Nukleáris veszélyforrások és kihívások

Az előadások a következő témára: "Nukleáris veszélyforrások és kihívások"— Előadás másolata:

1 Nukleáris veszélyforrások és kihívások

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

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

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

5 LITTLE BOY HIROSIMA 20 KT

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

7

8 FAT MAN NAGASAKI-20 KT

9 MAGEGYESÜLÉS-FÚZIÓ Trícium Hélium Fúzió Deutérium neutron

10 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

11 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

12 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;

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

14 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

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

16 Jelentősebb reaktorbalesetek
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 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 Lucens, Svájc Kísérleti atomerőmű (30MW) H-3 3.7e12 Bq

17 Brunsbüttel, Schleswig-Holstein, NSZK. Energiaszolgáltató (2290 MW, BWR), gőzkitörés Nemesgáz I-131 1.4e12 Bq 1.8e8 Harrisburg, Pennsylvania, USA. (2270 MW, PWR), aktív zóna szárazra fut és túlmelegedik 4.4e17 Bq 7.4e11 Bq 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

18 A Csernobili reaktorbaleset főbb környezeti hatásai

19 A Csernobilból kibocsátott sugárszennyezettség (137Cs)

20 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 k m2 ( ) kBq/ m2 Kb k m2 ( ) kBq/ m2 Kb k m2 (40-600) kBq/ m2 Európa más országai: kBq/ m2 Magyarország: 1-10 kBq/ m2

21 Egészségügyi hatások Akut sugárbetegség: halál 26 felgyógyult 203
„LIKVIDÁTOROK” ( EMBER) max. néhány 100 mSv effektív dózis KÉSŐI RÁKOK Gyermek pajzsmirígy sugárterhelések 300 gyermek: Gy 3000 gyermek: 2-10 Gy Következmény: pajzsmirigyrák szignifikáns növekedése kb lakos > 200 mSv kb lakos mSv kb lakos mSv

22 Magyarországi lakosok
Csecsemők pajzsmirigy dózisa átlagosan: 6 mSv Lekötött effektív dózis: mSv

23

24

25 2.2. Űrbalesetek 100 kW - 50nGy/h többlet terhelés 1978 - Canada
Kozmosz 954 (90% 235U): km2 Jelenlegi típusok: Radioizotóp Termo-elektromos Generátor (3,5-4 millió TBq 238Pu ) kW 100 kW - 50nGy/h többlet terhelés

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

27 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 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

28 137Cs kontamináció Magyarországon 1998. 05
137Cs kontamináció Magyarországon Spanyolország, Algeciras (1.85 TBq137Cs 30 percig)

29 Eredmény: Általában: 137Cs: 2-3 mBq/m3 Budapest, OSSKI - 34 mBq/m3 ( ), Paks, PAE mBq/m3( ) Szekszárd, Tolna m. ÁNTSZ - 75 mBq/m3( )

30 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

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

32 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.

33 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

34 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

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

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

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

38 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

39 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

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

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

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

43 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

44 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: 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)

45 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

46 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

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

48 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

49 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 %-kal.

50 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).

51 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

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

53 Sugárkapuk- Gamma Műszaki zRT
Mobil Telepített

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