Jaderná chemie na ČVUT v Praze po zavedení strukturovaného studia a zřízení CRRC

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ v Praze Katedra jaderné chemie FJFI Centrum pro radiochemii a radiační chemii

Jaderná chemie na ČVUT v Praze po zavedení strukturovaného studia a zřízení CRRC

Jan John


Historie V nedávné minulosti dvě události: • 2003 – zřízení Centra pro radiochemii a radiační chemii – CRRC • 2003/2004 – přechod na strukturované studium Zásadní vliv na výuku i výzkumnou činnost.


CRRC – Cíle • vytvořit špičkové pracoviště, které se zapojí do dalšího rozvoje radiochemie a radiační chemie • udržet kontinuitu a zajistit další rozvoj výzkumu a vývoje v oblasti činnosti centra • vytvořit podmínky pro realizaci tvůrčích záměrů významných vědeckých osobností z řad KJCH FJFI • přijmout několik čerstvých Ph.D jaderné chemie – výchova nové generace pracovníků • nastartovat výzkum v oblastech dosud na KJCH nepěstovaných (zapojení externích odborníků)


CRRC – Vývoj Založeno: 1. leden 2003 Zahájení činnosti: červen 2003 • rozpočet: 1.6 MKč • 3.7 přepočtené osoby 2004 • rozpočet: 5.1 MKč • 7.4 přepočtené osoby (5.4 výzkum) 2005 • rozpočet: 14.3 MKč (8.5 MKč výzkum) • 10.0 přepočtených osob (21 fyzických, 6.1 výzkum, 3.9 “výuka”)


CRRC – Rada • • • • • • •

Prof. Ing. Jiří Hála, CSc., Masarykova universita Brno Doc. Ing. Věra Křížová, DrSc., VŠCHT Praha Doc. RNDr. Ladislav Lešetický, CSc., PřF UK Praha Doc. Ing. Karel Štamberg, CSc., FJFI ČVUT Praha Ing. Zdeněk Řanda, DrSc., ÚJF AV ČR, Řež u Prahy Ing. Bohumil Bartoníček, CSc., ÚJV a.s., Řež u Prahy Ing. Alois Motl, CSc., FJFI ČVUT Praha


CRRC – Realita Pracovníci • Většina pracovníků CRRC i KJCH má úvazek rozdělen mezi obě instituce Sídlo • V části prostor KJCH – společné užívání laboratoří v kontrolovaném pásmu Výuka • Pracovníci CRRC se podílejí na výuce v rámci svých částečných úvazků na KJCH Výzkum • Témata CRRC vycházejí z tradičních témat KJCH, projekty řešeny ve spolupráci (formální i neformální) Rozvoj • Snaha o rozšíření výuky chemie na ČVUT – „Votočkův chemický ústav“ • Vybudována nová společná laboratoř TRLFS • Druhá etapa modernizace radiochemických laboratoří.


CRRC – SWOT Zápory • Nepřiměřená administrativa (téměř na úrovni fakulty) • Oslabení výzkumné činnosti na KJCH Klady • Zdroj mimonormativních prostředků – cca 2–2,5 MKč/rok • Přijetí 4 nových mladých pracovníků na vědecko-pedagogické pozice • Udržení „aktivních seniorů“ na většinový úvazek Příležitosti • Výrazné zviditelnění oboru v rámci ČVUT • Společné rozvojové projekty CRRC a KJCH (2 org. jednotky ČVUT!) Hrozby • Mimonormativní financování končí v polovině roku 2007 • Rozpočtový vzorec ČVUT neumožňuje získání dostatečných prostředků na základě vědeckých výkonů


VÝUKA Strukturované studium: • Bakalářský program • Magisterský program • Doktorský program Strategie přechodu na strukturované studium: • Původní 1.–3. ročník = bakalářský program • Původní (3.)4.–5. ročník = magisterský program (původní 3. ročník = 1. ročník mag. programu, jehož absolvování se předepisuje pouze příchozím bakalářům bez základů JCH)


Výuka – Bakalářský program Bakalář JCH – ve světě velmi neobvyklý stud. program • Chemické (i ostatní základní) předměty jako běžný bakalář chemie + • Základy jaderné fyziky • Jaderná chemie 1 a 2 (2 + 1 z, zk; 2 + 2 z, zk) • Detekce a dozimetrie ionizujícího záření (3 + 0) • Základy konstrukce a funkce jaderných elektráren • Metoda Monte Carlo v radiační fyzice (volitelná) Žádná praktika se zdroji ionizujícího záření!


