Tríciumkimosódás kimutatása és modellezése a Paksi Atomerőmű környékén Palcsu László, Köllő Zoltán, Major Zoltán, Papp László, Molnár Mihály ATOMKI, Debrecen Ranga Tibor, Dombóvári Péter, Manga László Paksi Atomerőmű Zrt.
Trícium A hidrogén radioaktív izotópja
T1/2 = 12,32 év β--bomló Maximális β-energia 18,6 keV Kozmogén izotóp Természetes szint a csapadékban 1-2 Bq/liter (2001 után) Antropogén forrásból is származik
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
2
Trícium a csapadékvízben (Debrecen)
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
3
A vizsgálódás céljai: Látszik-e az erőmű környékén
esett esővízben a kéményekből kiáramló ~80kBq/s trícium hatása
Ha igen, milyen távolságra
érződik ez a hatás?
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
4
Korábbi kutatások Dana et al. (1978): Mesterséges HTO forrás Kibocsátási ráta: 12,2 MBq/s Papadopoulos et al. (1986), Tokuyama et al. (1995); Kim
et al. (1997):
Hosszútávú átlagok (havi, éves) A csapadék tríciumtartalma korrelál az emisszióval
Alacsony emissziójú erőmű környékén még nem
vizsgálták a közvetlen tríciumkimosódást.
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
5
Esővízmintázás
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
6
Esővízmintázás Esővízmintázók (56 darab)
Sampling locations:
cső
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
7
Esővízmintázás
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
8
Esővízmintázás
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
9
Tríciummérési módszerek Folyadékszcintillációs számlálás: Wallac 1220 Quantulus low level LSC Kimutatási határ: 1,7 Bq/l, bizonytalanság: 0,5 Bq/l 3He-módszer: Kigázosítás (1-3 liter víz) He-tartalom= 0
Tárolás (~1-2 hónap) 3He-termelődés a trícium bomlásából
3He
mérése a VG 5400 nemesgáztömegspektrométerrel (4He-izotóphígítás)
Kimutatási határ: ~0,003 Bq/l Bizonytalanság: 2,4% (0,1 Bq/l felett)
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
10
Kedvező csapadékesemény 2009. június 7-8 Wind angle measured from North (deg)
300
1.5
250 200
1 150 100
0.5
50
0
0
1
0 5:0
Precipitation amount (mm)
2
350
1
0 6:0
1
0 7:0
1
0 8:0
1
0 9:0
2
0 0:0
2
0 1:0
2
0 2:0
2
0 3:0
0 0:0
0 1:0
0 2:0
0 3:0
Time Wind angle at 50m (10 min avg)
2011.06.08.
Wind angle at 120m (10 min avg)
Precipitation amount in 10 minutes
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
11
Mérési eredmények: Belső kör Inner circle (Bq/l) Tríciumkoncentráció (Bq/l) Tritium concentration
14 12 10 8 6 4 2 0
-40 140
-20 160
0 180
20 200
40 220
60 240
Respective wind angle of the sampler (deg) Mintázóhely (fok)
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
12
Mérési eredmények: Külső kör Outer circle Tríciumkoncentráció (Bq/l) Tritium concentration(Bq/l)
14 12 10 8 6 4 2 0
-40 140
-20 160
0 180
20 200
40 220
60 240
RespectiveSampler wind angle of the(deg) sampler (deg) angle
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
13
Tríciumkimosódási modell Reverzibilis kimosódási modell Hales (2002) alapján Feltételezések: Gauss-féle csóva Homogén, függőleges csapadékhullás Reverzibilis kimosódás Konstans emisszió Elhanyagolható csóvahígulás (Renne et al. 1975) Sík terep (pl. nincs épület)
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
14
Tríciumkimosódási modell Szennyezőkoncentráció a levegőben (Gauss-csóva): szennyezőeloszlás (y és z)
z csóva
szél
kémény
y x
y Ab
y 2 z h 2 z h 2 exp 2 exp exp y Ab|bkg 2 2 2 y z u 2 z 2 y 2 z
2011.06.08.
