3.6.1. RADIOAKTIVNÍ ZÁŘENÍ
3.6 RADIOAKTIVITA
Základní pojmy Radioaktivita = schopnost některých atomových jader se samovolně přeměnit (rozpadat)
Základní pojmy
Ionizující záření = záření, které způsobuje při průchodu látkou ionizaci, tj. přeměnu neutrálních atomů na elektricky nabité částice (ionty) Radioizotop = nestabilní, samovolně se přeměňující izotop chemického prvku (Izotopy = atomy jednoho prvku, lišící se nukleonovým číslem – mají stejný počet protonů, ale různý počet neutronů)
Typy radioaktivního záření
TYPY ZÁŘENÍ
q alfa = 2 protony + 2 neutrony - malá pronikavost - velká ionizační schopnost q beta = elektrony vysílané z jádra - střední pronikavost - střední ionizační schopnost q gama = krátkovlnné elektromagnetické záření - velká pronikavost - malá ionizační schopnost
1
Charakteristika zářiče Aktivita radionuklidu = počet radioaktivních přeměn jednotlivého radionuklidu za jednotku času
Charakteristika zářiče
jednotkou 1 Becquerel /Bq/
1 Bq = s-1
používána pro popis radioaktivity ploch a těles s obsahem radionuklidů (tj. zářičů) - plošná aktivita - měrná hmotnostní aktivita - měrná objemová aktivity
Charakteristika zářiče Poločas rozpadu = doba, za kterou se rozpadne polovina původního množství atomů u jednotlivých radionuklidů se liší v rozsahu mnoha řádů: miliardy let zlomky sekundy
Charakteristika přijaté dávky Dávka = střední energie sdělená ionizujícím zářením látce, vztažená na hmotnost látky jednotkou 1 Gray /Gy/
1 Gy = J/kg
Charakteristika příjemce
Charakteristika přijaté dávky Dávkový ekvivalent: - vychází z přijaté dávky - modifikuje tuto hodnotu tak, aby co nejvíce odpovídala pravděpodobnosti biologického účinku - vyjadřuje míru nebezpečnosti přijatého záření pro člověka jednotkou 1 Sievert /Sv/
1 Sv = J/kg
2
Zásady radiační ochrany
3.6.2. RADIAČNÍ OCHRANA
Mezinárodní komise pro radiologickou ochranu (ICRP – International Commission on Radiological Protection) 1. žádná praxe nesmí být přijata, pokud její zavedení nepovede k pozitivnímu přinosu, prokazatelně převyšujícímu negativní důsledky 2. veškeré ozáření musí být udržováno na tak nízké úrovni, jak je to rozumně dosažitelné z ekonomických a sociálních hledisek (tzv. princip ALARA) 3. dávkový ekvivalent pro jednotlivce nesmí překročit stanovené limity
ENDOKRINNÍ SOUSTAVA
ORIENTAČNÍ SCHEMA CITLIVOSTI RŮZNÝCH DRUHŮ NA OZÁŘENÍ (řádové hodnoty dávkového ekvivalentu, který přežije polovina ozářených jedinců) [Sv]
ES
10000
1000
2000
virus tabákové mozaiky
1000
měňavka, vosa
200
hlemýžď
40
bakterie
100
10
15
pstruh
8 5,6
krysa myš
3 2,4
člověk koza
1
PŘÍSPĚVKY OZÁŘENÍ
ORIENTAČNÍ SCHÉMA POROVNÁNÍ POTENCIÁLNÍCH DÁVEK A LIMITŮ RADIAČNÍ OCHRANY [Sv]
LIMITY
POTENCIÁLNÍ DÁVKY
101 > 3 Sv
akutní nemoc
z ozáření
0
10
> 500 mSv/rok
lékařsky zjistitelné účinky záření
10-1 dávkový limit pro pracovníky se zářením
50 mSv/rok 10-2
dávkový limit pro obyvatelstvo
limit pro uvolnění do ŽP se souhlasem SÚJB
úroveň „zanedbatelné dávky“
1 mSv/rok
10-3
250 µSv/rok
7-8 mSv
CT vyšetření hrudníku
2,5 mSv/rok
„typické“ přírodní pozadí
500 µSv
dávka, která nebude u úložišť RAO překročena
10 µSv/rok
současný příspěvek od všech jaderných zařízení
10-4
10-5
RTG snímek plic
250 µSv/rok
Obr. 2
3
3.6.3. JADERNĚ PALIVOVÝ CYKLUS
LIŠEJNÍK – SOB - ČLOVĚK
JADERNĚ PALIVOVÝ CYKLUS těžba a zpracování uranové rudy
Těžba a zpracování uranu
