. Dózisfogalmak  = lineáris energiaátadási tényező = térfogategységre jutó hatásos ütközési keresztmetszet  /  = „tömegabszorpciós” tényező = tömegegységre jutó h.ü.k. LET = dE/dx = lineáris energiaátadási tényező σ e = elektron h.ü.k. σ A = atomi h.ü.k. ütközés: abszorpció vagy rugalmatlan szórás  /  [m 2 /kg] Párhuzamos fotonnyaláb gyengülése anyagi közegben 1/1

3 Egyenérték dózis w R sugárzási tényező - a LET függvénye w R,α = 20, w R,γ = 1, w R,β = 1, w R,n = 5÷20 ]Sv,Sievert[w*DH R  Négyzetes gyengülési törvény – dózisszámítás 1/2

4 Effektív dózis w T szöveti súlyozó tényező DCF [Sv/Bq] – egységnyi aktivitás inkorporációjából származó effektív dózis (H E /A) kockázat/effektív dózis-egyenes meredeksége: 5*10 -2 eset / Sv A dózist okozó sugárforrás és a dózist elszenvedő személy kölcsönös pozíciója szerint külső és belső sugárterhelés jöhet létre. Szöveti súlyozó tényezők: ivarszervekw T =0.20 (genetikus hatás) szomatikus hatások legérzékenyebb w T =0.12 tüdő, gyomor, belek, vörös csontvelő érzékenyek w T =0.05 máj, vese, pajzsmirigy stb. kissé érzékenyw T =0.01 bőr 1/3

5 2. Az ionizáló sugárzások egészséget károsító hatásai Determinisztikus hatás: - küszöbdózishoz kötött (0.3 – 0.4 Gy) - szövetpusztulást okoz a sugárzás - akut/azonnali hatás - életveszélyes károsodások: központi idegrendszer, emésztőrendszer, vérképző rendszer 2/1

6 Sztochasztikus hatás: - nincs küszöbdózis (kis dózisok hatása nem igazolt) - sejtmutációt okoz a sugárzás (javító mechanizmus) - kockázat-dózis-függvény lineáris (?) 2/2

7 Külső dózis  Dózismérővel, dózisteljesítmény-mérővel mérhető  Számítási egyenlet (foton-dózisteljesítményre)  k γ dózistényezők: pontforrásra, detektoranyagra határozható meg Belső dózis közvetlenül nem mérhető  Meghatározás módjai: egésztest-számlálás, vér- és exkrétum-analízis, bejutó anyagok (levegő, víz, ételek) analízise  DCF [Sv/Bq] dóziskonverziós tényező – egységnyi radioaktivitás inkorporációjához köthető effektív dózis  A dózist főként a radioaktivitást hordozó anyag tartózkodási ideje határozza meg  Akut (pillanatszerű) vagy krónikus (folyamatos) bevitel – eltérő effektív dózist eredményeznek 3. Dózis mérése és számítása 3/1

8 Külső sugárterhelés mérése Dózismérés: „utólagos” kiértékelés filmdózismérő - kémiai változás TLD: szilárdtest-dózismérő (termolumineszcencia) elektronikus dózismérők: elektroszkóp, impulzusüzemű gáztöltésű detektorok Dózisteljesítmény-mérés: azonnali kiértékelés impulzusüzemű gáztöltésű detektorok szerves szcintillátor detektor 3/2

9 Külső sugárterhelés mérésének feltétele – Bragg-Gray elv A detektort és a mérendő személyt azonos távolságba helyezve a sugárforrástól mindkettőt azonos energiafluxus éri. Az abszorpciós együttható energiafüggése legyen azonos a detektorra és a testszövetre -szövetekvivalens detektor -„energiafüggetlenség” = azonos energiafüggés a két közegre 3/3

