Nukleáris veszélyforrások és kihívások

Nukleáris veszélyforrások és kihívások: 1. Atomfegyverek használata 2. Ipari balesetek 3. Nukleáris terrorizmus

Nukleáris fegyverek típusai A robbanás mechanizmusa szerint: Egyfázisú (Maghasadás) Kétfázisú (Maghasadás – Magegyesülés) Háromfázisú (Maghasadás – Magegyesülés – Maghasadás)

EGYFÁZISÚ ATOMBOMBA „PUSKA” TÍPUS (GUN-TYPE) LITTLE BOY – 235U Hasadóanyag Detonátor Normál töltet

LITTLE BOY HIROSIMA 20 KT

EGYFÁZISÚ ATOMBOMBA „IMPLÓZIÓS” TÍPUS FAT MAN – 239Pu Plutónium Neutron forrás Normál töltet

FAT MAN NAGASAKI-20 KT

MAGEGYESÜLÉS-FÚZIÓ Trícium Hélium Fúzió Deutérium neutron

A KÉTFÁZISÚ ATOMBOMBA A ”TELLER-ULAM” HIDROGÉN BOMBA MIKE – 10.4 MT Tokozás (Al) Pb burok 238U 6Litium – deuterid Plutónium dugó Polisztirol Foton abszorber 239Pu Be Robbanó szer I. fázis II. fázis 238U kapszula

A HÁROMFÁZISÚ ATOMBOMBA Berillium neutron reflektor 238 U neutron é s forr á s F ú zi ó s anyag U neutron forr L í tium - deuterid „ Sztirof m ” zis I. Fázis II Fázis III U

Nukleáris fegyverek típusai II. A robbanáskor felszabaduló energia (hatóenergia) szerint : - nagyon kis hatóenergiájú ( < 1 kt: bunker rombolók, mini töltetek); - kis (1 – 10 kt); - közepes (10 – 100 kt); - nagy (100 kt – 1 Mt); - nagyon nagy ( > 1 Mt) hatóenergiájú;

Nukleáris fegyverek pusztító hatásai Lökőhullám Fény és hősugárzás Áthatoló sugárzások (X, g, n) Radioaktív szennyezés

A korai analitikai eljárás- és műszerfejlesztés: Magas sugárzási - és szennyezettségi szintek Magas kimutatási határ Modellezés, felderítés, analitika, dózishatás becslés: Napjainkban is aktuális kérdés: 1. A kísérleti atomrobbantási körzetek radioökológiai felmérése, (NATO Advanced Research Workshop 1999 június 4-11, Szemipalatyinszk, Kazah Köztársaság) 2. Dózis rekonstrukciós számítások (Hicks, H.G.-Nevada Test Site) 3. „Mini- nukes” , terrorizmus

Nukleáris veszélyforrások: 2. Ipari balesetek 80-as években szemléletváltás, Csernobil: Nukleáris veszélyforrások: 2. Ipari balesetek 2.1. Nukleáris létesítmények balesetei

Jelentősebb reaktorbalesetek 1957.10.08. Windscale, Sellafield, Anglia. Plutónium termelő reaktor Urán és grafittűz Nemesgáz I-131 Cs-137 Sr-89,Sr-90 1.3e16 Bq 7.4e14 Bq 2.2e13 Bq 6.2e12 Bq 1961.01.03 Idaho Falls, Idaho,USA Kisteljesítményű (3 MW) szállítható, katonai erőmű Fűtőelem-olvadás Sr-90 3.7e14 Bq 3e12 Bq 1.8e10 Bq 3.7e09 Bq 1969.01.21. Lucens, Svájc Kísérleti atomerőmű (30MW) H-3 3.7e12 Bq

1978.06.18. Brunsbüttel, Schleswig-Holstein, NSZK. Energiaszolgáltató (2290 MW, BWR), gőzkitörés Nemesgáz I-131 1.4e12 Bq 1.8e8 1979.03.28. Harrisburg, Pennsylvania, USA. (2270 MW, PWR), aktív zóna szárazra fut és túlmelegedik 4.4e17 Bq 7.4e11 Bq 1986.04.26. Csernobil, Ukrajna, SzU RBMK (1000MW) Hő és kémiai robbanás Te-132 Cs-137 6.5e18 Bq 1.8e18 Bq 1.1e18 Bq 8.5e16 Bq

A Csernobili reaktorbaleset főbb környezeti hatásai

A Csernobilból kibocsátott sugárszennyezettség (137Cs)