Výuka – Bakalářský program (2) Základní problém: • na ČVUT neexistuje výuka chemie jako takové – chybí „rezervoár“ chemiků (přijímání do 1. ročníku přímo na JCH) • výuka základních chemických disciplin „ve spolupráci s“ (na) PřF KU Specifické problémy: Bakalářská práce • žádná zkušenost s prací se ZIZ • rozsah pouze 0 + 4 z; 0 + 6 z ⇒ lepší rešeršní práce / horší „výzkumný úkol“ Náročnost a průchodnost studia • Náročnost studia se spíše zvýšila • Většina studentů za 3 roky nestačí bakalářský program dokončit – problémy s kredity při prodloužení studia

Rozpor s cíly zavádění strukturovaného studia!


Výuka – Magisterský program Studijní obor „Jaderně chemické inženýrství“ Tříletý, 1. ročník pouze pro absolventy „nejaderné“ chemie. Tři zaměření: • Aplikovaná jaderná chemie • Chemie životního prostředí • Jaderná chemie v biologii a medicíně – nově od 2006/2007 Základ společný, rozdíly zejména ve volitelných předmětech. Problémy: • malý počet studentů • neprojevuje se (zatím) zvýšená mobilita studentů


Výuka – Magisterský program (2) Společný základ: 2. ročník Předměty povinné: • Separační metody v jaderné chemii 1 • Radiochemie stop • Radiační chemie • Chemie a radiační hygiena prostředí • Praktikum z radiochemie 1 a 2 • Praxe, Exkurze 2 • Výzkumný úkol 1, 2 Předměty volitelné: • Chemie radioaktivních prvků

3. ročník Předměty povinné: • Seminář 1 a 2 • Diplomová práce


Výuka – Magisterský program (3) Aplikovaná jaderná chemie 2. ročník Předměty povinné: • Technologie palivového cyklu JE • Radioanalytické metody • Aplikace radionuklidů 1 Předměty volitelné: • Separační metody v jaderné chemii 2 • Instrumentální metody 2 • Chemie provozu JE • Transportní procesy • Aplikace radiačních metod • Radiační metody v biologii a medicině • Chemie radioaktivních prvků • Kvantová fyzika

3. ročník Předměty volitelné: • Aplikace radionuklidů 2 • Izotopy a reakční mechanismy • Technologie jaderných materiálů • Příprava radionuklidů • Značené sloučeniny


Výuka – Magisterský program (4) Chemie životního prostředí

3. ročník 2. ročník Předměty volitelné: Předměty povinné: • Analytika odpadů • Technologie palivového cyklu JE • Hydrochemie • Radioanalytické metody • Stanovení radionuklidů v životním • Ochrana životního prostředí prostředí Předměty volitelné: • Technologie zpracování odpadů • Instrumentální metody 2 • Výpočetní simulace biogeosférických • Radiobiologie procesů • Chemie provozu JE • Chemie radioaktivních prvků • Modelování migračních procesů v životním prostředí • Průmyslová toxikologie • Radiační ochrana • Hydrologie a pedologie


Výuka – Magisterský program (5) Jaderná chemie v biologii a medicíně 2. ročník

3. ročník

Předměty povinné: • Imunochemie • Radiační metody v biologii a medicině • Radiofarmaka Předměty volitelné: • Radioanalytické metody • Základy biologie, anatomie a fyziologie člověka 1, 2 • Radiobiologie • Radiační ochrana • Biochemie a farmakologie • Chemie radioaktivních prvků • Modelování migračních procesů v životním prostředí • Průmyslová toxikologie • Separační metody v jaderné chemii 2 • Radiofarmaka

Předměty volitelné: • Izotopy a reakční mechanismy • Příprava radionuklidů • Značené sloučeniny • Obecná farmakologie • Imunopatologie • Chemie léčiv


Výuka – Doktorský program Studijní obor „Jaderná chemie“ Individuální studijní plán • 5 (4-6) odborných předmětů (zpravidla 2 + 0) • Minimálně 1 světový jazyk (zpravidla A) • Případné další volitelné předměty (nemusí končit zkouškou) • Studie k „Rozpravě o disertační práci“ Podmínkou absolvování státní doktorské zkoušky je absolvování „Rozpravy“.

