Radioaktivní znečištění atmosféry: Zdroje a dopady

Vzduch, který dýcháme, je směs plynů, skládající se převážně z dusíku (78 %) a kyslíku (21 %), s malým množstvím dalších plynů včetně oxidu uhličitého (přibližně 0,04 %). Někdy ale může obsahovat i škodlivé látky, které mají negativní vliv na lidské zdraví. Nemoci dýchacího ústrojí způsobené znečištěným vzduchem si ročně vyžádají téměř 2,5 milionu životů. Škodliviny se nacházejí jak uvnitř budov, tak i venku. Hlavními antropogenními zdroji znečištění jsou emise z automobilů a továren.

Znečištění ovzduší se dá třídit na několik druhů:

• Primární zdroje: Uvolňování populantů.
• Antropogenní zdroje: Vytvořené a způsobované lidmi. Velké rozpětí znečišťujících látek je spojené se spalováním různých paliv, jako je benzín, dřevo, uhlí, plyn.
• Přírodní zdroje: Existuje i mnoho přírodních zdrojů, které znečišťují ovzduší. Volně žijící sudokopytníci, kteří vydechují oxid uhličitý, radioaktivní plyn, který se uvolňuje že zemské kůry. Kvůli sopečné aktivitě se uvolňuje popel, sloučeniny síry nebo chlóru a dochází k tepelné zátěži.

Radioaktivní znečištění

Radioaktivní látky, jako například radioaktivní stroncium, izotopy jódu a cézia, mohou ohrožovat lidské zdraví. Současný rozvoj jaderných elektráren přinesl některé potíže téměř výhradně však v případě havárií, jak se to projevilo již dříve při haváriích ve Windscale (1956, Anglie), Three Mile Island (1979, USA) a zejména při havárii bloku jaderné elektrárny v Černobylu v roce 1986.

Nad Evropou se v posledních týdnech pohybuje oblak radioaktivního znečištění. Podle povětrnostních modelů se jedná o pásmo jižně od Uralu, respektive o oblast mezi tímto pohořím a řekou Volhou. Francouzský institut tvrdí, že příčinou kontaminace je zřejmě nehoda v továrně pro zpracování radioaktivního paliva nebo v centru pro nukleární medicínu. IRSN společně s několika dalšími evropskými centry pro jadernou bezpečnost naměřil v ovzduší vyšší míru ruthenia 106, tedy produktu, který se přirozeně v ovzduší nevyskytuje a je zejména výsledkem štěpení atomů v jaderném reaktoru. Havárii reaktoru však středisko vyloučilo, ta by totiž vedla ke kontaminaci i jinými látkami.

Zdroje radioaktivního znečištění

Plynné radioaktivní odpady, které obsahují radioaktivní plyny a aerosoly, vznikají v jaderných elektrárnách, závodech na přepracování vyhořelého jaderného paliva, při tepelném zneškodňování radioaktivních odpadů a v dalších jaderných zařízeních. Atomy a molekuly radionuklidů mohou být přítomny jako plyn, páry a v koloidně-disperzní formě-aerosol. Podstatou radioaktivního aerosolu může být jen radioaktivní látka nebo to může být původně neaktivní aerosol, na kterém zkondenzovaly páry radionuklidu nebo jeho sloučeniny se na něj případně nasorbovaly.

Čtěte také: Nakládání s radioaktivním odpadem

Mezi ekologicky významné radionuklidy patří ty, které se snadno šíří (plyn, těkavá látka, vysoce disperzní aerosol), mají vysokou aktivitu (hlavně alfa), dlouhý poločas rozpadu a radiotoxicitu. Lze sem zařadit 3H, 131I, 129I, aerosoly 239Pu, 241Am, 137Cs, 106Ru. Radionuklidy mohou být toxické i ve velmi nízkých koncentracích. Radiotoxicita je úměrná poločasu přeměny a energii záření, metabolismu prvku, rychlosti jeho vylučování z organismu a závisí na radiologické charakteristice sloučeniny, případně i na její molekulové struktuře, je-li současně i chemicky toxická.

