A sugárvédelem alapjai 1. Dózisfogalmak 2. Az ionizáló sugárzások egészséget károsító hatásai 3. Sugárvédelmi szabályozás - korlátok 4. A dózismérés sajátosságai 5. Természetes radioaktivitás 6. Radioaktív hulladékok 7. Munkahelyi sugárvédelem 1
4. A dózismérés sajátosságai
µ • Dx Φ E ρ x fm = • = * D m Φ E µ ρ m
Bragg-Gray elv: a dózismérı (m) és az emberi testszövet (x) tömegabszorpciós együtthatójának aránya ne függjön a sugárzás energiájától
Dózismérés (külsı sugárterhelés mérése) eljárásai: * az expozíció befejezését követı kiértékelés = integrális dózismérés = utólagos ≅ személyi dózismérık * folyamatos kiértékelés = dózisteljesítménymérés = azonnali ≅ területi dózismérık
2
Külsı sugárterhelés mérése Dózismérés: „utólagos” kiértékelés – személyi dozimetria • filmdózismérı - kémiai változás • TLD: szilárdtest-dózismérı (termolumineszcencia) • elektronikus dózismérık: impulzusüzemő gáztöltéső detektorok, félvezetı detektorok, „DIS”-detektor • buborék detektorok Dózisteljesítmény-mérés: azonnali kiértékelés – területi dozimetria • impulzusüzemő gáztöltéső detektorok • szerves szcintillációs detektor Követelmények: „energiafüggetlenség”: a kijelzett dózis ne függjön az egyes részecskék által leadott energiától Intenzitás/dózisteljesítmény arányosság Felejtés = 0 – a dózis ne változzék a mérés és a kiértékelés között 3
Dózismérık – 1. példa FH-40-G hordozható területi/személyi dózismérı Beépített gáztöltéső detektor (proporcionális számláló) Mérési tartomány: 10 nSv/h – 1 Sv/h „Ugrási” érzékenység – „visszaugrási” tompítás: gyorsan jelzi a növekedést, lassan tér vissza alaphelyzetbe
4
Dózismérık- 2. példa Kiegészítı személyi dózismérı reaktoros felhasználásra: külön gamma- és neutron érzékenység 2 félvezetı detektor; neutronokhoz: polietilén/6Li/10B borítással Érzékenység: 1 µSv
5
Dózismérık – 3. példa BTI buborékdetektor – személyi dózismérés neutronok sugárzási terében Túlhőtött folyadékcseppek polimerben eloszlatva – neutron találattól buborékképzıdés – buborékok száma arányos az egyenérték dózissal (1 – 2 buborék / 10 µSv)
6
Belsı sugárterhelés meghatározása
Közvetlen dózismérés nem lehetséges Közvetett mérés: az inkorporált aktivitás meghatározása Nehézség: pillanatnyi mérések ►◄tartózkodási idı ismerete szükséges Vizsgálati módszerek: * inkorporálható közeg (levegı, víz, élelmiszer) analízise: radiokémiai feldolgozás + α- és β-sugárzók mérése; γ-spektrometria * testnedv-, exkrétumanalízis: α- és β-sugárzók mérése, γ-spektrometria; * testrész- és egésztest-analízis: γ-spektrometria 7
5. Természetes radioaktivitás A természetes radioaktivitás összetevıi: * kozmikus sugárzás szoláris, galaktikus, befogott részecskék világőrben: protonok, α-részecskék, pozitív ionok légkörben: neutronok, fékezési fotonsugárzás (Föld felszínén: 30 - 40 nSv/h) * kozmogén radionuklidok (3H, 14C, 7Be) * ısi radionuklidok (az ıs-Nap életciklusa során „s” és „r” ciklusban keletkeztek)
8
Természetes radioaktivitás İsi radionuklidok: * 40K (T= 1.28 milliárd év, belsı sugárterhelés: 0.2 mSv/év, része a külsı sugárterhelésnek is) – β- és γ-sugárzó: belsı és külsı sugárterhelés * bomlási sorozatok: 238U, 232Th, 235U 238U:
T= 4.47 milliárd év (4-6 ppm a Föld felszínén) – bomlási sor: α-, β- és γsugárzók leányelemei között: 226Ra, 222Rn
222Rn
(T= 3.8 nap) rövid felezési idejő, α- β- és γ-sugárzó leányelemei: 218Po, 214Pb, 214Bi, 214Po - belsı sugárterhelés: átlagosan 1.3 mSv/év 222Rn-koncentráció (EEC): szabad levegın 1 – 15 Bq/m3 zárt térben (lakások) 10 – 200 Bq/m3 (akár 10× ennyi is lehet) föld alatt 200 – 200000 Bq/m3 Átlagost meghaladó radonszint: pince, bánya, barlang, építıanyag
9
Természetes radioaktivitás 232Th:
T= 14.1 milliárd év (7-10 ppm a Föld felszínén) bomlási sor - leányelemek: köztük 220Rn 220Rn (T= 55 s) – kevéssé tud kikerülni a levegıbe dózisjárulék 0.1 mSv/év
235U:
T= 0.71 milliárd év (a természetes urán 0.7 %-a) a nukleáris energiatermelés legfontosabb alapanyaga: indukált hasadás neutronok hatására
10
Természetes radioaktivitás Természetes sugárterhelés : átlagosan 2 - 3 mSv/év belsı sugárterhelés 65 % külsı sugárterhelés 35 % (szabad téren 70 – 160 nSv/h) (kozmikus sugárzás, ısi nuklidok a talajból, építıanyagokból) továbbá: orvosi eredető sugárterhelés átlagosan (Mo.-n) 1 mSv/év Szabályozhatóság: Rn-koncentráció a munkahelyeken, TENORM – építıanyagok radioaktivitása Páciensdózis (pl. Tapolcai tavasbarlang): egyedi kockázatelemzés 11
Külsı dózisteljesítmény mérése – Nukleáris környezet-ellenırzés Magyarországon Sugárzási adatok 2010. március hónapban 500 450 400 350 nSv/óra
300 Átlag
250
Maximum
200
Minimum
150 100 50
us
31 . us
m ár ci
us
us
29 .