Nabídka předmětů: • • • •

Veškeré odborné předměty z magisterského programu (příp. upravené na 2 + 0) Aplikace velkých zdrojů ionizujícího záření Biosyntézy značených sloučenin Instrumentální radioanalytické metody a jejich použití pro sledování znečištění životního prostředí • Přednášky ze studijních programů VŠCHT a Karlovy univerzity


Výuka – Doktorský program (2) Dvě základní varianty studia: Ing. (Mgr., RNDr.) jaderné chemie / radiochemie • Volba převážně externích předmětů dle tématu práce Mgr. (Ing., RNDr.) ostatních chemických oborů • Povinně předepsány základní odborné předměty • Povinně předepsáno Praktikum z radiochemie 1 + 2 • Případné doplnění vzdělání v oboru disertační práce samostudiem

Pozitivum: • Prakticky stejný počet doktorandů jako ostatních studentů – hlavní zdroj rozpočtu z kapitoly „výuka“ • Funguje mobilita

Nejčastější externí zájemci: • Mgr. jaderné chemie z KU Praha • Absolventi slovenských chemických VŠ


ROZVOJ Hlavní oblasti: • Zavedení výuky chemie na ČVUT („Votočkův chemický ústav“) • Modernizace výuky jaderné chemie (zaměření „Jaderná chemie v biologii a medicíně“) – zahájení výuky 2006/2007 (viz výše v kapitole „Výuka“) • Účast na budování „Institutu aplikovaných věd“


Rozvoj (2) Votočkův chemický ústav Příprava vzniku nového chemického ústavu a zavedení výuky chemie na ČVUT  Akreditační spisy programu „Chemie v technických vědách“, obory Stavební chemie Chemie anorganických materiálů Chemie životního prostředí Vybavena první část prostor v budově FBMI v Kladně.  Projekt: 5 chem. laboratoří a 1-2 patra pro výuku chemie.  Podklady pro zřízení Votočkova chemického ústavu (VCÚ) ČVUT. Vše za výrazné podpory minulého vedení ČVUT. Nové vedení ČVUT – prioritou spolupráce s VŠCHT, VCÚ nebude.


Rozvoj (3) Institut aplikovaných věd Společné pracoviště AV ČR a ČVUT v Praze – nová výzkumná základna pro společnou výchovu magistrů a zejména doktorandů v aplikovaných vědách.  Čtyři základní obory, jedním z nich chemie  Dvě z oblastí výzkumu v chemii (laserová chemie a radiační chemie) navrhovány pracovníky KJCH a CRRC (třetí – chemie plazmatu – navrhován pracovníky AV ČR)  Koncept studijního oboru „Chemie vysokých energií“ pro IAV, do konce letošního roku akreditační spis.


VÝZKUM čtyři oblasti: • Studium chování radionuklidů v životním prostředí • Vývoj pokročilých metod a materiálů pro zpracování radioaktivních odpadů • Radiační chemie • Vývoj radioanalytických metod využívajících nových separačních principů v rámci každé z nich několik témat.


TRLFS Laboratoř TRLFS

TRLFS – Time-Resolved Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy  Laditelný OPO laser Vibrant 355 II  Nd:YAG pulsní laser Brilliant,  Rozšíření do UV oblasti  Kyvetový prostor  Monochromátor/spektrograf MS257 LOT- Oriel  ICCD detekční hlava Andor DH720i-18F-03


TRLFS (2) TRLFS – detekce a analýza speciace prvků vykazujících fluorescenci • aktinoidy: U6+, Cm3+, Am3+, Cf3+, Es3+, Bk3+, Np6+ • lanthanoidy: Eu3+, Tb3+, Gd3+, Dy3+, Sm3+, Ce3+, Tm3+, Nd3+, Ho3+, Er3+, Yb3+ • kapalné, pevné vzorky, suspenze; anorg., org. prostředí • identifikace různých komplexů, stanovení TD konstant • výhody: neinvazivní metoda, vysoká selektivita, citlivost, rychlost, koncentrace < 10-6 M, dálkové měření (optická vlákna), a in-situ měření