Radionuklidy v palivové cyklu: V každém kroku palivového cyklu jaderných elektráren vznikají radioaktivní odpady:

• Těžba a úprava uranové rudy: Odsávaný vzduch z dolu obsahuje hlavně radon. Během drcení, mletí uranové rudy vznikají prachové částice obsahující 238U, 232Th, 226Ra, uvolňuje se radon a společně přecházejí do odsávaného vzduchu. Ve vzduchu odsávaném ze sušení uranového koncentrátu jsou radioaktivní prachové částice obsahující uran a členy jeho rozpadové řady.
• Výroba jaderného paliva: Při výrobě oxidu uraničitého, tablet UO2 se dostanou do odsávaného vzduchu prachové částice obsahující UO2, z výroby UF4, UF6 přecházejí do odpadního plynu HF, F2, UF6, NH3.
• Provoz jaderných elektráren: Plynné radionuklidy a radioaktivní aerosoly produkované během normálního provozu tlakovodního reaktoru jsou uvedeny v tab. 1. V odpadním plynu z reaktoru a ve vzduchu z odvětrávání budov jsou zastoupeny štěpné produkty 85Kr, 133Xe, 131I, 3H, aktivační produkty 14C, 3H, aerosolové částice štěpných produktů 137Cs, 9OSr, 144Ce aj., aerosoly aktivačních produktů 60Co, 55Fe, 51Cr aj.. a aktinidů. Ke zvýšenému vzniku radioaktivních plynů, par a aerosolů dochází při havárii reaktoru. V případě havárie lehkovodního reaktoru se vytvoří aerosoly kondenzací odpařených štěpných produktů a materiálu jádra reaktoru. Rozsah kontaminace závisí na velikosti a druhu havárie, vliv má povětrnostní situace v době havárie, roční období.
• Přepracování vyhořelého jaderného paliva: Ve vyhořelém jaderném palivu jsou tři skupiny radionuklidů: štěpné produkty včetně jejich dceřinných produktů, aktivační produkty, aktinidy a jejich dceřinné produkty. Plynné radionuklidy a aerosoly se uvolní při řezání a rozpouštění vyhořelého palivového článku. Vyhořelé jaderné palivo se rozpouští v roztoku kyseliny dusičné a uvolňují se NOx.
• Tepelné zpracování odpadů: Tepelné zpracování odpadů zahrnuje kalcinaci, vitrifikaci, bitumenaci a spalování. Při vitrifikaci vysoce aktivních odpadů z vyhořelého jaderného paliva unikají jako páry radionuklidy prvků Ru, Cs, Sb, Te, Se, Tc. Nejvýznamnější je 106Ru, 137Cs, také 99Tc pro dlouhý poločas rozpadu (2,12.105 let) a jeho výtěžek je významný. Plyn z vitrifikace obsahuje aerosoly dalších štěpných produktů a aktinidů. Při bitumenaci odpadní plyn obsahuje bitumen, oleje, vodní páru a aerosoly radionuklidů obsažených v odpadu. Při spalování radioaktivních odpadů obsahuje odpadní plyn neaktivní CO2, O2, H2O, HCl, SOx, NOx, HF, uhlovodíky, radioaktivní (např. 137Cs, 60Co) a neradioaktivní aerosoly.
• Úložiště radioaktivních odpadů: Neaktivní i aktivní plyny se uvolňují z úložišť nízko-, středně- a vysoce aktivních odpadů. Při vzniku plynů se uplatňují tři mechanismy: koroze, radiační účinky, mikrobiální rozklad. Korozí sudů, kovových materiálů v odpadu, radiolýzou vody v cementu vzniká H2. Radiačním rozkladem polymerních látek vzniká H2, COx, CHx. Mikrobiálním rozkladem polymerních látek vzniká v aerobních podmínkách CO2, v anaerobních podmínkách CO2, CH4. Bitumenový produkt uvolňuje radiačním rozkladem H2, SO2, CO2, N2, mikrobiální aktivitou CH4. Vznik plynů má za následek botnání bitumenového produktu. Vznik tepla radiačním rozkladem může způsobit zahřátí odpadu až na 100 0C a dojde k vývinu vodní páry. Z radioaktivního odpadu se uvolňují radioaktivní plyny jako 129I, 14CO2, 85Kr, 222,220Rn, 14CH4. Poškozením technických bariér mohou plyny migrovat geologickými formacemi, které obklopují úložiště a dostat se do podpovrchové vody.