obohacování uranu a výroba paliva
jaderná elektrárna zpracování a ukládání odpadů
STRÁŽ POD RALSKEM
hornická těžba
CHEMICKÁ TĚŽBA
vyluhovací pole
Stráž pod Ralskem
chemická těžba
chemická stanice
4
CHEMICKÁ ÚPRAVNA
HORNICKÁ TĚŽBA URANU HLUBINNÝ DŮL
odkaliště
ruda
chemická úpravna
CHEMICKÁ ÚPRAVNA
ODKALIŠTĚ 99 % původní radioaktivity
loužení kyselinou sírovou, separace uranu
vyloužená ruda
nepropustná vrstva
uranonosná vrstva
Odkalistě
Rekultivační vrstvy biologicky oživitelná vrstva 0,2 m
krycí vrstva z inertního materiálu 0,5-0,8m
drenážní vrstva-kamenivo 0,2 m izolační prvek- minerální těsnění 3 x 0,2 m, nebo bentonitové rohože
upravené podloží, svahy a převarované pláže odkaliště (Dokumentace EIA)
Využití pneumatik
CHEMICKÁ TĚŽBA - kontaminace roztok kyseliny sírové CHEMICKÁ STANICE (separace uranu) povrch kontaminace okolí
nepropustná vrstva
uranonosná vrstva
5
KONTAMINACE VODOTEČÍ
KONTAMINACE VODOTEČÍ
OKOLÍ JE TEMELÍN
Jaderná elektrárna
SCHEMA JE
JADERNÉ PALIVO
6
ŘÍZENÁ ŠTĚPNÁ REAKCE
TŘÍDĚNÍ PODLE RŮZNÝCH HLEDISEK
b
PEVNÉ RADIOAKTIVNÍ ODPADY
Skupenství: plynné, kapalné, pevné jaderná energetika
Původce
1
přechodné
- do 5 let uvolnitelné do prostředí
institucionální odpady c
Složení: radionuklidové + chemické 2.1
d
Aktivita: velmi nízko
e
nízko
středně
vysoce aktivní
nízko a středně aktivní
2
institucionální lékařství, průmysl nízko a středně aktivní z jaderné energetiky
vysoce aktivní a vyhořelé jaderné palivo
(nízká produkce tepla)
krátkodobé
Poločas rozpadu
krátkodobé T1/2<30 roků
KATEGORIE ODPADŮ
a
PRAKTICKÉ TŘÍDĚNÍ PODLE EVROPSKÉ KOMISE
2.2
dlouhodobé T1/2>30 roků
vysoce aktivní odpady
vyhořelé jaderné palivo
uvolnění do životního prostředí
úprava u původců
úložiště Bratrství
sběrné a zpracovatelské středisko
úložiště Richard
úprava v JE Dukovany JE Temelín
úložiště Dukovany
úprava a skladování u původců umístění u reaktorů
sklad VJP JE Dukovany JE Temelín
hlubinné úložiště
dlouhodobé
f
3
nízká
Produkce tepla
možnosti využití v budoucnosti
vysoce aktivní
STRATEGIE Z HLEDISKA ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ
skladování u původců do dosažení uvolňovací úrovně
přechodné
Dlouhodobá izolace
ZÁKLADNÍ SCHEMA KONCEPCE NAKLÁDÁNÍ S RADIOAKTIVNÍMI ODPADY TŘÍDĚNÍ RADIOAKTIVNÍCH ODPADŮ
Řízené uvolňování
Radioaktivní odpady
(vysoká produkce tepla)
vysoká
přepracování VJP zbylé odpady
energetické využití Obr. 1
transmutace VJP Obr. 11
UMÍSTĚNÍ HLAVNÍCH LOKALIT SOUVISEJÍCÍCH KONCEPCÍ NAKLÁDANÍ RAO A VJP
S
SKLAD VYHOŘELÉHO PALIVA
Richard Řež Bratrství
Hostim Skalka
JE Temelín
JE Dukovany
Vysvětlivky: NÍZKO A STŘEDNĚ AKTIVNÍ ODPADY
VYHOŘELÉ JADERNÉ PALIVO
úložiště - v provozu
jaderný reaktor - experimentální
- uzavřené
- energetika
sklad VJP
- v provozu - v přípravě - záložní lokalita
7
OZÁŘENÍ ZE SKLADU PALIVA
SCHÉMA MULTIBARIÉROVÉHO SYSTÉMU HLUBINNÉHO ÚLOŽIŠTĚ Bariéry, které by musely radionuklidy překonat, aby se dostaly do životního prostředí 5
4
3
Horninové prostředí
(min. 500 m pod zemí)
Zásypové materiály
(silná sorbční
schopnost)
Úložný kontejner
(hermetický, ušlechtilá ocel silné stěny)
2
Povlak palivových kazet
1
Vlastní chemická forma odpadu (keramický nebo
(zirkonium) – vysoká korozní odolnost
kovový materiál)
5 1,2
4
Obr. 10
ULOŽIŠTĚ BRATRSTVÍ
ULOŽIŠTĚ RICHARD
ULOŽIŠTĚ DUKOVANY
ČERNOBYL
8
ČERNOBYL Plán
