1 / 63

RADIOAKTÍV HULLADÉKOK Dr. Zagyvai Péter szerkesztette: Dudás Beáta

RADIOAKTÍV HULLADÉKOK Dr. Zagyvai Péter szerkesztette: Dudás Beáta. BME-Egyetemi jegyzet. Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása Radioaktív hulladékok definíciói, vonatkozó szabályozás Radioaktív hulladékok keletkezése, elemzési módszerek Radioaktív hulladékok feldolgozása (Waste management).

dulcea
Download Presentation

RADIOAKTÍV HULLADÉKOK Dr. Zagyvai Péter szerkesztette: Dudás Beáta

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. RADIOAKTÍV HULLADÉKOKDr. Zagyvai Péterszerkesztette: Dudás Beáta BME-Egyetemi jegyzet

  2. Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása • Radioaktív hulladékok definíciói, vonatkozó szabályozás • Radioaktív hulladékok keletkezése, elemzési módszerek • Radioaktív hulladékok feldolgozása (Waste management)

  3. Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása • 3 alapelv: indokoltság, optimálás, korlátozás • Külső sugárterhelés • Belső sugárterhelés: belégzés, lenyelés • Dózis: fizikai dózis (D), [Gy=1 J/kg] biológiai dózis (H) [1 Sv=1 Gy biológiaihatása] • Determinisztikus hatás: sugárbetegség, azonnali / akut • Sztochasztikus hatás: sejtmutáció, késleltetett • Konzervatív becslés

  4. Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása A dózis kialakításában két komponens vesz részt: • Sugárforrás: aktivitás (A), [Bq]  I [rész/idő]  Er [energia/rész] • Közeg jellemzése: gamma- és röntgensugárzás esetén μ/ρ - tömegegységre jutó abszorpciós együttható (energiafüggése legyen azonos a detektorra és a testszövetre) Arányosságok a mérésben: válaszjelek száma ~ detektor dózisa detektor dózisa ~ ember dózisa

  5. Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása • Dózis konverziós tényező: DCF=HE/A [Sv/Bq] Egységnyi aktivitás inkorporációjából származó effektív dózis. • Dóziskorlátozás: DL – immissziós korlát foglalkozási korlát: 20 mSv/év (5 év átlagaként) lakossági korlát: 1 mSv/év DC - emissziós korlát (dózismegszorítás – csak lakosságra) kiemelt létesítmény: 0,1mSv/év, más:0,03mSv/év Az emissziós és immissziós korlátok nem keverhetőek. ΣDC ≠ DL és DC < DL

  6. Sugárvédelmi ismeretek összefoglalása • Méréstechnika: Immisszió → külső sugárterhelés esete -dózismérés: kései kiértékelésű, hosszabb időszakra -dózisteljesítmény mérése: azonnali kiértékelés, rövid időtartamra Emisszió → belső sugárterhelés esete (bevitt anyagok analízise) -egésztest- vagy szervszámlálás (in vivo) -mintavétel (in vitro)

  7. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Radioaktív hulladék: további felhasználásra nem szánt, emberi alkalmazás eredményeképpen létrejött radioaktív anyag. 1996. CXVI. tv. -folyamatos üzemi kibocsátás -üzem megszűnéséig helyben maradó anyag (gyűjtött + leszerelési hulladék) -baleseti (rövid ideig tartó) kibocsátás • A radioaktív hulladékok kezelése engedélyekhez kötött tevékenység. Előírások: • Nyilvántartás • Hely • Személy

  8. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Elhanyagolható dózis: Hi ≈10-30 μSv/év • Mentességi szint: (Exemption) egy sugárforrás, illetve egy adott radioaktív koncentrációval jellemzett anyag a legkedvezőtlenebb forgatókönyv mellett sem okoz Hi-nél nagyobb dózist (foglalkozási vagy lakossági helyzetben). [Bq], [Bq/kg]= MEAK • Felszabadítási szint: (Clearance) egy korábban sugárvédelmi szabályozás alá tartozó anyag kivonható a szabályzás alól (lakossági helyzetben.) [Bq/kg], [Bq/m2] Hasonlóság: kapcsolat Hi-vel. Eltérés: forgatókönyv