QF
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
(1)
15
Tríciumkimosódási modell Koncentrációváltozás az esőcseppben: dc K y Ab H ' c (2) dz esőcsepp
tömeg transzferkoefficiens
(2)-t és (1)-et megoldva Koncentráció vs. magasság Csóva középvonalak
csóva
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
16
Tríciumkimosódási modell Outer circle Inner circle
(Bq/l) concentration Tritiumconcentration (Bq/l) Tríciumkoncentráció (Bq/l) Tritium
18 18 16 16 14 14 12 12 10 10 8 8 6 6 4 4 2 2 00 140 140
160 180 200 220 240 160 180 200 220 240 Respective Angle of the of sampler (deg) (deg) Respectivewind windangle angle ofthe thesampler sampler (deg)
Measured concentrations Measured concentration Calculated conc., stagnant drops Calculated conc., stagnant drops 2011.06.08.
Calculated conc., well mixed drops Calculated conc., well mixed drops Fitted concentrations Fitted concentration
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
17
Outer circle Outer circle
18 18 16 16
(Bq/l) Tritium concentration (Bq/l) Tríciumkoncentráció
Tritium concentration (Bq/l)
Tríciumkimosódási modell 14 14 12 12 10 10 88 66 44 22 00 140 140
160 180 200 220 240 160 180 200 220 240 Respective Angle of the of sampler (deg) (deg) Respectivewind windangle angle ofthe thesampler sampler (deg)
Measured Measuredconcentrations concentrations Calculated conc., Calculated conc.,stagnant stagnantdrops drops 2011.06.08.
Calculated Calculatedconc., conc.,well wellmixed mixeddrops drops Fitted concentrations Fitted concentrations
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
18
Tríciumkimosódási modell Koncentrációtérkép az erőmű körül 330 74 400 m
16
Tríciumkoncentráció (Bq/l; logaritmikus skála!)
200 m
*
3.7
*
0.86
0m
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
19
Konklúzió A tríciumcsóva tisztán látszik az erőmű közelében
hullott (400-800 m) esővízben.
Az esővíz tríciumtartalma a természetes szintet (0,86
Bq/l) ~20-szorosan (400 m), illetve ~10-szeresen haladja meg. A reverzibilis kimosódási modell elfogadhatóan
visszaadja a mért koncentrációkat. Az esővíz tríciumkoncentrációja 5 km-en belül eléri a
természetes szintet (0,86 Bq/l). 2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
20
Köszönöm a figyelmet! 2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
21
References M. T. Dana et al. (1978): Rain scavenging of tritiated water (HTO): a field experiment and theoretical considerations in: Atmospheric Environment Vol. 12, pp. 1523-1529. J. M. Hales (2002): Wet removal of pollutants from Gaussian plumes: Basic linear equations and computational approaches in: Journal of applied meteorology Vol. 41, pp. 905-918 Kim et al. (1998): Environmental tritium in the areas adjacent to Wolsong nuclear power plant in: J. Environ. Radioactivity, Vol. 41, No. 2, pp. 217–231 Papadopoulos et al. (1986): Contamination of precipitation due to tritium release into the atmosphere Radiation Protection Dosimetry, Vol. 16, No. 1–2, pp. 95–100
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
22
Tritium washout model Equations: Pollutant concentration in air (Gaussian plume): y Ab
y 2 z h 2 z h 2 exp exp exp y Ab|bkg (1) 2 2 2 y z u 2 z 2 y 2 z QF
Q: source strength (cm3/s of pollutant gas at ambient temperature and pressure) F: depletion factor (=1 in our model) σy,z: plume spread (half-height width of the Gaussian curve) 2011.06.08.
z
z
u
y
y x
h
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
23
Tritium washout model Concentration change in a raindrop: dc(a, z ) 3K y (a) y Ab H ' c(a, z ) (2) dz vz (a)a Ky: mass transfer coefficient vz: raindrop fall velocity a: raindrop radius H’: solubility parameter
Plume centrelines
Solving (2) with (1) concentration vs. height
2011.06.08.
Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson, Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011
24