10 DCF = dóziskonverziós tényező [Sv/Bq] Eltérő lehet -Beviteli útvonal szerint (belégzés vagy lenyelés), -Kémiai forma szerint (a testnedvekben oldható vagy nem oldható) -Életkor szerint Belső dózis a „T” cél (target) szövetben, az „S” forrás (source) szövetekből kiinduló „R” sugárzásoktól Belső sugárterhelés számítása 3/4

11 Belső sugárterhelés számítása A dózisszámításhoz a minták analízise szükséges. Az analízis akkor lehetséges, ha Ismertek a minta összetevői, vagy azok az analízis eredményeiből meghatározhatók, A mennyiségi összetétel számításához hatásfokkalibráció áll rendelkezésre. Hatásfok: 3/5

12 Két további dózismennyiség Lekötött dózis Kollektív dózis A szervezetben 1 évnél hosszabb ideig jelenlévő nuklid által T=50 vagy T=70 év alatt okozott effektív dózis Adott forrásból i számú, egyenként n i tagú embercsoportnak okozott dózis, egysége személy×Sv. 3/6

13 4. Sugárvédelmi szabályzás - A sugárvédelem alapelvei Determinisztikus hatáshoz vezető dózis legyen lehetetlen Csak az „alkalmazásokhoz” kapcsolható dózis korlátozható, a természetes eredetű nem – a korlátozás a többletdózisra vonatkozik Indokoltság: a sugárforrás alkalmazásának több előnye legyen, mint kára Optimálás: az „alkalmazás” a lehető legnagyobb előnnyel kell, hogy járjon – optimális dózisszint – tervezési alap – ALARA (As Low As Reasonably Achievable) Egyéni korlátozás – immissziós és emissziós korlátok – át nem léphetők, ha a tervezési alap helyes volt. 4/1

14 A dóziskorlátozás rendszere DL – immissziós korlát foglalkozási korlát20 mSv/év (5 év átlagaként) lakossági korlát 1 mSv/év DC - emissziós korlát (dózismegszorítás) Az emissziós és immissziós korlátok nem keverhetők A kibocsátott aktivitás a környezeti terjedés során jelentősen hígul és ikii i i i i i AA DCDCFAés DCF DC A,max, *    4/2

15 A dóziskorlátozás rendszere Szabályzásból kizárt sugárzási helyzetek (Exclusion) – természetes radioaktivitás az emberi testben, kozmikus sugárzás a Föld felszínén Elhanyagolható dózis: H i ≈10 μSv/év Mentességi szint: (Exemption) egy sugárforrás, illetve egy adott radioaktív koncentrációval jellemzett anyag a legkedvezőtlenebb forgatókönyv mellett sem okoz H i -nél nagyobb dózist (foglalkozási vagy lakossági helyzetben). [Bq], [Bq/kg] 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 4/3

16 5. Természetes és mesterséges radioaktivitás a környezetben – radioaktív hulladékok Természetes radioaktivitás: * kozmikus sugárzás szoláris, galaktikus, befogott részecskék világűrben: protonok,  -részecskék, pozitív ionok légkörben: neutronok, fékezési fotonsugárzás (Föld felszínén: nSv/h) * kozmogén radionuklidok ( 3 H, 14 C, 7 Be) * ősi radionuklidok (az ős-Nap életciklusa során többféle „ciklus”-ban keletkeztek) Legfontosabb ősi radionuklidok: - 40 K (T= 1.28 milliárd év, belső sugárterhelés: 0.3 mSv/év) - bomlási sorozatok: 238 U, 232 Th, 235 U 5/1

17 238 U: T= 4.47 milliárd év (4-6 ppm a Föld felszínén) – bomlási sor leányelemek között 226 Ra, 222 Rn 222 Rn (T= 3.8 nap) rövid felezési idejű,  - és  - -sugárzó leányelemei 218 Po, 214 Pb, 214 Bi, 214 Po belső sugárterhelés: átlagosan 1.0 – 2.0 mSv/év 222 Rn-koncentráció (EEC): szabad levegőn1 – 10 Bq/m 3 zárt térben5 – 100 Bq/m 3 sok radon: pince, bánya, barlang, építőanyag kevés radon:víz felett aktivációs termékek 238 U –ból nukleáris reaktorban: 239 Pu stb. hasadóanyag, nagy DCF 5/2 238 U bomlási sorozata