  9. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás S (HI „hazard index”)= veszélyességi mutató Kategóriák a mentességi szint (MEAK [Bq/kg]) alapján: kis-, közepes- és nagyaktivitású hulladék AK: aktivitás-koncentráció [Bq/kg] • Kis aktivitású hulladék (LLW) 1 < S < 1000 • Közepes akt. h. (ILW) 103 < S <106 • Nagy akt. h. (HLW) S > 106, hőfejlődés > 2 kW/m3

  10. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Halmazállapot szerint: gáznemű, folyékony, szilárd, biológiai hulladék • Felezési idő szerint: rövid, hosszú (limit: 137Cs T=30 év) • Sugárzásfajta szerint: α-sugárzók külön kezelendők • Felületi γ-dózisteljesítmény szerint (►►) • Speciális kategóriák: MW-Mixed Waste, USA; VLLW-Franciaország

  11. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Felületi γ-dózisteljesítmény szerinti kategorizálás (a zárt hulladékcsomag felületére vonatkozik) -Kis akt.: 1≤ dD/dt ≤ 300 µSv/h -Közepes akt.: 0,3 ≤ dD/dt ≤ 10 mSv/h -Nagy akt.: dD/dt > 10 mSv/h

  12. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Nemzetközi szabályzási alapok: • ICRP 1991 #60 és 2008 #103 (Sugárvédelmi „Ajánlás” = Recommendations) • IAEA SS #115 1996 (Alapszabályzat: „Safety Standards”) = IBSS • 96/29 EU direktíva (EURATOM)

  13. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Jogi szabályozás (Magyarország) • 1996. CXVI (atomtörvény) – anyagi alapot is szabályozza - KNPA: kp-i nukleáris pénzügyi alap • 24/1997. korm. r. és 23/1997 NM - Mentességi szintek • 16/2000 EüM – Személyi sugárvédelem (nem RA hulladékokra) • 15/2001 KöM – Környezeti sugárvédelem, kibocsátás-korlátozás (dózismegszorítás) • 47/2003 ESzCsM - RA hulladékok • 14344 MSz 1989 és 14344/1,2 2004 – RA hulladékok A hulladékok elhelyezése a Radioaktív Hulladékokat Kezelő Kft. (RHK Kft.) feladata, OAH felügyelete alatt.

  14. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Hatóságok a radioaktív anyagokkal kapcsolatos ügyekben: • ÁNTSZ, OSSKI – személyi sugárvédelem, dózismegszorítás engedélyezése • OAH (KFKIIzotóp Intézet): sugárforrások nyilvántartása, NBI: Nukleáris Biztonsági Igazgatóság) Nyilvántartásban szerepelnie kell : -Mennyiség -Minőség (aktivitás, aktivitás-koncentráció) -Halmazállapot

  15. Radioaktív hulladékok definíciói, szabályozás • Kiemelt nukleáris létesítmények Magyarországon: • Paksi Atomerőmű • KKÁT (kiégett kazetták tárolása) • 2 kutatóreaktor -AEKI -BME • Bátaapáti (NRHT) • Püspökszilágyi Hulladéktároló (RHFT)

  16. A jövő kiemelt létesítménye: ESS

  17. Radioaktív hulladékok eredete • Hulladékok/üzemi kibocsátások: • Nukleáris energiatermelés hulladékai: bányászat, dúsítás: U, Th-izotópok; reaktorok működése: hasadási (131I, 137Cs) aktivációs (239Pu) és korróziós (60Co) termékek • Egyéb reaktorok (kutatás): más anyagból készült szerelvények, más technológia = néhány további radioizotóp • Nukleáris robbantások, fegyverkísérletek hulladékai • Ipari sugárforrások: pl. fluoreszkáló festék, gázlámpa-Th, szintjelzés tartályoknál, tömörségvizsgálatok stb. • Orvosi sugárforrások: Diagnosztika: in vivo (szervezetbe bevitt anyagok) in vitro  RIA; Terápia: daganatoknál sejtpusztítás

  18. Radioaktív hulladékok eredete • Hulladékok/üzemi kibocsátások: • „TENORM”: mesterséges okból megnövekedett természetes sugárterhelés • szén-, olaj- és gáztüzelésű erőművek (salak, hamu, pernye) • nukleáris üzemanyag előállítás • bányászat útján kikerülő anyagok • egyéb