27 . m ár ci
25 . m ár ci
23 . m ár ci
us m ár ci
us
21 .
19 . m ár ci
us m ár ci
us
17 .
15 . m ár ci
us m ár ci
us
13 .
11 . m ár ci
us
m ár ci
us
9.
7. m ár ci
us m ár ci
us
5.
3. m ár ci
us m ár ci
m ár ci
us
1.
0
12
6. Mesterséges radioaktivitás – radioaktív hulladékok/üzemi kibocsátások - Nukleáris reaktorok (energiatermelı, kutató, oktató) hulladékai hasadási, aktivációs és korróziós termékek - Nukleáris robbantások, fegyverkísérletek hulladékai - Ipari sugárforrások - Orvosi (diagnosztikai és terápiás) sugárforrások -„TENORM”: mesterséges okból megnövekedett természetes radioaktivitás * szén-, olaj- és gáztüzeléső erımővek (salak, hamu, pernye) * nukleáris üzemanyag elıállítása * egyéb
13
Radioaktív hulladékok
AK i S =∑ i MEAK i
AK: aktivitás-koncentráció [Bq/kg] Mentességi szint : MEAK [Bq/kg] S = veszélyességi index alapján: kis-, közepes- és nagyaktivitású hulladék
Kisaktivitású hulladék (LLW) 1 < S < 1000 Közepes akt. h. (ILW) 103 < S <106 Nagy akt. h. (HLW) S > 106, hıfejlıdés > 2 kW/m3
Mentesség ≠ Felszabadítás !!! (elızetes illetve utólagos döntés) azonosság: kapcsolat az elhanyagolható dózissal (10 µSv/év) eltérés: forgatókönyvek !!! 14
Radioaktív hulladékok kezelése
Győjtés Osztályozás Térfogatcsökkentés Kondicionálás Átmeneti és/vagy végleges elhelyezés
Alternatív megoldások: kiégett nukleáris üzemanyag reprocesszálása, hosszú felezési idejő hulladék-komponensek transzmutációja 15
Radioaktív hulladékok kezelése
Térfogatcsökkentés • Általános: préselés, égetés, bepárlás • Specifikus: felületi (szorpció), térfogati (extrakció) • • •
Kondicionálás Cementezés (LLW, ILW) Bitumenezés (szerves LLW) Üvegesítés (HLW) 16
Radioaktív hulladékok
Átmeneti elhelyezés: - nedves tárolás: friss kiégett főtıelemek - száraz tárolás: KKÁT (Paks) Végleges elhelyezés: - felszínközeli: csak LLW, ILW (Püspökszilágy) - mélységi: LLW, ILW (Bátaapáti), HLW (Bodai Agyagkı Formáció) 17
Átmeneti elhelyezés HLW (?) – Paks KKÁT
18
Végleges elhelyezés LLW, ILW – Bátaapáti NRHT
19
Mélységi elhelyezés – Bátaapáti (LLW - ILW) Gránitban, két lejtıs aknán elérhetı 300 m mélyen „Mária” lejtısakna bejárata a járathajtás alatt
20
Nem erımővi radioaktív hulladék (LLW/ILW) végleges elhelyezése Püspökszilágy RHFT
21
7. Munkahelyi sugárvédelem • Védelmi falak – árnyékolás „x” vastagságú vért hatása
.
.
D = D 0 * B * exp (− µ * x )
•Monitorozás – az ellenırzött területen - a létesítmény környezetében elemei: dózisteljesítmény-mérés, levegı (aeroszol) mintavétel- és mérés , vízminták mérése •Hulladékkezelés – dekontaminálás inkorporálható radioaktív szennyezettség eltávolítása •Baleseti tervezés – baleset-elhárítás 22
BME Oktatóreaktor SVER rendszer
23
BME Oktatóreaktor OKM-OSJER hálózat tagja Környezeti monitorozás
24