TRLFS (3) TRLFS – plány  Studium komplexace uranu s huminovými látkami  Studium vazby aktinoidů na povrchy pevné fáze  Studium komplexace aktinoidů a lantanoidů s novými extrakčními a komplexotvornými činidly vyvíjenými pro použití v technologii „Partitioning“, respektive při provozních dekontaminacích v JE zařízeních

Chování radionuklidů v životním prostředí

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1) Modelování migrace radionuklidů v blízkém a vzdáleném okolí úložiště vyhořeného jaderného paliva - rozšíření popisu degradace matrice či konstrukčních prvků - doplnění modelu o vazbu úbytku sledovaného nuklidu v matrici na rozpustností a difúzním tokem řízený úbytek uranu - hledání kompromisu mezi popisem užívaným v PA a konceptuálními modely - demonstrována vhodnost použití systému PHREEQC na modelování migrace více složek popisem založeným na povrchové komplexaci

Chování radionuklidů v životním prostředí

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2) Laboratorní studium chování migrace radionuklidů v inženýrských bariérách - sorpce Cs a Sr na bentonitovou bariéru a zástupce produktů koroze kontejneru magnetit (experimenty a modelování pomocí modelů iontové výměny a povrchově-komplexačních modelů - charakterizace mechanismů sorpce pro jednotlivé přítomné formy Cs a Sr) - difúze 3H a Cs v bentonitu (zdokonalení metodiky experimentů a matematického HTO vyhodnocení) - studium vlivu stupně slisování bentonitu na difúzi tritia, chlóru a cesia - vyhodnocení: analytické řešení difúzní rovnice (time-lag metoda - TL) nahrazeno kompartmentovým modelem v Cl prostředí GoldSim) - srovnání v řadě případů prokázalo významný vliv filtrů mezi bentonitem a roztokem 2

dffusion coefficient, m /s

1,0E-09

1,0E-10

1,0E-11

1,0E-12 500

Da(TL)

Da(AF)

De(TL)

De(AF)

900

1300

1700

3

dry density, m /kg

1,0E-09

2

diffusion coefficient, m /s

36

Závislost Da a De pro HTO a 36Cl na kompaktizaci vzorku bentonitu

1,0E-10

1,0E-11

1,0E-12 500

Da(TL)

Da(AR)

De(TL)

De(AR)

900 1300 3 dry density, m /kg

1700

Vývoj metod a materiálů pro zpracování RAO

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Vývoj a testování pevných extrakčních činidel:

CMPO-PAN

1,E+06

1E+07 CMPO-PAN

TRU-SPEC 1E+06

U(VI)

1,E+05

Dg (ml/g)

Dg (ml/g)

1E+05

1,E+04

Pu(IV)

1E+04

1E+03

1E+02

1,E+03 DMSO 10-5 M Eu HNO3 10-5 M Eu 241Am 233U 239Pu

1,E+02 0,01

Am

0,1

1

[HNO3] (mol/l)

1E+01

10

1E+00 0,01

0,1

1

10

[HNO3] (mol/l)

Srovnání naměřených experimentálních hmotnostních distribučních koeficientů Dg pro Eu, Am, U a Pu a PEX CMPO–PAN s literárními údaji pro sorbent TRU–SPEC (tato práce: 0.1 M NaNO3 + HNO3, V/m = 250 ml/g, doba kontaktu 24 hod; TRU‑SPEC: 0.75M CMPO v TBP zakotveno na Amberchrom XAD-7)


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1E+7 / m L .g

-1

Pu DMDOHEMA-PAN(DMSO) Eu DMDOHEMA-PAN(DMSO) Am DMDOHEMA-PAN(DMSO) U DMDOHEMA-PAN(DMSO)

O

D g m ax

H3C

1E+6

O N

N

CH3

g

1E+6

1E+7

D

Dg / mL.g

-1


1E+5

1E+5

O

D g m ax

1E+4

1E+4

1E+3

1E+3

1E+2

1E+2

1E+1

1E+0 0,001

1E+1

0,01

0,1

1

10 -1

[HNO3] / mol.L

C8H17

H17C8

1E+0 0 ,0 0 1

C6H13

E A U P N

u C O S A N -P A N (D M S O ) m C O S A N -P A N (D M S O ) C O S A N -P A N (D M S O ) u C O S A N -P A N (D M S O ) p C O S A N -P A N (D M S O )