  19. Radioaktív hulladékok eredete • TENORM – idézet a 47/2003. sz.ESzCsM-rendeletből: Természetes radioizotópokat bedúsító, felhalmozó tevékenységek  Az alább felsorolt ipari tevékenységek a természetben előforduló radioizotópokat a mentességi szintet meghaladóan nagymértékben bedúsíthatják, illetve felhalmozhatják melléktermékeikben: 1. Bauxitbányászat, feldolgozás 2. Cirkon homok felhasználás, kerámiagyártás 3. Fémércbányászat, érckohászati feldolgozás 4. Foszfátérc feldolgozás, műtrágyagyártás 5. Geotermikus energia felhasználás 6. Kőolaj és földgáz kitermelés (beleértve a kutatófúrásokat is) 7. Ritkaföldfém bányászat, feldolgozás 8. Szénbányászat, széntüzelésű erőművek 9. Uránérc bányászat, feldolgozás

  20. Radioaktív hulladékok eredete • Hulladékok/üzemi kibocsátások: • Nukleáris energiatermelés hulladékai: • bányászat:238U T=4,5*109 év, 238U T=0,7*109 év, 232Th T=10,4*109 év szilárd anyag kiemelése – külszíni v. aknás fejtés ISR – helyszíni kinyerés „in situ recovery” ISL – helyszíni kioldás „in situ leaching” Bányászat hulladéka: meddő, darabolt kőhulladék  nagy felület: légnemű kibocsátás a 222Rn leányelemekből Visszamaradó urán+leányelemek 1Bq/kg és 103 Bq aktivitás alatt normál hulladékként kezelhetőek. Kioldás: urán+leányelemek elválasztása–savas (kénsav) vagy nem savas (CO2 + O2 + H2O). Ez utóbbi kíméletesebb eljárás a kőzet számára. 28

  21. Uránérc feldolgozás - reaktor üzemanyag előállítása Ércőrlő és szitáló berendezés

  22. Radon chains

  23. Radon 222Rn daughter products Rn-222- α (5.5 MeV) Po-218- α (6.00 MeV) Pb-214 - α (7.69 MeV) Bi-214 -  (526keV – 1.26MeV)  (76keV….2.45MeV 14 peaks) Po-214 -  (185keV – 1.02MeV) Pb-210 - ,  (soft) Bi-210 -  (300 keV…1.161400 MeV) Po-210- α(4.5, 5.3 MeV)

  24. Radon 220Rn (Thoron)daughter products Rn-220α (6.3 MeV) Po-216α (6.77 MeV) Pb-212 (100 keV)  (87keV-300KeV) Bi-212 (70keV – 1.8MeV) Tl-208 (200….700keV)  (84keV…2.6MeV) Po-212α (8,78 MeV)

  25. Uránbánya területének helyreállítása

  26. Zagytározók rekultivációja: Tájrendezés • Morfológia kialakítás, felületstabilizálás • Beszivárgást minimalizáló fedés • Felszíni vízrendezés, vízelvezetés • Hosszú távú stabilitás biztosítása

  27. Geotechnika és rekultiváció ... Az iszapmag konszolidációjaa vizlengedés után

  28. Geotechnika és rekultiváció ... Iszapmag felszínének előkészítése

  29. 3. Radioaktív hulladékok eredete - ISR uránbányászati technológia A módszer fő jellemzője: gáz halmazállapotú oxigént és CO2-t adagolnak a besajtolt vízhez, így az eljárás ugyanazon az elven működik, mint az urán természetes oldódása. Mivel az oxigénes víz az uránon kívül más elemeket alig vagy egyáltalán nem képes oldani, ezért a képződő hulladék mennyisége igen csekély, legfőképpen nem sugárzó.

  30. Radioaktív hulladékok eredete • Hulladékok/üzemi kibocsátások: • Nukleáris E-termelés hulladékai: • bányászat: az uránérc helyi feldolgozásának terméke:  UO2, UO3, U3O8 „yellow cake”, ezt szállítják a dúsítást végző üzemekbe, ahol gáznemű UF6-tá alakítják. 235U (dús): 238U(szegény): fegyverek főként UO2-ként kerül a fűtőelemekbe Urán: toxikus nehézfém, sejtméreg  vesepusztító Határérték vízben: 10 µg/l 38