18 232 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 levegőbe 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 További bomlási sorozatok 5/3

19 Természetes sugárterhelés : átlagosan mSv/év belső sugárterhelés 65 % külső sugárterhelés 35 % (kozmikus sugárzás, ősi nuklidok a talajból, építőanyagokból) továbbá: orvosi eredetű sugárterhelés átlagosan 0.3 mSv/év 5/4

20 Mesterséges radioaktivitás – hulladékok/üzemi kibocsátások - Nukleáris reaktorok hulladékai hasadási ( 131 I, 137 Cs) aktivációs ( 239 Pu) és korróziós ( 60 Co) termékek - Nukleáris robbantások, fegyverkísérletek hulladékai - Ipari sugárforrások - Orvosi (diagnosztikai és terápiás) sugárforrások - „TENORM”: mesterséges okból megnövekedett természetes sugárterhelés * szén-, olaj- és gáztüzelésű erőművek (salak, hamu, pernye) * nukleáris üzemanyag előállítása * egyéb 5/5

21 Kategóriák a mentességi szint (MEAK [Bq/kg]) alapján: kis-, közepes- és nagyaktivitású hulladék AK: aktivitás-koncentráció [Bq/kg] Kisaktivitású hulladék (LLW) 1 < S < 1000 Közepes akt. h. (ILW) 10 3 < S <10 6 Nagy akt. h. (HLW) S > 10 6, hőfejlődés > 2 kW/m 3 Mentesség ≈ Felszabadítás ??? azonosság: kapcsolat az elhanyagolható dózissal (10 μSv/év) eltérés: forgatókönyvek 5/6

22 Radioaktív hulladék menedzsment  Gyűjtés  Osztályozás, minősítés  Térfogatcsökkentés  Kondicionálás  Átmeneti és/vagy végleges elhelyezés Alternatív megoldások: kiégett nukleáris üzemanyag reprocesszálása, hosszú felezési idejű hulladék- komponensek transzmutációja 5/7

23  Térfogatcsökkentés Általános: préselés, égetés, bepárlás Specifikus: felületi (szorpció), térfogati (extrakció)  Kondicionálás Cementezés (LLW, ILW) Bitumenezés (szerves LLW) Üvegesítés (HLW) 5/8

24 TENORM és nukleáris energiatermelés összehasonlítása – üzemi adatok Kibocsátott összes radioaktivitás (1988): Paks AE: 0.5 MBq/MW Ajka, Pécs szénerőmű: MBq/MW  Radioaktív hulladék elhelyezése Mérnöki gátak – mélységi védelem módszere  Átmeneti: telephelyen belül vagy önálló felszíni telephelyen (KKÁT)  Végleges: LLW – ILW: felszínközeli vagy mélységi lerakóhely (Püspökszilágy *** Bátaapáti) HLW: mélységi lerakóhely (Boda – BAF) Alternatíva: reprocesszálás 5/9

25 6. Szennyezések terjedése a környezetben Általános terjedési egyenlet: A : advekció (hajtóerő: gravitáció, hidrosztatikai nyomás) D : diffúzió (hajtóerő: kémiai potenciál) R : reakció (fizikai és kémiai szorpció, ioncsere stb.) (hajtóerő: kémiai potenciál) P : ülepedés (hajtóerő: gravitáció) (forrástag időben állandó) Homogén rendszerek: levegő, felszíni víz, karsztvíz Heterogén rendszerek: talajvíz, geológiai rétegek, biológiai anyagok Terjedési egyenletek inverze szükséges az emissziós korlátozás megállapításához Nukleáris/radiológiai balesetek, kibocsátások Windscale, Three Mile Island, Csernobil, Goiania, Algeciras, Tokai-mura. Csernobil becsült magyarországi hatása 1 – 3 mSv 6/1