Šíření a monitorování

Na transport plynných radionuklidů a radioaktivních aerosolů působí proudění vzdušných mas i opačný proces - sedimentace. Parametry, které ovlivňují šíření radioaktivních látek, jsou rychlost, směr, turbulence proudění vzdušných mas. Sedimentace aerosolových částic má za následek znečištění půdy, povrchových vod. Vodní srážky způsobují intenzivní vymývání radioaktivních látek z atmosféry a jejich přechod na povrch. Radioaktivní látky se tak mohou dostat do potravinového řetězce.

Z hlediska globální disperze jsou nejdůležitějšími radionuklidy T, 14C, 85Kr, 129I, které vydrží dlouho v atmosféře. T a 85Kr se během doby průměrného lidského života z větší části rozpadnou a jimi způsobená kontaminace okolí značně poklesne. Naproti tomu 14C a 129I představují trvalé potencionální nebezpečí.

Monitorování radionuklidů v ovzduší se provádí se na celém území státu a z výpustí jaderných elektráren. Radiační monitorovací sítí (RMS) se věnuje pozornost umělým radionuklidům 137Cs, 9OSr, 239 240Pu, 85Kr. Z výpustí jaderných elektráren se měří 133Xe, 135Xe, 3H, 131I, 14C a aerosoly štěpných, aktivačních produktů a aktinidů. Nebyly zjištěny rozdíly mezi obsahem radionuklidů v ovzduší z okolí jaderné elektrárny a ostatního území státu. Výpustě z jaderné elektrárny Dukovany do ovzduší jsou velmi nízké, v roce 2002 měly obsah radionuklidů kolem 0,2 % autorizované hodnoty ročního limitu.

Čtěte také: Úložiště Hostim: informace a fakta

Provádí se také průzkum expozice obyvatelstva přírodními radionuklidy. Jedná se hlavně o expozici radonem a jeho produktů radioaktivního rozpadu ve vnitřním ovzduší staveb. Měření staveb je soustředěno do oblastí přepokládaného vysokého radonového rizika. Největší část ze zdrojů umělého a přírodního ionizujícího záření působícího na člověka představuje radon (44 %), z výpustí jaderných zařízení připadá jen 0,25 %, zejména díky technologickým postupům, které umožňují snížit koncentrace radioaktivních látek v odpadním plynu ze všech operací palivového cyklu jaderných elektráren na přípustnou míru.

Přírodní zdroje plynných radionuklidů

Nejvíce se vyskytujícím plynným přírodním radionuklidem je radon, který vzniká rozpadem radia. Rozpadem radonu vzniká tak zvaný dlouhodobý depozit (RaDEF), který může vytvořit aerosol. Další přírodní plynné radionuklidy vznikají jadernými reakcemi způsobenými kosmickým zářením. 14C a 3H vznikají interakcí neutronové složky kosmického záření s atmosférickým dusíkem. Vyskytují se jako CO2, H2O. Další z plynných radionuklidů, které vznikly v malých koncentracích jadernými reakcemi vyvolanými kosmickým zářením, jsou: 36Cl, 39Ar, 129I. Spontánním štěpením 232Th a 238U vzniká 85Kr.

Přírodní radionuklidy se dostávají do ovzduší také ze spalování uhlí v tepelných elektrárnách, spalování ropy, zemního plynu, výroby fosfátových hnojiv. Jsou obsaženy v popílku z tepelných elektráren.

Monitorovací systémy v České republice

Základním systémem, který umožňuje průběžné sledování radiační situace na území České republiky, je Síť včasného zjištění (SVZ), doplněná v okolí jaderných elektráren Dukovany a Temelín Teledozimetrickými systémy (TDS). Zařízení SVZ a TDS umožňují kontinuální měření PFDE na 169 místech na území ČR (z toho 51 míst patří do sítí TDS bezprostředně kolem jaderných elektráren a 47 míst v okolí jaderných elektráren). Měřicí místa SVZ jsou vybavena detekční jednotkou, která je většinou umístěna na volném prostranství s přírodním povrchem, v dostatečné vzdálenosti od budov, stromů a podobných útvarů, které by mohly stíněním ovlivňovat kvalitu měření. Čidla (detektory) jsou umístěna na stojanu v úchytu tak, aby geometrický střed měřicího objemu detektoru byl ve výši 1 metru nad úrovní terénu. Každá detekční jednotka většinou obsahuje dva detektory s různým rozsahem měření veličiny PFDE.

