KÖRNYEZETI RADIOAKTIVITÁS MEGHATÁROZÁSA

KÖRNYEZETI RADIOAKTIVITÁS MEGHATÁROZÁSA

Radioaktivitás a környezetben Mérési módszerek

Következtetések a mért környezeti

aktivitás alapján

TERMÉSZETES RADIOAKTÍV SUGÁRZÁSOK ÁTLAGOS HÁTTÉR

Sugárforrás Éves effektív dózis [Sv]

Külso Belso Összes _____________________________________________________

KOZMIKUS SUGÁRZÁS

- Ionizáló komponens 300 300 - Neutron komponens 80 80

KOZMOGÉN NUKLIDOK 12 12

PRIMORDIÁLIS/OSI NUKLIDOK

40K 170

238U sorozat ²²²Rn nélkül 110

232Th sorozat ²²⁰Rn nélkül

460 2010

222Rn 1200

220Rn 70

____________________________________________________

ÖSSZES 840 1560 2400

Oklo

Természetes eredetű

hosszú felezési idejű izotópok

Ősi/földi izotópok Kozmogén izotópok

40

K 1.3x10

év 

238

U 4.5x10

év  

H 12 év 

235

U 7.0x10

év  

C 5730 év 

234

U 2.4x10

év   

226

Ra 1600 év 

222

Rn 3,8 nap 

232

Th 1.4x10

év   

230

Th 7.5x10

év  

228

Th 1.9 év  

MESTERSÉGES RADIOAKTÍV FORRÁSOK

Radioaktív sugárzás Egyéni dózis

Kollektiv dózis

Megjegyzés Eff.dózis

[mSv]

Kollektív lekötött eff. dózis

[manSv]

NUKLEÁRIS ROBBANTÁSOK - bomba kísérletek

atmoszférikus: 545 Mt 3.7 3x10⁷ Befejezett gyakorlat, dózis 10000 évre

- fegyvergyártás 10⁵

NUKLEÁRIS ENERGIA termelés

1989: 212 GWa 1990: 2000 GWa

2x10⁶ Aktuális teljesítmény 50 év 75% bányászat, ércfeldolg.

25% reprocesszálás+hull.

FŐBB BALESETEK - Kyshtym/USSR - Windscale/GB - TMI/USA

- Chernobyl/USSR

2500 2000 40 6x10⁵ ORVOSI FELHASZNÁLÁS

- diagnosztika

röntgenezés évi:

0.3 1.8x10⁶ Jelenlegi mérték 50 évre

- terápia 1.5x10⁶ Jelenlegi mérték 50 évre

FOGLALKOZÁSI ÁRTALOM 6x10⁵ Jelenlegi mérték 50 évre --- TERMÉSZETES HÁTTÉR 6.5x10⁸ Jelenlegi mérték 50 évre

___________________________________________________________________________

Kollektív effektív lekötött dózis a föld egész lakosságára 50 éves idoszakra feltételezve, hogy a jelenlegi szinten folytatódnak a tevékenységek illetve a 1945 és 1992 közti egyedi kibocsátások at befejezettnek tekintve

Hosszú felezési idejű izotópok az üzemanyagciklusban

Transzurán izotópok Hasadási termékek

 

239

Pu 2.44x10

év  

Cs 30 years   

240

Pu 6600 év  

I 8 nap 

241

Pu 14 év   

Tc 2.13x10

years  

238

Pu 86.4 év  

Sr 28 years  

237

Np 2.2x10

év  

Sr 50 days 

241

Am 432 év  

I 1.57x10

years 

244

Cm 7.9 év   

242

Cm 163 nap  

Nukleáris üzemanyag Aktiválási termékek

238

U 4.5.10

év  

Co 5 év 

235

U 7.0x10

év  

Ni 7.5x10

év E.C.