26 Terjedési egyenletek Általános egyenlet időfüggő forrástaggal Advekció és diffúzió kifejtése Egyirányú advekció, homogén diffúzió 6/2

27 Nukleáris környezeti monitorozás DL és DC betartásának ellenőrzése:  Mérés  Kiértékelés  Beavatkozás A feladatok hasonlóak normális és baleseti helyzetben is. Irányadó szintek szükségesek minden radionuklidra a környezeti közegekben (levegő, víz, talaj stb.) Biztonság: a szint mérhető kell, hogy legyen, mielőtt az irányadó szintet túllépnénk. Monitorozás: mintavétel, mérés és kiértékelés szervezett, standard rendszere. 6/3

28 Nukleáris környezeti monitorozás  Helyi rendszerek: emissziót produkáló létesítmény körül [= kibocsátás-ellenőrzés ??]  Regionális rendszerek: immisszió ellenőrzése nagyobb területen egyenletesen elosztott mérőállomásokkal Gamma-dózisteljesítmény folyamatos mérése – KORAI RIASZTÁS Légköri szennyeződés folyamatos mérése dúsításos mintavétellel – KORAI RIASZTÁS – aeroszol- és jódszűrés (elemi, szerves) Szakaszos mintavételezéses módszerek: - száraz és nedves légköri kihullás, - felszíni-, ivó- és talajvíz, - talaj- és biológiai minták. 6/4

29 Nukleáris környezeti monitorozás – korai riasztást adó rendszerek Gamma-dózisteljesítmény mérése folyamatos/automatizált mérési adatgyűjtés környezeti dózisteljesítmény (talajszint): 70 – 180 nSv/h OSJER riasztási szint: 500 nSv/h Természetes radioaktivitás: szintje eltérő a környezetben, általában nem tárgya a szabályozásnak. (kozmikus sugárzás, földi radioaktivitás) TENORM: „technologically enhanced naturally occurring radioactive material” – „alkalmazásnak” tekintendő, szabályozandó. Mesterséges radioaktivitás: „alkalmazások” kibocsátása, radioaktív hulladékok stb. Berendezések ionizáló sugárzása (pl. Röntgen) – kikapcsolható. 6/5

30 Nukleáris környezeti monitorozás – korai riasztást adó rendszerek környezeti dózisteljesítmény monitorozása hosszú időn át A felvételen három különböző hatás látható: helyi hatások (emisszió), gyors környezeti hatások (változó szintű szennyezés), lassú környezeti hatások. A jelszint nem éri el a riasztási küszöböt. A felvétel részletes értékelésre e formában nem alkalmas. dózisteljesítmény [nSvh] 6/6

31 Nukleáris környezeti monitorozás – korai riasztást adó rendszerek helyi hatások a környezeti dózisteljesítményre Oktatóreaktorban frissen előállított 24 Na sugárforrások ideiglenes tárolását érzékelte a monitor. A felfutó él a művelet pillanatszerűségére, a lefutás a főkomponens felezési idejére jellemző. dózisteljesítmény [nSvh] 6/7

32 Nukleáris környezeti monitorozás – korai riasztást adó rendszerek környezeti csapadékcsúcsok A csapadék kimossa a levegőből a talaj felszínére az aeroszolhoz kötött radon-leányelemeket. Ezek ( 222 Rn és 220 Rn-származékok) feldúsulása a ülepedési sebességtől és hatásfoktól, bomlása az effektív felezési időtől függ. Hasonló alakú profilok származhatnak mesterséges eredetű radioaktív szennyezést tartalmazó „pöfföktől” is. dózisteljesítmény [nSvh]

