Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 355

Je okolí Temelína radioaktivní?

Lidé obávající se radioaktivity by si měli vybírat oblasti s minimální radioaktivitou místních hornin. Umístění jaderných zařízení přitom nemusejí brát v úvahu – tak zní hlavní závěr práce Středoškolské odborné činnosti Jakuba Smrčka z Gymnázia Na Pražačce. Jakub zpracoval výsledky svých měření z okolí Jaderné elektrárny Temelín, uhelné Elektrárny Ledvice a Teplárny Třebíč. K výběru svého tématu říká: „Žijeme v době, kdy se o jaderných elektrárnách a s nimi spojeném ionizujícím záření relativně často diskutuje. Jako jeden z argumentů proti provozu jaderných zařízení často zaznívá tvrzení, že v jejich okolí dochází k nárůstu ozáření obyvatelstva. Proto jsem chtěl měření v okolí jaderného zařízení provést sám a porovnat ho s měřením na vzdálené lokalitě. Doufám, že má práce přispěje k vědečtějšímu a fakty podloženějšímu přístupu k problematice jaderné energetiky.“

Fotogalerie (10)
Gama spektrometr příruční Gamma Surveyor scintilační krystal BGO (Bi4Ge3O12: vizmut-germanium-oxid) 2" × 2"

Ionizující záření z přírodních i umělých zdrojů na nás působí během celého života. Umělé zdroje radioaktivního záření jsou výsledkem lidské činnosti a jejich vliv je třeba – především ze zdravotních důvodů – monitorovat. Jde zejména o nemocniční prostory s radiologickou nebo diagnostickou technikou, nebo o jaderná zařízení a jejich okolí. S přírodními zdroji ozáření se setkáváme naprosto všude, ve zvýšené míře mj. např. v budovách, na jejichž výstavbu byl použit materiál s obsahem přírodních radionuklidů. Pro posouzení radiační situace v okolí Jaderné elektrárny Temelín jsem úroveň záření z přírodních a umělých zdrojů v okolí jaderné elektrárny porovnal s měřením v okolí tepelné Elektrárny Ledvice a s výsledky měření v okolí Teplárny Třebíč. Sledovaná území měla rozlohu přibližně 20 × 20 km. Měřil jsem hmotnostní aktivitu radionuklidů draslíku K, uranu U a thoria Th a dávkový příkon gama přenosnými gama spektrometry.

Umělé a přírodní zdroje ionizujícího záření

Průměrná efektivní dávka ze všech zdrojů pro obyvatele Evropské unie je 2,2 mSv za rok, v České republice je průměr 3,4 mSv, převážně z důvodu značného množství radonu a jeho dceřiných produktů v horninách. Do průměru se nezapočítává profesní ozáření pracovníků nebo dávka pacientů léčených radioterapií, popř. podobnou metodou zahrnující umělé ozáření.

Ionizující záření z přírodních zdrojů není na Zemi rovnoměrné a organismy na některých místech dostávají efektivní dávku až o dva řády vyšší, než je světový průměr.

Kromě radionuklidů existujících v našem okolí ovlivňuje dávky ozáření také kosmické záření, jehož intenzita se mění s nadmořskou výškou a polohou na zemském povrchu.

Detekce ionizujícího záření

Detektory ionizujícího záření využívají změn vlastností materiálu, který se dostane do styku se zářením. Při ozáření se může měnit např. barva, vodivost, teplota, vznik ionizace, termoluminiscence nebo fotoluminiscence. Pokud budeme moci takovou změnu zaznamenat a změřit, určíme kvantitativně i kvalitativně charakteristické vlastnosti záření nebo jeho zdroje – aktivitu, emisi, fluenci, hustotu toku částic, apod. Podle nich pak můžeme určit na základě kalibrace nebo výpočtových modelů míru působení ionizujícího záření na okolí jako dávkunebo efektivní dávku.

Měření

Gama spektrometrická měření byla provedena těmito přístroji (na každém bodě bylo měřeno po dobu 4 minut):

· gama spektrometr Gama Surveyor, detektor scintilační krystal NaI(Tl) (iodid sodný aktivovaný thaliem) 3" × 3",

· gama spektrometr Gama Surveyor, detektor scintilační krystal BGO (Bi4Ge3O12: oxid germaničito-vizmutitý) 2" × 2".

Výsledkem gama spektrometrického měření byly soubory koncentrací přírodních radionuklidů K, U a Th.

K měření dávkových příkonů ve vzduchu jsem použil přístroj Tesla NB 3201 s energeticky kompenzovaným plastickým scintilačním detektorem, pracujícím v proudovém režimu. Na každém bodě se měřilo 5×100 sekund, z výsledných hodnot se vypočítal průměr.

Výsledkem byly sady měření dávkových příkonů Ḋ(pGy/s).

Posuzovaná okolí vybraných energetických zařízení

Pro posouzení, zda je okolí Jaderné elektrárny Temelín radioaktivní, bylo třeba vybrat srovnávací území. Zvolil jsem okolí tepelné Elektrárny Ledvice. Obě elektrárny jsou relativně nové. Provozuje a vlastní je společnost ČEZ. Jako třetí území jsem vybral Teplárnu Třebíč a zpracoval jsem data, která naměřily studentky Biskupského Gymnázia ve Žďáru nad Sázavou.