ČERNOBYL Průběh experimentu: 25.4. v 1hod – začalo snižování výkonu reaktoru
•25.4.1986 bylo zahájeno plánované odstavení 4. bloku v 13 h – energetický dispečink přerušil experiment • před odstavením měl být proveden běžný experiment • měl ověřit, jestli elektrický generátor po rychlém ostavení páry bude schopen při svém setrvačném doběhu ještě zhruba 40 sekund napájet čerpadla havarijního chlazení
v 23 h – pokračování experimentu – ale jinou nepřipravenou směnou v 23:10 – chyba operátora, prudké snížení výkonu, reaktor v nestabilním stavu – měl být okamžitě odstaven, ale bylo rozhodnuto pokračovat za každou cenu vytáhli z aktivní zóny tolik regulačních tyčí, že nezbyla rezerva na manipulaci – v tomto stavu je provoz zakázán – operátoři ale pokračovali dál
ČERNOBYL vznikly problémy s udržení tlaku páry, v této situaci by zasáhly automatické havarijní systémy, operátoři je však zlikvidovali 26.4. v 01:22 si nechali operátoři počítačem vypsat stav reaktoru. Viděli, že počet regulačních tyčí odpovídá necelé polovině povolené hodnoty – měli okamžitě reaktor odstavit – opět se rozhodli pokračovat dál v 01:23 se dopustili poslední osudové chyby. Zablokovali havarijní signál, který by po uzavření přívodu páry automaticky odstavil reaktor (v rozporu s plánem chtěli mít možnost experiment opakovat)
ČERNOBYL v 01:23:40 se operátoři pokusili zasunout regulační tyče – ty však byly téměř všechny vytaženy z aktivní zóny v 01:23:44 došlo krátce po sobě ke dvěma mohutným výbuchům, reaktor byl přetlakován tak, že pára při první explozi zvedla horní betonovou desku o váze 1000 t do reaktoru vnikl vzduch, reakcí vodní páry s rozžhaveným grafitem vznikl vodík, který explodoval a rozmetal do okolí část aktivní zóny (uvolnily se asi 4 % radioaktivity) v 02:20 byl požár lokalizován a za další 3 hodiny uhašen (za cenu života 31 hasičů)
reaktor pracoval v nestabilním stavu a katastrofa se neodvratně blížila – v reaktoru rychle rostla teplota a tlak páry
3.7 HLUK Namibie
9
Zvuk
Namibie - noc Ø teplota přes 40 oC Ø stálý vítr Ø dosah zvuku slona 1 km 2 Ø rozloha území cca 3 km
Zvuk = mechanické vlnění šířící se pružným prostředím
Ø teplota přes 4 oC Ø bezvětří Ø dosah zvuku slona 10 km 2 Ø rozloha území cca 300 km
(Warrenová L. , National Geographic, ČR, 3/2004)
SLUCHOVÉ ÚSTROJÍ
Zvuk SS kmitočet (Hz) 20
INFRAZVUK
velryby sloni
20 000
„SLYŠITELNÝ ZVUK“
komorní a = 440 Hz
ULTRAZVUK
netopýři (40 000 – 120 000)
lidské ucho je nejcitlivější 2500 – 4000 Hz sonar sonografie
Hlasitost zvuku (dB) 120 100
• hlasitost zvuku se vyjadřuje v decibelech(dB) • je mírou přenosu energie mechanického vlnění
Hlasitost zvuku (dB) 120 100
90
90
80
80
70
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
• hlasitost zvuku se vyjadřuje v decibelech(dB) • je mírou přenosu energie mechanického vlnění • jedná se o logaritmickou stupnici • zvýšení o 3 dB = 2x větší hlasitost
Zvýšení hlasitosti:
100 krát
1000 krát
10 krát
10
Hlasitost zvuku (dB) 120
start stíhačky
100
120
90 doprava na silnici
70
80 70
60
oblast rizika chronických negativních vlivů
60
50
limit pro den
50
40
limit pro noc, běžný hovor
40
30
30
20 10
oblast akutního poškození sluchu
100
90 80
Hlasitost zvuku (dB)
20 pohyb listí
10
Jesenice - izofony hluku v noční době
Překračování hygienických limitů
Překračování hygienických limitů
Ochrana proti hluku - dodržení hygienických limitů
11
