A természetes és mesterséges sugárterhelés

Radioaktív anyagok környezetünkben. A természetes és mesterséges sugárterhelés. Atomerőmű.

Definíciók
(Néhány radioaktivitással kapcsolatos fogalom, amely segíti a téma megértését.)

Radioaktivitás:
Az instabil atommagok tulajdonsága. Az időegység alatt elbomló részecskék, atomok száma. Mértékegység: Bq (Becquerel).

Sugárdózis:
A sugárzás energiájának és a besugárzott test tömegének hányadosa.
Mértékegység: Jo/kg = Gy (Gray).

Egyenérték dózis:
Az előbbit egy biológiai hatásosságot jelző értékkel (állandóval) megszorozzuk. Az állandó tapasztalati úton meghatározott szám. Mértékegysége: Sv (Sievert).

Sugárterhelés:

– Külső sugárterhelés: az a sugárzás, ami kívülről éri a szervezetet. A talaj és az épületekben az építőanyag a meghatározó ebből a szempontból. A zárt térben lévő sugárterhelés 40-50x-e is lehet a kültérinek.
– Belső sugárterhelés: a sugárzás bejut a szervezetbe és ott fejti ki a hatását. A tápanyaggal, légzéssel is bejuthat, sőt a vízzel is: az ásványvizekben lévő radon sem elhanyagolható.

A természetes és mesterséges sugárterhelés

Természetes sugárzás és sugárterhelés
Magyarországon évente 2,4 mSv (millisievert) sugárzás éri a lakosságot természetes forrásokból.

A természetes háttérsugárzásnak nevezett sugárterhelés két alapvető összetevője:

– A Föld kérgében, felszínén és légterében jelenlévő radionuklidok sugárzása
– A Napból, más galaxisokból, a világűrből a Föld felé irányuló nagyenergiájú kozmikus sugárzás

Kozmikus sugárzás
A kozmikus sugárzás legnagyobb része a Napból származik, és 108 – 1020 eV kinetikus energiájú protonokból áll. Ezek a primer részecskék a Föld légkörét alkotó atomokon szóródnak, energiát vesztenek, illetve magreakciókkal kozmogén radionuklidokat hoznak létre.

Kozmogén radionuklidok
Így nevezzük azokat a természetes eredetű radioaktív anyagokat, amelyeket a kozmikus sugárzást alkotó részecskék magreakciói hoznak létre a Föld légkörében.
3H;  7Be;  14C ; 22Na ; 36Cl

Ősi radionuklidok
238U; 235U;  232Th ; 40K

Radon
Három természetes izotópja van 219Rn, 220Rn és 222Rn. Ezek közül a 222Rn-nek van kiemelt sugárvédelmi jelentősége (238U bomlási sorába tartozik, felezési ideje hosszabb, mint a másik kettőé).

 

Emberi beavatkozások által megnövelt természetes sugárterhelés

– Kohászat, bányászat, energetika: szénerőművek kibocsátása. A radioaktív anyagok a levegőbe távoznak, vagy a salakban maradnak. Több millió tonna salak/év. A salak elhelyezése külső terhelést okoz.
– Egyéb energiaforrások alkalmazásakor: például földgáz, geotermikus energia esetén (radontartalomból eredő sugárterhelés)
-Utasszállító repülőgépek is hozzájárulnak az emelkedéshez

 

Mesterséges eredetű sugárterhelés

Évente 1,7 mSv (millisievert) mesterséges eredetű sugárzás éri a lakosságot.

Származhat:

– Orvosdiagnosztikai és terápiás sugárterhelésből: röntgendiagnosztika, izotópdiagnosztika, sugárterápia
– Ipari eljárásokból: sugárforrás előállítás, vastagság és sűrűségmérés, kopásvizsgálat
– Atomerőművekből, izotóplaboratóriumokból, kutatásokból

 

Atomerőművek

Az atomerőművekben a fűtőanyag által termelt hőt alakítják át elektromos energiává. A nagy mennyiségű energia felszabadítása indukált maghasadás révén következik be (mesterségesen idézik elő az atommag hasadását) az atomreaktorokban. Ha egy anyagban elegendő a hasadó mag, akkor a felszabaduló neutronok további neutronokat szakítanak le, és ezzel beindul a láncreakció. A fűtőelemek urántartalmának hasadása termeli a hőt. A keletkezett hőt hűtőközeggel vezetik el a reaktor magból. A hűtőközeg (normálvíz, nehézvíz, gáz, folyékony fém)  anyagától függően közvetve, vagy közvetett módon gőzt állítanak elő. A gőz turbinát hajt, az generátort működtet, amely az elektromos áramot termeli.
A világon üzemelő reaktorok nagy része ún. könnyűvizes reaktor, amelynek két típusa a forralóvizes és a nyomottvizes reaktor.

A paksi atomerőműbe 4db nyomottvizes rendszerű, VVER 440/V 213 típusú, kétkörös reaktorblokk került beépítésre. A reaktorblokkok egyenként 440 MW-os teljesítményűek és egy-egy reaktorhoz két 220 MW-os gőzturbina tartozik.
Magyarország villamosenergia-szükségletének jelentős hányadát, több mint 50 százalékát biztosítja a Paksi Erőmű.

Az atomerőművek környezeti problémái 3 kérdés köré csoportosíthatók

Normális üzemmód hatásai

Az atomerőművek normális működése esetén csekély mennyiségű sugárzó izotópot kerül a környezetbe. A környezeti sugárterhelést folyamatosan ellenőrzik.
A Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottság a lakosságra egyénenként évi 5 mSv terhelést engedélyez, a tényleges technikai terhelést ugyanakkor csak 1 mSv-re becsülik. A nukleáris erőművek dolgozói számára az évi terhelés felső határa 50 mSv.