Jaderná elektrárna Temelín

V jaderné elektrárně jsou dva procesy, při kterých se produkují umělé radionuklidy – štěpenía aktivace.

Nejhojnějšími štěpnými produkty jsou85Kr, 90Sr, 131I a 133I, 133Xe, 134Cs a 137Cs; z transuranů 239Pu, aktivačními korozními produkty: 51Cr, 55Fe, 57Mn, 59Ni, 60Co, 65Zn a aktivačními produkty v chladivu: 3H a 14C.

Radionuklidy vzniklé štěpením zůstávají v palivu a z reaktoru se vyvezou jako použité jaderné palivo, které obsahuje zhruba 95 % radioaktivity. Použité palivo lze znovu přepracovat (odstraněním většiny štěpných produktů) a znovu použít, nejedná se tedy o jaderný odpad. Vysokoaktivním radioaktivním odpadem je teprve zbytek po přepracování. Nepatrná část radionuklidů projde mikroskopickými netěsnostmi nebo trhlinkami vnějšího obalu proutků do chladiva aktivní zóny. V důsledku toho může dojít k aktivaci korozních produktů konstrukčního materiálu primárního okruhu a materiálů reaktorového chladiva z chemických přísad v chladivu a nečistot Z bezpečnostních i technických důvodů se proto radionuklidy musejí neustále odstraňovat. Při dekontaminaci vzniká odpad, který je zpravidla nízkoaktivní až středně aktivní.

Plynné výpusti do ovzduší
Proces dekontaminace, tj. odstraňování radioaktivních látek z plynných aktivních odpadů filtrací, probíhá až do doby, kdy je aktivita zpracovávaných radioaktivních plynných odpadů nižší než stanoví povolený limit. Plynné výpusti vycházejí z ventilace odplyňovače vody primárního okruhu. Plynné radioaktivní odpady se monitorují podle mezinárodních norem, zvláštní pozornost se věnuje aerosolům. Vyhláška „O požadavcích na zajištění radiační ochrany“ vydaná Státním úřadem pro jadernou bezpečnost (SÚJB) stanoví maximální povolený limit efektivní dávky plynných výpustí pro Jadernou elektrárnu Temelín 200 µSv ročně. Skutečná dávka je podstatně nižší a k tomuto limitu se elektrárna zatím nikdy ani nepřiblížila.

Kapalné výpusti
Největším zdrojem aktivity kapalných odpadů je voda z primárního okruhu. Princip čištění spočívá v koncentraci radionuklidů do malého objemu, nejčastěji destilací. Zbytek, velký objem neaktivní vody, se buď vypustí z elektrárny do okolí (po důkladné radiologické analýze potvrzující neaktivitu vzorku), nebo se vrátí zpět do technických okruhů. Zbytky po čistícím procesu, použité filtry a koncentrovaný kapalný odpad, se ukládají v ochranných sudech do úložiště nízko a středně aktivních odpadů v areálu Jaderné elektrárny Dukovany.

Tepelná elektrárna Ledvice

V Elektrárně Ledvice se spaluje hnědé uhlí, které obsahuje i značnou část nespalitelné složky obsahující přírodní radionuklidy. Spálením vzniká popílek s relativně vyšší koncentrací radionuklidů. Přestože jsou spaliny popílku zbavené, do životního prostředí se může dostat úletem ze složišť. Tepelná elektrárna ani teplárna spalující uhlí ale podle současné legislativy není považována za zdroj umělých radionuklidů.

Výsledky měření v okolí Elektrárny Ledvice
Výsledky dávkových příkonů naměřených přístrojem Gamma Surveyor s detektorem NaI(Tl) spolu s jejich GPS souřadnicemi byly použity ke konstrukci map pomocí příslušného programu katedry Dozimetrie (MATLAB).

Maximální hodnoty dávkových příkonů 104 nGy/h na severozápad od Teplic (Hrob) patří horninám typu ortoruly. Další maximální hodnoty 108 nGy/h byly zjištěny na západ od Bíliny (Braňany) a nejnižší hodnoty jsem naměřil na rekultivačních navážkách.

Průměrný dávkový příkon v okolí elektrárny Ledvice byl 60 nGy/h a koncentrace K, U, Th se pohybovaly v rozmezí:

· K: 0,6-4,14 (% K)

· U: 1,78-8,43 (ppm eU)

· Th: 4,5-20,6 (ppm eTh).

Výsledky měření v okolí Teplárny Třebíč

Použil jsem data z měření provedeného studentkami Eliškou Blažkovou a Janou Doležalovou z Biskupského gymnázia ve Žďáru nad Sázavou. Průměrný dávkový příkon v okolí Teplárny Třebíč byl 118,7 nGy/h (nejnižší hodnota dávkového příkonu 64,2 nGy/h, nejvyšší 183,1 nGy/h) a koncentrace K, U, Th se pohybovaly v rozmezí:

· K: 1,6-5,05 (% K)

· U: 2,48-8,79 (ppm eU)

· Th: 8,34-35,63 (ppm eTh).