FŐBB KÖRNYEZETI HATÁSOK - Nagy aktivitású („forró”) fűtőelem részecskék kiülepedés 100 km-en belül, de a < 10 mm alatt még itthon is! 137Cs : Evakuált zónában (10 km-es): max. 60 MBq/m2 Kb. 3100 k m2 (1500-5400) kBq/ m2 Kb. 7200 k m2 (600-1500) kBq/ m2 Kb. 3100 k m2 (40-600) kBq/ m2 Európa más országai: 0.02-100 kBq/ m2 Magyarország: 1-10 kBq/ m2

Egészségügyi hatások Akut sugárbetegség: halál 26 felgyógyult 203 „LIKVIDÁTOROK” (600 000 EMBER) max. néhány 100 mSv effektív dózis KÉSŐI RÁKOK Gyermek pajzsmirígy sugárterhelések 300 gyermek: 10-40 Gy 3000 gyermek: 2-10 Gy Következmény: pajzsmirigyrák szignifikáns növekedése 1986-1989 kb. 700 lakos > 200 mSv kb. 10.000 lakos 100-200 mSv kb. 130.000 lakos 5-20 mSv

Magyarországi lakosok Csecsemők pajzsmirigy dózisa átlagosan: 6 mSv Lekötött effektív dózis: 0.4-1 mSv

2.2. Űrbalesetek 100 kW - 50nGy/h többlet terhelés 1978 - Canada Kozmosz 954 (90% 235U): 124 000 km2 Jelenlegi típusok: Radioizotóp Termo-elektromos Generátor (3,5-4 millió TBq 238Pu ) - 100 kW 100 kW - 50nGy/h többlet terhelés

2.3. Radiológiai balesetek - Nagy aktivitású forrástagok szállítása (fűtőelemek, hasadóanyagok - nukleáris fegyverek) -Spanyolországban 1966: 2,26 km2 239/240Pu -Radioaktív hulladéktárolókkal kapcsolatos balesetek -1957 Kyshtym (Ural), Szovjetunió -Besugárzó és radiográfiai berendezések forrásai: - 1983 Mexikó16.7 TBq 60Co-t beolvasztottak - 1987 Brazília 50,9 TBq 137Cs-t szétszedtek - 1998.05.30 Spanyolország, Algeciras (1.85 TBq137Cs 30 percig)

Goiania-i 137Cs forrással történt környezetszennyezés SÚLYOS KÖVETKEZMÉNYEK Goiania-i 137Cs forrással történt környezetszennyezés 1987, Brazília Orvosi besugárzó készülék szétszerelése – 137Cs (51 TBq) és hulladékként való értékesítése A szennyeződés 100 km távolságra is eljutott 250 fő kapott sugárterhelést 50 fő egésztest vagy helyi besugárzás 14 fő közepestől súlyosig terjedő csontvelő szindróma, ebből 4 meghalt 28 fő bőrsérülés 129 fő egyéb sugárterhelés 85 ház szennyezett, 41-et lebontanak 3000 m3 radioaktív hulladék GDP 20%-al csökkent 5 év kellett a regenerálódáshoz

137Cs kontamináció Magyarországon 1998. 05 137Cs kontamináció Magyarországon 1998.05.30 Spanyolország, Algeciras (1.85 TBq137Cs 30 percig)

Eredmény: Általában: 137Cs: 2-3 mBq/m3 Budapest, OSSKI - 34 mBq/m3 (1998.05.29-06.12), Paks, PAE - 120-225 mBq/m3(1998.06.02-06.08) Szekszárd, Tolna m. ÁNTSZ - 75 mBq/m3(1998.05.30-06.10)

Új probléma: kettős rendeltetésű eszközök szükségessége Analitikai eljárás- és műszerfejlesztés: Alacsony (természetes) sugárzási - és szennyezettségi szintek Rövid analízis idő (gyors, automatikus) Alacsony kimutatási határ Hazai sikerek: IH-90 sugárszint és szennyezettségmérő műszer IH-32 automata járműfedélzeti sugárszintmérő műszer Légi (pilóta nélküli(PNR), vagy ember által vezetett, merevszárnyú, vagy forgószárnyas eszközön beépített) sugárfelderítő rendszer IH-95 sugárszint és szennyezettségmérő műszer

IH-90 sugárszint és szennyezettségmérő műszer BME FKT, HTI, Gamma Művek

Nukleáris veszélyforrások: 3. Terrorizmus Fenyegetettség: 3.1. Nukleáris fegyverek ellopása, nukleáris anyagok megszerzése; 3.2. Radioaktív források megszerzése, „Piszkos -bombák”; 3.3. Nukleáris létesítmények elleni terrortámadás.