  31. 3. Radioaktív hulladékok eredeteNukleáris energiatermelés - reaktorok • Urán és transzurán aktivációs/spallációs termékek • Hasadási termékek • „Korróziós” (aktivációs) termékek • Vízkémiai aktivációs termékek

  32. 3. Radioaktív hulladékok eredeteNukleáris energiatermelés - reaktorok • Urán és transzurán aktivációs/spallációs termékek Termikus neutronok: aktivációs modell „átmeneti mag”-on keresztül Gyors neutronok: szórás, spalláció

  33. 3. Radioaktív hulladékok eredeteNukleáris energiatermelés - reaktorok • Hulladék veszélyessége: radiotoxicitás - index RTOX : radiotoxicitás-index [Sv/év] A : aktivitás [Bq] mf : mobilitás-tényező adott táplálékra [(Bq/kg)/Bq] Q : táplálékfogyasztás [kg/év] DCF : dóziskonverziós tényező [Sv/Bq]

  34. Radioaktív hulladékok eredeteNukleáris energiatermelés - reaktorok kg/(GW×év) T1/2 (év)

  35. 3. Radioaktív hulladékok eredete Orvosi sugárforrások - terápia Brachyterápia: közeli szövet besugárzás Pl.: agydaganatok: a daganat cisztájába 90Y-szilikát kolloid oldat; a daganatszövetbe katéterekben 125I vagy 192Ir Továbbiak: 226Ra, 198Au, 186Re Teleterápia: távoli irányított besugárzás 60Co-val, gyorsító/fékezési röntgensugárzás

  36. Radioaktív hulladékok feldolgozása • Menedzsment: 1. Gyűjtés, osztályozás 2. Minősítés-1 3. Tárolás (storage), szállítás 4. Hulladékkezelés: -térfogatcsökkentés -kondícionálás 5. Minősítés-2 6. Átmeneti és/vagy végleges elhelyezés (disposal) • Alternatív megoldások: kiégett nukleáris üzemanyag reprocesszálása, hosszú felezési idejű hulladékkomponensek transzmutációja

  37. Radioaktív hulladékok feldolgozása Zárt rendszer • Gyűjtés, osztályozás: • Folyamatos üzemi kibocsátás • Üzemelés alatti, de helyszínen maradó hulladék • Leszerelés (decomissoning) A hulladékokat keletkezésük folyamán, napi munka részeként csoportosítják. Gyűjtés történhet: • Halmazállapot szerint: - gáz (kompresszorral tartályba sűrítik vagy kiengedik) - folyadék - szilárd • Éghető-éghetetlen • Aktivitáskoncentráció szerint • Biológiai hulladék • Mixed waste

  38. Radioaktív hulladékok feldolgozása • Gyűjtés, osztályozás:A hulladék gyűjtési körülményeit naplózás során rögzíteni kell izotóponként (halmazállapot, kémiai forma, AK, felületi dózisteljesítmény stb.) Osztályozás: veszélyességi mutató (S) alapján MSZ 14344/1 • Minősítés:Eszközei  • Műszeres analízis: zárt, mintavételes mérés, g-mérés • Roncsolásos mintavétel: komponensekre bontás kémiailag, a, b analízis • Dózisteljesítmény mérés 1 mSv/h-300 mSv/h – kis aktivitás 300 mSv/h-10mSv/h – közepes aktivitás >10mSv/h – nagy aktivitás 48

  39. Radioaktív hulladékok feldolgozása • Minősítés: Minősítés során dönteni kell a hulladékkezelés fajtájáról: • Tömöríthető? • Illékony? • Toxikus? • Üveg hulladék szeparált kezelése • Kulcsnuklidok (137Cs, 60Co) bevetése – g spektrometria A legkedvezőtlenebb hulladékos forgatókönyv ne legyen rosszabb a használatben levő radioktív anyag forgatókönyvénél. 49

  40. Radioaktív hulladékok feldolgozása • Tárolás, szállítás: Külön és elhatárolva a minősítés szerint; rövid időre adnak ki engedélyt. Szállítás során közterület kerülendő, de a közúton való szállítás nem zárható ki. Előírások vannak: • Járműre • Személyzetre • Útvonal biztosítására (közút: LLW,ILW; vasúti, tengeri: HLW) Felületi dózisteljesítmény: max. 20 mSv/h Járműburkolat: acél, ólom, bizmut, urán (!) 50

More Related