33 Nukleáris környezeti monitorozás – korai riasztást adó rendszerek környezeti dózisteljesítmény mérése Következtetések:  A dózisteljesítmény változása képet ad a környezet állapotáról.  Helyi rendszerek: jelzik a helyi változásokat is.  Regionális rendszerek: nehéz (néha lehetetlen) megkülönböztetni a természetes növekedést a mesterséges szennyezéstől.  A „biztonságos” riasztási küszöb jóval nagyobb kell, hogy legyen a természetes ingadozás maximumánál.  További mérési módszer szükséges a jobb érzékenység eléréséért és a téves riasztások kizárásához. 6/8

34 Nukleáris környezeti monitorozás – korai riasztást adó rendszerek aeroszol mintavételezés és mérés Légköri radioaktív szennyezés dúsítása és mérése mintázás: speciális szűrők az alábbi anyagokra: - aeroszol, - atomos vagy molekuláris jód, - szerves jódvegyületek mérés: alfa/béta, gamma-spektrometria eljárás: folyamatos/automatikus működés, mozgószűrős vagy állószűrős kivitel 6/9

35 Nukleáris környezeti monitorozás aeroszol mintavételezés és mérés a kibocsátási forrás közelében Lokális rendszer egy emissziós forrás köré telepítve Várható szennyezési profil: egységugrás-függvény Activity on filter time Előnyös módszer: mozgó szűrőszalag (differenciálás) 6/10

36 Nukleáris környezeti monitorozás aeroszol mintavételezés és mérés a kibocsátási forrástól távol Regionális rendszer – egyenletesen elosztott állomások - immisszió felügyelete Várható szennyezési profil: elnyújtott, lassan növekvő Activity on filter time Előnyös módszer: álló szűrőlap (integrálás) 6/11

37 Nukleáris környezeti monitorozás környezet-ellenőrzés aeroszol mintavétellel Az állomás vezérlő programja az alábbi feladatokat látja el: Adatgyűjtés a detektor(ok)tól; Nukleáris spektrumok kiértékelése – mesterséges radioaktivitás azonosítása változó természetes “alapvonalon” – mért érték [Bq/m 3 ]; Természetes radioaktivitás értéke: Rn EEC [Bq/m 3 ] KIMUTATÁSI HATÁR megadása, ha mesterséges radioaktivitást nem detektált; A detektor(ok) rendszeres kalibrálása; Elektromechanikus elemek vezérlése (szivattyú, szűrőkezelés stb.); Adatgyűjtés más mérőberendezésekből (meteorológiai szenzorok, dózisteljesítmény-mérő stb.); Kommunikáció a központi számítógéppel.

38 Nukleáris környezeti monitorozás Detektorok válaszának modellezése Ezeket a számításokat a kiértékelő programnak kell elvégeznie. 6/12

39 222 Rn alfa-béta spektrum 6/13

40 220 Rn Rn alfa-béta spektrum 6/14

41 222 Rn 6/15

42 Radon – LDs - Time 6/16

43 Nukleáris környezeti monitorozás – korai riasztást adó rendszerek aeroszol-mintavétellel Összefoglalás:  Részecskeszűrő és azt követően jódszűrőt is alkalmazhatunk.  Regionális rendszereknél az álló szűrő előnyösebb.  Nuklidspecifikus meghatározás szükséges, hogy megkülönböztessük a természetes és a mesterséges radioaktivitást.  Jelentendő értékek: természetes radioaktivitás ( 222 Rn-EEC stb.) – „minőség-ellenőrzés” mesterséges radioaktivitás (radionuklid, aktivitás-koncentráció, KIMUTATÁSI HATÁR ) 6/17


Letölteni ppt "Nukleáris környezetvédelem 1.Dózisfogalmak 2.Az ionizáló sugárzások egészségkárosító hatásai 3.A dózis meghatározásának mérési és számítási módszerei 4.A."

Hasonló előadás


Google Hirdetések