3.1. Nukleáris anyagok szigorú ellenőrzése Kihívások: 3.1. Nukleáris anyagok szigorú ellenőrzése IAEA - SAFEGUARD, INSPECTION NUKLEÁRIS ANYAGOK AZONOSÍTÁSA MINŐSÉGBIZTOSÍTÁSI RENDSZER analitikai és mintavételi módszerek fejlesztése és validálása „Tiszta” laboratóriumi környezet: CLS „Tiszta” mintavétel ESS „Specializált” mérésekre képes laboratóriumok hálózata NWAL

Miről is van szó? 3.2. Radiológiai fegyverek ( RW - „piszkos bombák”), radiológiai diszpergáló eszközök (RDD) Miről is van szó? Improvizált robbanó eszközök (Improvised Explosive Devices) Vegyi, biológiai vagy radiológiai anyag Toxic Industrial Material (TIM) Robbanó töltet Iniciátor Detonátor Improvizált diszpergáló eszközök (Improvised Dispersal Devices) Radiológiai diszpergáló eszköz: Radiological Dispersal Devices

A “piszkos bomba”, Szemipalatyinszk, 1953-1959 Elsősorban Pu, Am és Sr izotópok

RDD Improvizált időzített, vagy távirányított robbanótöltet + = Improvizált időzített, vagy távirányított robbanótöltet Nagy radio-toxicitású izotópot tartalmazó tároló, kapszula, stb… … és a kész piszkos bomba

Ha nincs robbanóanyag: Improvizált porlasztó eszközök (Improvised Spray Devices) TÚLNYOMÁS P Vegyi, biológiai vagy radiológiai anyag Toxic Industrial Material (TIM) Indítószelep

Miért veszélyesek? Egyszerűen elkészíthetők TIM könnyen „beszerezhető” pl.: számos nagy aktivitású sugárforrás van használatban, melyek közül sokat már nem használnak vagy nincs meg. Súlyos rövid- és hosszú távú hatások Radiológiai balesetek és eddigi próbálkozások tapasztalatai

Kereskedelmi radioaktív források (IAEA, 2001) Sr-90 Pu-238 Co-60 Cs-137 Orvosi besugárzók Co-60 Ir-192 Ipari radiográfia Áram- generátorok Cs-137 Am-241 Cf-252 Ipari besugárzók Nedvesség mérők Akna keresők Co-60 Cs-137 Ipari források Co-60 Sr-90 Cs-137 Am-241 Kalibráló források 1 kBq 1 MBq 1 GBq 1TBq 1 PBq

Radioizotópos áramgenerátorok Radiológiai Hőelektromos Generátorok (RTG) Sr-90 Pu-238 3,5-4 ezer PBq 238Pu) Orosz RTG : 100-500 kCi = 3.7 – 15 TBq 90Sr

Probléma: a hatósági ellenőrzésből kikerülnek források „ÁRVA FORRÁSOK” USA EU Volt SZU Nem használt forrás [db] 500 000 – 1 000 000 30 000 ? Évente elvész [db] 300 – 400 70 Veszélyes árva forrás [db] 100 - 500 100 - 200 1000 - 5000

Megerősített nukleáris és radioaktív anyag csempészések 1993 – 2004 (forrás IAEA ITDB) Nukleáris anyag Radioaktív anyag Nukleáris és radioaktív anyag Sugárszennyezett anyag Egyéb

Potenciális radiológiai ágensek Forrás Felezési idő [év] Kémiai forma Sugárzás típus Kimutathatóság Co-60 5,8 fém béta, gamma gamma-spektroszkópia Cs-137 30 Fémsó (por) Sr-90 28 béta nehéz Am-241 432 alfa, gamma Pu-238 87.7 Fém-oxid alfa, sf nehéz, neutron mérés Cf-252 2.6 Ir-192 73.8 nap fémes Po-210 138 nap Nehez, gamma-spektroszkópia RDD: - nagy fajlagos aktivitás, könnyen „beszerezhető”; - szállítható legyen (ne legyen túl nehéz) - könnyen teríthető legyen

Terjedési szimuláció a Kossuth téren felrobbantott 60Co alapú piszkos bombára 300 Ci (~1013 Bq) aktivitású 60Co 0.5 g izotópot ellopnak és 10 kg TNT-t tartalmazó szerkezetben felrobbantanak. A szimuláció alapadatai: Szélirány: 270°, szélsebesség: 4 m/s A belváros népsűrűsége: 15.000 fő/km ΣT = 42 km2 T1 = 0,18 km2 (>75 cGy) T2 = 0,67 km2 (>25 cGy) T3 = 5 km2 (>5 cGy) T4 = 15 km2 (>1 cGy) T5 = 21 km2 (>0,1 cGy)