Vysoké hodnoty dávkových příkonů způsobují přítomné horniny (žula – třebíčský pluton).

Výsledky měření v okolí Jaderné elektrárny Temelín

Koncentrace přírodních radionuklidů v okolí Jaderné elektrárny Temelín jsem zjišťoval přístrojem Gamma Surveyor s detektorem NaI(Tl). Průměrný dávkový příkon v okolí jaderné elektrárny byl 71,4 nGy/h (nejvyšší hodnota dávkového příkonu 175,63 nGy/h) a koncentrace K, U, Th se pohybovaly v rozmezí:

· K: 1,01-3,23 (% K)

· U: 1,41-7,69 (ppm eU)

· Th: 4,65-14,55 (ppm eTh).

Vysoké hodnoty dávkových příkonů způsobují přítomné horniny středočeského plutonu.

Ozáření obyvatel v okolí sledovaných zařízení

Ozáření obyvatel bylo hodnoceno efektivní dávkou z externích zdrojů. Efektivní dávka se vypočítá podle vztahu:

E = B × ḊT,

kde: E je efektivní dávka [mSv]; B je fotonový dávkový ekvivalent 0,7 mGy/mSv; je naměřený průměrný dávkový příkon [nGy/h] a T je doba pobytu [h].

Výpočet platí pro celkový počet hodin v roce (8 760 hodin) a pro průměrné hodnoty naměřených dávkových příkonů na jednotlivých územích. Výsledky uvádí tabulka: Hodnoty efektivních dávek z přírodního pozadí v okolí sledovaných.

Závěr

Na základě měření jsem zjistil, že průměrná efektivní dávka pro obyvatele v okolí do 20 km od zařízení Jaderné elektrárny Temelín je 0,44 mSv, od Teplárny Třebíč 0,73 mSv a od tepelné Elektrárny Ledvice 0,37 mSv. Efektivní dávku přitom způsobuje radioaktivita přítomných hornin.

Naměřenou průměrnou hodnotu dávkových příkonů v okolí Jaderné elektrárny Temelín jsem přepočítal na roční efektivní dávku. Tato efektivní dávka E= 0,44 mSv velmi dobře souhlasí s předpokládanou průměrnou hodnotou přírodního pozadí v ČR; což odpovídá roční efektivní dávce 0,476 mSv.

Výsledky měření tedy dokazují, že umístění jaderné elektrárny má na ozáření okolního obyvatelstva zanedbatelný vliv. Obyvatelé, kteří se bojí vysokých hodnot ozáření, by proto měli pro svůj pobyt volit oblasti s minimální aktivitou přítomných hornin a umístění jaderných zařízení přitom vůbec nemusejí brát v úvahu. Pokud chceme diskutovat a rozhodovat o nových variantách řešení dodávky elektrické energie, pak naše svobodné názory ohraničují jedině obecně platná pravidla fyziky a vědy.

Zdroj: Je okolí Temelína radioaktivní? Práce SOČ, Praha, 2013


Tab. Hodnoty efektivních dávek z přírodního pozadí v okolí sledovaných zařízení

LokalitaPrůměrný dávkový příkon [nGy/h]Počet hodin [h]Efektivní dávka z externího ozáření [mSv]
Ledvice59,988 7600,37
Temelín71,408 7600,44
Třebíč118,688 7600,73


Jakub Smrček
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Kufřík matematických záhad

Historie matematiky se klene přes celá tisíciletí, učí se ji a používají lidé na celé planetě. Nezabránil tomu ani Codex Justinianus, sbírka všech zákonů a nařízení východořímského císaře Justiciána I, podle kterého „Zavrženíhodné umění matematické jest zakázáno především“.

Studenti postavili trikoptéru připomínající vosu

Měří jen 40 centimetrů, ale rozhodně ji nepřehlédnete. Trikoptéru Elektra, kterou na českobudějovické Vysoké škole technické a ekonomické (VŠTE) postavili studenti Jan Večerek a Tomáš Szendrei, pohánějí tři opravdu velmi hlasité rotory.

Bohatá diagnostika tokamaku ITER

Jak se obsluha tokamaku dozví, co se děje uvnitř vakuové komory v plazmatu? Prostředníkem mezi plazmatem a obsluhou budou, jako v každém tokamaku, nejrůznější diagnostiky. Vyhodnocovací zařízení obsadilo celé levé křídlo Trojbudoví (Tokamak Complex).

Vodík jako palivo budoucnosti

Investice do vodíkových technologií v posledních letech rostou. Loni dosáhly v Evropě rekordních téměř 22 miliard korun a dál se zvyšují. Hlavním cílem je snížit cenu vodíku, což by souběžně s budováním infrastruktury mělo urychlit energetické využití vodíku především v dopravě.

Utopený deštný prales

V přehradních nádržích vodních elektráren hluboko v Amazonii hynou statisíce stromů a stávají se tak velkým zdrojem emisí CO2 a metanu, skleníkových plynů.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail