Využití gama spektrometrie při monitorování okolí JE
kolektiv KDAIZ FJFI ČVUT V PRAZE
Czech Technical University in Prague Ø
Nejstarší technická universita nejen v České republice, ale i v Evropě.
Ø
Byla založena na podkladě dekretů císaře Josefa I v roce 1707, tradice university se tedy rozvíjejí téměř 300 let.
Ø
Je také největší technickou universitou v ČR, více než 20 000 studentů na 6ti fakultách.
Ø
Tradice ČVUT je založena nejen na výuce studentů v technických předmětech, ale také rozvíjí jejich schopnosti zaujmout vedoucí pozice ve výzkumu i vývoji.
Faculty of nuclear sciences and physical engneering Ø
Katedra matematiky, fyziky, katedra jazyk ů
Ø
Katedra pevných l átek, materiálů, a katedra fyzikální elektroniky
Ø
Katedra dozimetrie a aplikace ionizuj ícího záření, Katedra jaderných reaktor ů, Katedra jaderné chemie
Ø
Katedra softwarového inženýrství
Ø
Dopravní fakulta v Děčíně, Výzkumná centra
Jaderné vědy od A do Z aneb kde všude je najdeme Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø
A – atomové hodiny (přesné určení času) B – biologie (např. sledování dějů v rostlinách značenými sloučeninami) C – cestování (např. detekce radionuklidů na hraničních přechodech) D – diagnostika (např. rentgen a CT- zobrazování orgánů) E – ekologie (např. monitorování životního prostředí v okolí elektráren) F – farmakologie (např. značkování látek pro sledování kostí, virů apod.) G – geologie (např. zkoumání složení povrchu Marsu) H – hydrologie (např. čištění pitných zdrojů) I – insektologie (např. ozařování způsobující neplodnost mouchy tse-tse v boji proti malárii) J – jaderná energetika (např. přepracování vyhořelého paliva z jaderných elektráren)
Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø
K – kriminalistika (např. detekce výbušnin pomocí jaderné rezonance) L – lázně (např. léčba pohybového ústrojí) M – meteorologie (např. měření stupně znečištění ovzduší) N – nukleární medicína (např.vyšetření funkce štítné žlázy, ledvin apod.) O – onkologie (např. léčba nádorů ozařováním) P – potravinářství (např. ničení plísní na potravinách, čaji, koření apod.) R – radonový program (např. ochrana obydlí před radonem) S – seismologie (např. predikce zemětřesení) T – technologie (např. detekce vad a poškození materiálů v letectví letectví)
Ø Ø Ø
U – umění (např. určování složení barev a pigmentů resp. pravosti starých obrazů) V – výzkum (např. stáří architektonických památek) Z – zdravotnictví (např. sterilizace téměř veškerého zdravotnického materiálu)
Monitorování životního prostředí v okolí JE Temelín Ø Ø
Gama spektrometrie laboratorn íˇa „in situ“ Odebírané vzorky bioty: l Kůra borovice 2x ročně l Mech Schreberův 2x ročně l Lesní humus 1x ročně l Lesní plody sezónně l Hřib hnědý a koš hub sezónně
Celkový počet vzorků se pohybuje kolem 220 ka ždoročně Ø
Ø
Monitorované území obsahuje 29 odb ěrových míst situovaných na 8 profilech paprskovit ě se rozbíhajících z místa JETE do vzdálenosti 20 km (měřící body jsou vzdáleny 2-5-10-20 km od elektrárny, vzdálenost 20 km je považována za srovnávací)
Ø
Ø
Po vysušení a přebrání jsou vzorky uzavřeny do Marinelliho nádob a měřeny příslušně dlouhou dobu koaxiálním HPGe detektorem
Metody měření
Měřená spektra gama záření v rozsahu do 3 MeV umožňují po zpracování programem SP DEMOS stanovit hmotnostní aktivity přirozeně radioaktivních prvků (40K, 226Ra, a 232Th) a kontaminantu 137Cs (pozůstatek incidentu v Černobylu a vzdušných zkoušek jaderných zbraní).