Radioaktív hulladék elhelyezése, tárolása

A legjelentősebb  környezeti veszélyt  a radioaktív hulladékok jelentik. A nagy mennyiségű kiégett fűtőelemek újrahasznosítására, elhelyezésére, tárolására szigorú előírások is vonatkoznak.
A kiégett fűtőelemek töredékét hasznosítják újra, de ez inkább csak további kockázatot jelent a nagy távolságra történő szállítás miatt, a reprocesszálásban használt vegyszerek is erősen sugárzóvá válnak, s ezek is felhalmmozódnak.
A végleges elhelyezés célja, hogy a sugárzó hulladék biztonságos helyre kerüljön (üvegbe olvasztás, vasbetontárolókban, tengerben illetve geológia elhelyezés), minél kisebb legyen az esélye, hogy a radioaktív izotópok visszajutnak a környezetünkbe.
A hulladék elhelyezése lehetőleg:

– szilárd állapotban
– minél kevésbé legyen vízoldékony
– minél kisebb térfogatban legyen

Az atomerőművek környezeti problémái közé tartozik még a hősszennyezés is. A vízhűtéses reaktorok esetében igen nagy a vízszükséglet. A reaktor hűtésekor felmelegedett vizet hűtőtavakban lehűtik ugyan, de jóval melegebb állapotba juttatják vissza a befogadóba, mint annak a természetes hőmérséklete megkívánná. Így ez az élővízre, a környék élővilágára veszélyt jelent.

Üzemzavar hatásai, esetleges balesetek

INES skála
Nemzetközi Nukleáris Eseményskála (INES, International Nuclear Event Scale)
A nukleáris események osztályozására 7 fokozat létezik:

1. rendellenesség
2. üzemzavar
3. súlyos üzemzavar
4. elsősorban létesítményen belüli hatású baleset
5. telephelyen kívüli kockázattal járó baleset
6. súlyos baleset
7. nagyon súlyos baleset
(1-3 üzemzavar, 4-7 baleset)

 

Néhány példa nukleáris és sugárforrással kapcsolatos balesetekre:

1957. Windscale, Anglia
INES skála fokozat 5.
Egy plutónium termelő grafit moderátoros, gázhűtésű reaktorban történt a baleset. Operátori hiba miatt a fűtőelemek túlhevültek és a grafit meggyulladt. Kibocsátott jelentősebb izotópok: 133 Xe, 131 I, 137Cs , 210 Po

1957. Kistim, Szovjetunió
INEs skála fokozat 6.
Egy plutónium feldolgozó üzemben egy nagyaktivitású folyékony hulladékot tároló tartály kémiai robbanás következtében felrobbant. 144Ce, 95Zr, 90Sr került a környezetbe.

1979. Three Mile Island, Amerikai Egyesült Államok
INES skála fokozat 5.
Egy nyomottvizes reaktorban következett be üzemzavar, majd operátori hiba miatt a fűtőelemek egy része megolvadt. A reaktort hermetikus burkolat vette körül, ami megakadályozta a radioaktív anyagok környezetbe jutását.

1980. Saint-Laurent, Franciaország
INES skála fokozat 4.
Az egyik vízhűtéses reaktorban következett be a grafit olvadása, amely hőrobbanáshoz vezetett.

1986. április Csernobil, Szovjetunió ma Ukrajna
INES skála fokozat 7
Minden idők egyik legsúlyosabb balesete.
A baleset egy grafit moderátoros, vízhűtésű reaktorban következett be. Hőrobbanás majd kémiai robbanás történt a reaktor tervezési biztonsági hiányosságai és az előírások megsértése miatt. 133 Xe, 131 I, 132Te, 137Cs, 134Cs , 90Sr , 106Ru, 144Ce

2011. Fukusima, Japán
INES skála fokozat 7.
Földrengés és azt követő cunami romboló hatásai súlyos nukleáris üzemzavarok és balesetek sorozatát indította el. 131I, 134Cs, 137Cs

1983. Ciudad Juarez, Mexikó
Egy terápiás sugárforrás tartót vashulladékként értékesítettek, de a 60Co forrást tévedésből nem távolították el belőle. A szállítás során a forrás valószínűleg eltört és a vele együtt szállított többi vashulladék is szennyeződött, amit később betonvasként hasznosítottak és építettek be.

1987. Goiânia, Brazília
Egy felszámolás alatt álló magánklinika terápiás besugárzójának 137Cs forrását ellopták, szétszerelték. A sötétben kékes fénnyel világító céziumot széthordták így nagy területeket szennyeztek meg vele.

 

Felhasznált irodalom, forrás:
Fábián Margit, Osán János, Dr. Zagyvai Péter :Magfizika (EDUTUS Főiskola)
dr. Barótfi István: Környezettechnika, Mezőgazda Kiadó
Kerényi Attila: Általános környezetvédelem, Mozaik Oktatási Stúdió
http://www.atomeromu.hu/hu/Lapok/default.aspx
https://hu.wikipedia.org/wiki/MVM_Paksi_Atomer%C5%91m%C5%B1
http://www.zmne.hu/tanszekek/vegyi/personal/Balesetek_leiras.pdf

 

 

 

Share This:

 
Loading Facebook Comments ...

Leave a Comment