234

U 2.4x10

év  

Ni 100 év 

232

Th 1.4x10

év  

H 12 év 

230

Th 7.5x10

év  

C 5000 év 

228

Th 1.9 év  

RADIOANALITIKA

I. Direkt műszeres nukleáris méréstechnika II. Radiokémiai módszer:

Kémiai műveletek illesztése a nukleáris méréstechnikához

Kémiai műveletek Méréstechnika

Feltárás, -spektrometria

Kémiai elválasztás -spektrometria (ioncsere, extrakció…) -spektrometria Forrás készítés

Izotóp azonosítás, aktivitás mérés

Példa az alkalmazásra: U és Pu izotópok meghatározása:

PUREX eljárás

UO ₂ (NO ₃ ) ₂ nTBP komplex Pu(NO ₃ ) ₄ nTBP komplex

TBP=tri-butil-foszfát

10 g talaj

minta szárítás, homogenizálás

242

Pu nyomjelző: 0,1 Bq hamvasztás savas feltárás Oxidációs állapotok

beállítása:

U(VI) Pu(IV)

Komplexek: 3M HNO

TBP

extrakció

Pu redukció U

Pu(III) visszaextr. visszaextr.

szelektíven híg savval

 forrás  forrás

készítés készítés

Pu/NdF3 U/NdF3

spektrometria spektrometria

kémiai kitermelés kémiai kitermelés

239,240Pu, ²³⁸Pu, ²⁴²Pu ²³⁴U,²³⁵U, ²³⁸U, ²³²U

Plutónium α- spektrum

Urán

α-spektrum

242

Pu

239

Pu

238

Pu

238

U

234

U

232

U

A környezetben detektált aktivitásból levonható következtetések

• Aktivitáskoncentráció és aktivitás-eloszlás (területi és mélységi)

dózistérkép - dozimetriai jelentőség kibocsátó forrás lokalizálása

• Aktivitás-arányok

eredet meghatározása, forrás azonosítása, kormérés: régészeti korok

geológiai órák

nukleáris esemény bekövetkezésének ideje

Kihullás a csernobili atomerőmű balesete következtében

(1986.)

Globális szennyezettségi térkép

a Marshall-szigeteken 1952-ben végzett robbantás után

Radioizotópok mélységi eloszlása talajban

239

Pu – Csernobil

238

Pu – Csernobil

239

Pu – Budapest

238

Pu – Budapest

238

U=

U Csernobil

238

U=

U Budapest

Radioizotópok aktivitás-aránya,

mint a kontamináló forrás ujjlenyomata

Pu

U: természetes, dúsított, szegényített

Régészeti kormérés

14 C

• Képződés légkörben:

14

N + n

→

C +

H

Biológiai „élő” anyagban a

C fajlagos aktivitás állandó=

15 dpm/g szén (2. világháború előtt)

Halál után nincs C csere, nincs izotópcsere, csak a

C

bomlása.

2 ln

5736

* ) ln 15

) (ln (

) (

15 )

(

) (

* 2 ln 0

év a t

g e e dpm

g a a dpm

év t t

 





Időintervallum: több 1000 év Feltétel: C tartalmú anyag Kalibrálás: fák évgyűrűi alapján -dendrokronológia

Bizonytalanság oka: felezési idő pontatlansága (Libby: 5568 év) izotópcsere a környezettel a halál után

a

ingadozása: nukleáris tevékenység, fosszilis tüzelőanyag

felhasználás, Naptevékenység, geomágneses tér intenzitás-

változása, (n fluxus változás)

Nukleáris órák - geokronológia

Radioaktív bomlás – bomlástermék akkumulálódása

Urán-hélium óra:

Uránásványok kora:

U→8α+6β→

Pb (stabil) + 8 He

) 8 1

1 ln(

8 1

) 1 8 (

238 238

238 238

238 238

0 , 238





















N t N

N e N

e N N

e N N

N N

He He t

t He t









Kor: milliárd év

Hibaforrások: He diffúziója, kiszökése

más He forrás (más alfabomló izotóp, pl. 232Th)

A Föld kora: 4,5 millárd év