Vizek elszennyezése Volume of some water resource Forrás GAL-Víz* [kBq/kg] Activitás [Bq] Tömeg [kg] Elszennyezhető víz [m3] Cs-137 1 50 TBq 0.045 (Cl) 5*108 Sr-90 0.1 15 TBq 0.0066 1.5*108 Pu-238 0.001 4 PBq 14.6 4*1012 *Generic Action Levels (GAL) established by Basic Saferty Srandards (BSS No.115, IAEA, 1996) Volume of some water resource Resource Volume [m3] Balaton 1.8 *109 Budapest napi vízellátása 700 kútból 1.2 *106

Foganatosítandó rendszabályok 1. Felderítés, értékelés (felmérés) 2. Hiteles tájékoztatás 3. A terület lezárása, kimenekítés 4. Szennyezett személyek gyülekeztetése, szennyezett ruházat begyűjtése, fürdetés (személyi mentesítés) 5. Orvosi ellátás, (sérülések, pszichiáterek) 6. Terület mentesítése 7. A médiahatás kezelése 8. Tömegpszichózis és hipochondria kezelése Esetenként a 7 és 8-as pontok a legsúlyosabbak

Valós félelem? 1995 November, Moszkva, Izmailovszky park Csecsenek: Cs-137-tartalmú zacskó

Tűzlabda Késői robbanások Rezgések Toxikus gázok, füst, stb. 3.3. Nukleáris létesítmények elleni terrortámadás Terrortámadás: a biztonsági tervezésnél figyelembe nem vett események felülvizsgálata Tűzlabda Késői robbanások Toxikus gázok, füst, stb. Rezgések

terrorizmus ellen (NAÜ) Védekezés a nukleáris terrorizmus ellen (NAÜ) A hatékony ellenlépések előfeltételei: A nemzetközi együttműködés hatékonyságának növelése, amelyhez a NAÜ minden támogatást megad. Az egyes tagországokban: a nukleáris energia kockázatának felülvizsgálata, a potenciálisan veszélyeztetett területek teljes körű újraértékelése, a gyenge pontok felkutatása, Az új helyzetnek megfelelő, az újraértékelésen alapuló válaszlépések megtétele A NAÜ tevékenységének hatékonyabb ellátásához költségvetésének növelése, kezdetben 10-15 %-kal.

terrorizmus ellen (NAÜ-3.) Védekezés a nukleáris terrorizmus ellen (NAÜ-3.) A nukleáris terrorizmus elleni harc konkrét formái és módszerei : 1. Az Atomsorompó Szerződés (Non Proliferation Threaty) hatékonyságának növelése: -szerződés egyenszilárdságúvá tétele, azaz a kívülállók beterelése a „karámba”, -az ellenőrizetlen anyagok és tevékenységek felderítésére egyre fejlettebb műszaki módszerek és eszközök hadrendbe állítása. 2. Nukleáris fegyverek ellopásának megakadályozása: -az egyes tagországok felelőssége mielőbb felülvizsgálni saját biztonsági és szervezeti felkészültségüket, illetve a szükséges fejlesztő lépéseket megtenni, -a NAÜ ehhez minden támogatást megad. 3. A nukleáris anyagok őrzésének és védelmének szigorítása (sajnálatos módon a nukleáris anyagok fizikai védelmének színvonala egyenetlen az egyes országok között, ennek korrigálása az adott országok feladata).

Feladat: nukleáris környezet-ellenőrzés A környezet sugárzási állapotának nyomon követése a minél gyorsabb beavatkozás lehetősége érdekében Lehetőségek 1.A külső sugárzási tér mérése - monitoring 2.A környezeti elemek mintavételes ellenőrzése (immisszió) 3.Az élelem anyag, élelmiszerek mintavételes ellenőrzése 4. Kibocsátás (emisszió) ellenőrzése

Az Országos Sugárfigyelő, Jelző és Ellenőrző Rendszer (OSJER) rendeltetése: a nukleáris veszélyhelyzet korai észlelésének, a riasztás feltételeinek megteremtése.

Sugárkapuk- Gamma Műszaki zRT Mobil Telepített

Felkészülés tervezés képzés gyakorlatozás balesetelhárítási intézkedési tervek módszertani eljárási tervek képzés átfogó és szakirányú elméleti és gyakorlati gyakorlatozás NBEGY, CONVEX-3, INEX-3