Rozdělení zdrojů ozáření v České republice Chernobyl fallout, nuclear
other (of these, releases from nuclear installation
weapon tests medical
0,30%
0,04% )
11%
0,13%
(average)
cosmic radiation
49%
14%
terrestrial gamma
17%
radon in houses
Average annual dose: natural sources in human body
9%
radon
1,2 mSv/year
other natural sources
1,2 mSv/year
manmade sources
0,4 mSv/year
Měřicí sestava na FJFI
HPGe detektor Zdroj, ADC a analyzátor firmy Canberra Předzesilovač firmy Ortec Geometrie Marinelliho nádob velikosti 0,5 l
První výsledky trendové analýzy Ø
Vychází z dat laboratorní spektrometrie gama
Ø
Byly studovány dva modely možného incidentu:
Ø
První : případ jednorázového většího úniku
Ø
Druhý : případ dlouhodobého stálého menšího úniku způsobeného nepřetržitým únikem a depozicí především dlouhodobých radionuklidů
Ø
Testování hypotéz, výběr kritéria každoročně
Srovnání výsledků jednotlivých let měření – podzimní odběr mechu 2001
2002
2003
2004
Srovnání výsledků jednotlivých let měření – lesní humus 2002
2001
2003
2004
Dozimetrické a spektrometrické charakteristiky fotonových polí
Scintilační spektrometr MCA µ NOMAD EG &G Ortec
Tesla NB 3201
Příklad dekonvoluce naměřených spekter
Příkon kermy ve vybraných bodech během 6-ti let provozu jETE Srovnání výsledků měření pozadí (spektrometr NaI(Tl) 3"x3") ve vybraných měřících bodech k 11.-12.7.2000, 16.-17.7.2002 a 13.-14.7.2004 160 140
100 80
11.-12.7.2000 16.-17.7.2002
60
13.-14.7.2004
40
Srovnání výsledků měření pozadí (přístroj Tesla NB 3201) ve vybraných měřících bodech k 11.-12.7.2000, 16.-17.7.2002 a 13.-14.7.2004
20 160
0 01 03
04 06
08 12
14
16 17
20 22
23 25
28 29
140
Kód měřícího bodu 120 Ka/dt [nGy/h]
Ka/dt [nGy/h]
120
100 11.-12.7.2000 80
16.-17.7.2002 13.-14.7.2004
60 40 20 0 01 03
04 06
08 12
14 16 17
20 22
Kód měřícího bodu
23 25
28 29
Studenti se zůčastňují práce v terénu i zpracování
90% hřibu hnědého je voda… váha každého suchého vzorku je přibližně 110 g…
•Měření radonu: ve vodě, stavbách a jeskyních testování materiálů pro detekci záření alfa
Aerosolová kampaň v Bozkovských dolomitových jeskyních
Využití rentgenflourescenční analýzy
Aparatura s radionuklidovým zdrojem
Aparatura s rentgenkou
Analýza rukopisů
Analýza rukopisů 1000 900
Cu Kα
800
Cu Kβ
700 600 500 400
Ca
300
Kα 200 100
Pb
Pb
Lα
Lβ
0 2
4
6
8
10
12
14
Energie [keV] 1000 900
Cu
800
Kα
Cu Kβ
700 600 500 400 300
Ca
200
Kα
Hg Lα
Hg Pb Lα
100
Lβ
Pb Lβ
0 2
4
6
8 Energie [keV]
10
12
14
Analýza bronzových předmětů
Impulsy
Spektrum naměřené v místě silně poškozeném korozí
Energie [keV]
Rozdíl ve složení bronzu a koroze Koroze Zastoupení prvku [%]
90 80
Bronz - kov
70
Koroze
60 50 40 30 20 10 0
Bronz - kov
Cu
Sn
Pb
Prvek
Fe
Zn
Ti
Spolupráce s restaurátory
matematické modelování chování částic při průchodu hmotou (Monte Carlo, Penelope..) šíření aerosolů trhlinami (aplikace pro JE) modelování pole neutronů
Účast na projektu DIRAC
Verifikace plánovacího systému Lekselova gama nože
Modelování rozložení aktivity v ISO-containerech 2nd validation experiment MCNP model (NRI –MCNP simulations)
Výpočet efektivní dávky členů letového personálu
Srovnání s ostatními profesními skupinami (rok 2000)
Příklad spolupráce se SÚRO Vnitrní kontaminace Am-241 • Vstupní Data – Retence aktivity ve skeletu (in vivo) – Exkrece stolici a mocí • Problematika vstupních dat (fantomy) • Odhad prijmu pomocí matematických modelu • Vystup – Príjem (Bq) – E(50) Sv
Fantom pro urcení detekcní úcinnosti merení lebky in vivo (merící geometrie s dvemi LEGe detektory) SURO