Teledozimetrické systémy jsou pro každou elektrárnu samostatné. TDS elektrárny Temelín je tvořen 24 měřicími místy v areálu elektrárny a 23 místy v okolí. TDS elektrárny Dukovany představuje 27 míst v areálu jaderných elektráren a 24 míst v okolí. Jednotlivá měřicí místa jsou vybavena detekční jednotkou, která je většinou umístěna na volném prostranství s přírodním povrchem, v dostatečné vzdálenosti od budov, stromů a podobných útvarů, které by mohly stíněním ovlivňovat kvalitu měření. Čidla (detektory) jsou umístěna na stojanu v úchytu tak, aby geometrický střed měřicího objemu detektoru byl ve výši 2 metry nad úrovní terénu. Každá detekční jednotka obsahuje dva detektory s různým rozsahem měření veličiny PFDE.

Čtěte také: Zdroje radioaktivního znečištění

Integrální měření fotonových, resp. prostorových dávkových ekvivalentů (FDE/PDE), jsou dalšími měřeními určenými ke zjištění odchylek od dlouhodobého průměru jednoho ze základních parametrů pro hodnocení radiační situace, tj. příkonu fotonového, resp. prostorového dávkového ekvivalentu (PFDE/PPDE). PFDE/PPDE je stanovován na základě změření FDE/PDE a znalosti doby integrace. Tato integrální měření jsou prováděna termoluminiscenčními dozimetry (TLD), resp. elektronickými dozimetry (ELD) - souhrnně integrálními dozimetry. Integrální dozimetry, jichž je celkem na území ČR cca 300 ks, jsou umístěny na vhodných místech v terénu nebo v budovách (cca 50 ks). Kazety s integrálními dozimetry jsou umístěny na stojanu v úchytu tak, aby byly 1 m (příp. 3 m) nad zemí. Každá kazeta je osazena 4 ks detektorů, které jsou obvykle na měřícím místě exponovány po dobu 3 měsíců. Po změření integrálního údaje hodnoty PDE/FDE je proveden následný přepočet na PFDE/PPDE.

Při leteckém monitorování se formou okamžitého, kontinuálně prováděného, měření stanovuje příkon fotonového dávkového ekvivalentu (PFDE), který se průběžně automaticky přepočítává na výšku 1m nad povrchem země. Tato měření se provádějí měřicími přístroji, které jsou umístěné na palubě vrtulníku. Letecké monitorování je jednou z metod používaných zejména v případě radiační havárie jaderných zařízení k rychlému, orientačnímu zmapování radiační situace na celém zasaženém území a ke zpřesnění informací o zasaženém území (prvotní data jsou získávána výpočty za použití modelů šíření a reálných povětrnostních podmínek). Výsledky leteckého monitorování umožňují snížit ozáření osob zajišťujících pozemní monitoring.

Spolu s hodnotou PFDE se automaticky zaznamenává i poloha měřeného místa na trase a čas měření. Při obvyklé radiační situaci se pozemní monitorování provádí cvičně, a to po vybraných trasách o délce asi 50 km jednou měsíčně. Pokud to povětrnostní podmínky dovolují, provádí se pozemní monitorování v případě radiační havárie, jako doplňkové měření k leteckému monitorování. Není-li možné letecké monitorování, je pozemní monitorování hlavním zdrojem informací o rozsahu a úrovni kontaminace území zasaženého radiační havárií. Získání rychlých informací o rozsahu a úrovni kontaminace zasaženého území je nezbytné pro rozhodování o včasném zavedení ochranných opatření v tomto území.

Tabulky

tags: #radioaktivní #znečištění #atmosféry #zdroje #a #dopady

Oblíbené příspěvky:

• Kynšperk nad Ohří - odpady a psi
• Nákladní lodě vs. automobily: Emise CO2
• Koše Nimco do koupelny
• Výpočet průměrné hustoty osídlení
• Legislativa ochrany ovzduší v domácnostech