0 ,0 1

0 ,1

1 [H N O 3 ] / m o l.L

10 -1

Hmotnostní distribuční koeficienty Dg pro Eu, Am, U, Np a Pu pro PEXy

DMDOHEMA–PAN(DMSO) a COSAN–PAN (DMSO) (0.1 M NaNO3 + HNO3, V/m = 250 ml/g, doba kontaktu 20-24 hod)


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Vývoj a testování pevných extrakčních činidel: Eu break-through / %

TODGA-PAN 100 80 60 40 0.01M HNO3 3M HNO3

20

Srovnání experimentálních praktických dynamických hmotnostních kapacit, Q(m), a experimentálních maximálních vysycení, Qmax, s teoretickou kapacitou (za předpokladu vzniku komplexů 1 : 4)

0 0

10

20

30

40

Dynamická kapacita

50

Volume / BV

qEu / mmol.g

-1

(0.001M Eu + 0.1 M NaNO3 + 0.01M nebo 3M HNO3, 2.9 respektive 4.6 BV/hr) 1E+1

Závěry

1E+0

› Experimentální extrakční izotermu v 3M HNO3 lze dobře nafitovat Langmuirovou izotermou

1E-1 1E-2

› Všechny experimentálně stanovené kapacity se velmi dobře shodují s teoretickou kapacitou

1E-3 1E-4

0.01M HNO3 3M HNO3 Langmuir fit Langmuir fit

1E-5 1E-6 1E-11 1E-10 1E-9

1E-8

1E-7

1E-6

1E-5

Extrakční izoterma

1E-4

1E-3

1E-2

1E-1

cEu / mol.l-1

(0.1 M NaNO3 + 0.01 nebo 3 M HNO3,V/m = 250 ml/g, doba kontaktu 20 hod)

› Mechanizmus extrakce europia čistou TODGA bez rozpouštědla inkorporovanou do PEXu je shodný s mechanizmem jeho kapalinové extrakce pomocí TODGA rozpuštěné v org. rozpouštědle V obou případech vznikají komplexy 1 : 4 (Eu : TODGA)


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


C5BTBP-PAN 1E+4 Dg / ml.g-1

Eu BTBP-PAN [octanol] Am BTBP-PAN [octanol] Pu BTBP-PAN [octanol] U BTBP-PAN [octanol]

1E+3

Závěry

1E+2

› v rozmezí koncentrací 0.5 – 3M HNO3 je

1E+1

možná snadná separace Am od Eu (SFAm/Eu>80)

Dg min Dg min

1E+0 0,01

0,1

1 10 [HNO3]/mol.L-1

(0.1 M NaNO3 + HNO3 [+ 10‑5 M Eu při experimentech s Eu and Am], V/m = 250 ml/g, doba kontaktu 20 hod)

› Pu je koextrahováno s Am, U se neextrahuje › PEX je stabilní i po 20 hod kontaktu s 3M HNO3


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

B. Separace radionuklidů z RAO obsahujících komplex. látky : Z [%]

RD [%]

100 80 HCit

60

HOx

40 20 0 0

2

4

6

8

10

pH

12

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Ox2HOxH2Ox

0

2

4

6

8

10

Srovnání degradace (RD) kyseliny citronové (HCit) a šťavelové (HOx) při ozařování zářením γ se závislostí zastoupení jednotlivých forem (Z) kyseliny šťavelové na pH (absorbovaná dávka D = 10.9 kGy, 0.005 M HCit nebo 0.01 M HOx)

pH

12


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

B. Separace radionuklidů z RAO obsahujících komplex. látky :

Srovnání průnikových křivek cesia kolonou naplněnou sorbentem KNiFC–PAN (experiment PFR5) a komerčním sorbentem Cs-Treat (experiment PFR2) (BV = 5 ml; PFR5: pH = 7–8, průměrná průtoková rychlost 21.7 BV/h, PFR2: pH = 2-2.5, průměrná průtoková rychlost 21.4 BV/hr.)


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

C. Studium možností odstranění 137Cs z půd:

 „On-line“ aparatura…


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


 …a získané výsledky - 1 100

D(%)

90 80 70

kolonka

60

frita

50 40

Bylo dosaženo: • Separace 137Cs = 98-100% za dobu 21,6 h při spotřebě energie 186 Wh/g. • Byla potlačena tvorba sraženin spolu s dalšími efekty snižujícími účinnost • Byl zjištěn a potvrzen významný vliv teploty

30 20 10 0 0

500

1000

t[min]

1500

Závislost množství uvolněného radiocesia D [%] na době elektrolýzy


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


 …a získané výsledky - 2 100

10000 D[%]

imp/60s kolonka

90

9000

%D 80

8000

zahřívání od 17,75 h imp/60s-korr

70

7000

imp/60s

60

6000

50

5000

40

4000

30

3000

20

2000

10

1000 t [h]

0

0 0

Závislost D[%] na době loužení při různých teplotách

4

8

12

16

20

24

28

Závislost D[%] na době elektrolýzy v roztoku 1M H2SO4 + 0,1M (NH4)2SO4

Radiační chemie

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Radiační odstranění těžkých kovů z vodných roztoků / radiační dechlorace: • Radiační redukce některých kovů Mex+ + xe-aq = Me0 (Pb, Co, Ni). Radiační dechlorace chlorovaných alifatických uhlovodíků. Vliv tuhých modifikátorů. Vliv přítomnosti komplexotvorných činidel. Výsledky: S komplexanty třeba větší dávky (desítky kGy pro Pb a Cd). Ni a Co obtížněji redukovatelné (70-100 kGy s vychytávačem)

normovaná koncentrace

• • • •

1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 0

10

20

30

40

50

60

dávka (kGy)

Pokles koncentrace iontů Co2+ s dávkou záření (ozařováno urychlenými elektrony)

Radiační chemie

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Radiační odstranění těžkých kovů z vodných roztoků:

110

Radiační redukce olova (100 m g/l), bez vychyt ávače, porovnání průběhu redukce v závislost i na koncent raci oxidu m ěďného Cu2O, 0.125m g/m l

normovaná koncentrace %

100 90 80

Cu2O, 0.5m g/m l

70

Cu2O, 1m g/m l

60

Cu2O, 1E-2M HCOOK

Cu2O, 0.75m g/m l

50

st andard 1E-2M HCOOK

40

Cu2O, 1E-2M HCOOK

30 20 10 0 0,00

0,50

1,00 1,50 Dávka (kGy)

2,00

2,50

Radiační chemie

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Radiační koroze oceli ve vodě za anoxických podmínek: • Motivace: Hypotéza - IZ může změnit redox potenciál a snížit pH uvnitř zavodněného kontejneru v úložišti ⇒ ovlivnění koroze • Iniciační projekt ČVUT. • Srovnání radiační koroze v odvzdušněné a neodvzdušněné destilované a granitické vodě. • První výsledky: Koncentrace a charakter korozních produktů závisí na D. 3,5

koncentrace [g/l]

3 2,5 2

Fe 3+

1,5

Fe 2+ Fe

1 0,5 0 -0,5

0

20

40

60

80

100

dávka [kGy]

Závislost koncentrace korozních produktů na dávce gama záření při teplotě 50 °C

Vývoj radioanalytických metod

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Vývoj pevných extrahentů pro RNAA :

2.

Testovány tři kompozitní materiály - Zn(DDC)2‑PAN (s diethyldithiokarbamidanem zinečnatým), C301-PAN (s dialkyldithiofosfinovou kyselinou CYANEX 301) a A336-PAN (s chloridem trioktylmetylamonia – Aliquat 336). Vyvinuty a ověřeny 3 nové postupy RNAA 1,E+07

Cd

1,E+06

Cu

1,E+05 Dg [ml.g -1]

1.

Mo

1,E+04

As 1,E+03

Sb 1,E+02 1,E+01 0,01

0,1

1

10

-1

c(H2SO4) [mol.l ]

Hmotnostní distribuční koeficienty Dg Cu, As, Mo, Cd a Sb v závislosti na koncentraci H2SO4 na Zn(DDC)2-PAN (plná čára) a C301-PAN (přerušovaná čára)


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A. Vývoj pevných extrahentů pro RNAA - 2: Výsledky stanovení Cu, As, Mo, Cd a Sb v biologických referenčních materiálech postupy RNAA-1 (Zn(DDC)2-PAN) a RNAA-2 (C301-PAN), μg.g-1 v sušině Cu

Hodnota NISTa RNAA-1b RNAA-2b Hodnota NISTa RNAA-1b RNAA-2b Hodnota NISTa RNAA-1b RNAA-2b

As

Mo Cd NIST SRM-1515 Apple Leaves 5,64 ± 0,24 0,038 ±0,007 0,094 ± 0,013 0,013 ± 0,002 5,52 ± 0,24 0,037 ± 0,002 0,101 ± 0,014 0,014 ± 0,002 5,53 ± 0,22 0,028 ± 0,001 0,012 ± 0,002 NIST SRM-1577b Bovine Liver 160 ± 8 (0,05) 3,5 ± 0,3 0,50 ± 0,03 161± 6 0,072 ± 0,004 3,9 ± 0,2 0,56 ± 0,06 164 ± 6 0,055 ± 0,012 0,47 ± 0,06 NIST SRM-1549 Non Fat Milk Powder 0,7 ± 0,1 (0,0019) (0,34) 0,0005 ± 0,0002 d 0,70 ± 0,02 NE 0,42 ± 0,02 NDc 0,70 ± 0,02 NEd NDc

Sb (0,013) 0,0131 ± 0,0006 0,0155 ± 0,0008 (0,003) NEd 0,0046 ± 0,0008 (0,00027) NEd NEd

- certifikovaná hodnota ± nejistota (v závorkách jsou informační hodnoty) - průměr 2 nezávislých stanovení ± rozšírená nejistota (koeficient rozšíření k=2) c - nedetegováno d - nevyhodnoceno z důvodu fluktuace slepého pokusu (kontaminace As a Sb z ozařovacích ampulí) a

b

Závěry: • shoda s certifikovanými hodnotami v rámci nejistoty stanovení • stanovení ultrastopových koncentrací Cd bude vyžadovat delší měřicí dobu • pro stanovení velmi nízkých koncentrací As a Sb třeba omezit slepý pokus (syntetické křemenné sklo Suprasil AN nevhovuje) • pro stanovení Mo lze použít jen RNAA-1 (C301-PAN se separuje s nedostatečným výtěžkem)


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

B. Stanovení 129I v ŽP metodou NAA : Vyvinut postup stanovení radionuklidu 129I metodou NAA zahrnující: 2. předaktivační separaci (spalování, extrakce I2) 3. aktivaci 4. radiochemickou separaci Mez detekce významně závisí na době vymírání, množství 127I a na HPGe detektoru Mez detekce, mD,

129

I

mD

129

I, pg

12,0 Coax,t(d)=12h

10,0

Well, t(d)=12h

8,0

Coax,t(d)=18h

6,0

Well, t(d)=18h Coax,t(d)=24h

4,0

Well, t(d)=24h

2,0 0

0,1

0,2 hmotnost

0,3 127

0,4

0,5

I, mg

Závislost mD 129I na době vymírání (td), hmotnosti 127I a typu detektoru při měření linky 536,1 keV 130I po dobu 30 min


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

B. Stanovení 129I v ŽP metodou NAA : Vyvinutý postup použit pro analýzu: • aerosolových filtrů z LRKO České Budějovice: • mechů z okolí JETE • říčních sedimentů z okolí JETE • štítných žláz skotu z okolí JETE • hnědé mořské řasy se známým obsahem 129I a známým poměrem 129 127 I/ I Typické hodnoty < 3.10-16 – 1.10-15 g 129I m-3 vzduchu < 1,1. pg 129I g-1 – 130 pg g-1 mechu či lišejníku Závěry • hodnoty pro známé vzorky souhlasí potvrzena správnost postupu • metodou NAA dosaženo řádově nižší meze detekce 129I než u dříve používaných radiometrických metod • získané výsledky jsou nejnižšími naměřenými v ŽP v ČR • lokální kontaminace ŽP 129I z JETE nezjištěna

Budoucnost ??? Mnoho neznámých….

Jediná jistota:

Velmi úzká koexistence CRRC a KJCH

Jaderná chemie na ČVUT v Praze po zavedení strukturovaného studia a zřízení CRRC

Recommend Documents