ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ A MY

ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ A MY (přínosy a rizika) jan.matzner@sujb.cz Státní úřad pro jadernou bezpečnost Fakulta stavební ČVUT, Praha 3. 5. 2018 WILHELM CONRAD RÖNTGEN 1895 - objev paprsků X Nobelova cena za fyziku 1901 1845-1923 2 1

ANTOINE HENRI BECQUEREL 1896 - objev radioaktivity Nobelova cena za fyziku 1903 1852-1908 3 MARIE a PIERRE CURIEOVI 1898 - objev polonia Nobelova cena za fyziku 1903 1867-1934 1859-1906 1910 - objev radia Nobelova cena za chemii 1911 Studovala jsem vodivost vzduchu vyvolanou paprsky uranu, objevené Becquerelem, a hledala jsem zda i jiné sloučeniny uranu mohou vyvolat elektrickou vodivost vzduchu. K této studii jsem použila kondenzátor s plošnými elektrodami; na jednu z nich byla nanesena rovnoměrná vrstva uranu nebo jiné zkoumané látky... 12.4.1898 4 2

ATOM a JEHO ZÁKLADNÍ STAVEBNÍ PRVKY prvek náboj (e) m (kg) ELEKTRON -1 10-30 PROTON +1 10-27 NEUTRON 0 10-27 10-15 m 10-10 m nukleonové číslo protonové číslo značka chemického prvku nukleonové (hmotové) číslo - součet počtu protonů a neutronů v jádře protonové (atomové) číslo - počet protonů v jádře = počet elektronů v obalu (el.neutralita, periodická tab. prvků) ( A >= Z A - Z = počet neutronů v jádře) 5 IZOTOPY IZOBARY (IZOTONY) Z 1 =Z 2 a A 1 A 2 IZOTOPY chemicky stejné prvky, liší se počtem neutronů Z 1 Z 2 a A 1 =A 2 IZOBARY chemicky různé prvky, ale stejně těžké (Z 1 Z 2 a A 1 - Z 1 = A 2 - Z 2 IZOTONY) Příklady: 6 3

RADIOAKTIVITA Radioaktivita je schopnost některých nuklidů samovolně přeměňovat energeticky nestabilní jádra na jiný nuklid a přebytek energie uvolnit ve formě záření. Nuklid s touto schopností se nazývá radionuklid. (starší terminologie: rozpad, rozpadat namísto přeměna, přeměňovat) Podle původu: radioaktivita přírodní nebo umělá, radionuklidy přírodní nebo umělé. Doba, za kterou se přemění právě jedna polovina atomů se nazývá poločas přeměny T 1/2. Proces se řídí zákonem přeměny (rozpadovým zákonem). 7 ZÁKON PŘEMĚNY počet radioaktivních atomů (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 čas Jednotkou veličiny aktivita je 1 Bq. Aktivitu 1 Bq má látka, u níž dojde za 1s k jedné přeměně jádra. Starší jednotka 1Ci = 3,7.10 10 Bq. 100 10 aktivita A je úměrná počtu radioaktivních atomů A=λ. N zákon přeměny: 0,693 t λ t T A( t) = A e A e 1/ 2 0. = 0. čas 0 A aktivita 1T 1/2 A/2 2T 1/2 A/4 3T 1/2 A/8... nt 1/2 A/2 n 8 4

IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ Záření mající schopnost vytvářet ionty odtržením elektronů z obalu atomu - ionizující záření (IZ). = + záporně nabitý elektron elektricky neutrální atom kladně nabitý iont 9 ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ 4 2α 0 1 β 1 0 n elektromagnetické - gama a rtg záření, vysoce pronikavé alfa částice (jádra 4 He), ve vzduchu dosah max. jednotky cm, značná hmotnost a silná ionizační schopnost beta částice (elektrony pocházející z přeměny jádra), ve vzduchu dosah desítky cm až jednotky m neutrony elektricky neutrální, proto reakce především s jádry: pružný a nepružný rozptyl nebo záchyt neutronu, nejprve zpomalení a pak záchyt neutronu Podle povahy se IZ dělí na elektromagnetické (vlnové) a korpuskulární (částicové). Podle způsobu ionizace na přímo ionizující (el. nabité částice) a nepřímo ionizující (elektromagnetické záření, neutrony). 10 5

PRŮCHOD IZ HMOTOU názorná představa 11 INTERAKCE ZÁŘENÍ gama S HMOTOU (1) (foto)elektron e - elektron rozptýlený foton elektron e - e + pozitron fotoelektrický jev energie fotonu je zcela předána na uvolnění fotoelektronu Comptonův rozptyl část energie fotonu je předána na uvolnění fotoelektronu tvorba páru elektron-pozitron energie fotonu >1,02 MeV, elektron a pozitron ionizují prostředí, anihilace pozitronu s emisí 2 fotonů o energii 510 kev 12 6

zeslabení 0,1 0,01 0,001 0,0001 INTERAKCE ZÁŘENÍ gama S HMOTOU (2) Zeslabení fotonů gama 60 Co - fotony o energii 1,17 a 1,33 MeV. 1 olovo železo 0 10 20 30 40 50 60 70 tloušťka materiálu (cm) beton Příklad: d 1/2 betonu pro fotony 60 Co je cca 5 cm. Tloušťka materiálu, která zeslabí intenzitu záření na jednu polovinu se nazývá polotloušťka (polovrstva) d 1/2. tloušťka 0 1 1d 1/2 1/2 2d 1/2 1/4 3d 1/2 1/8 nd 1/2 zeslabení 1/2 n 5 cm olova zeslabí na 0,06, tj. cca 16krát, to odpovídá 4d 1/2 olova, d 1/2 olova je tudíž cca 1,2 cm. 13 ZÁKLADNÍ VELIČINY A JEDNOTKY (1) veličina označení jednotka název definice DÁVKA (absorbovaná dávka) D 1 Gy gray 1 Gy=1 J/kg energie předaná ionizujícím zářením látce jednotkové hmotnosti (starší jednotka 1 rad, 1 Gy=100 rad, 1 rad=0,01 Gy=10 mgy) DÁVKOVÝ EKVIVALENT H=D.Q, kde Q je jakostní faktor H 1 Sv sievert 1 Sv=1 J/kg Q=1 pro fotony gama nebo X s energií>30 kev, Q=2 pro záření beta, Q=25 pro neutrony, protony, těžké ionty, částice alfa (starší jednotka 1 rem, 1 Sv=100 rem, 1 rem=0,01 Sv=10 msv) Louis Harold Gray 1905-1965 Rolf Maxmilian Sievert 1896-1966 14 7

ZÁKLADNÍ VELIČINY A JEDNOTKY (2) EKVIVALENTNÍ DÁVKA - obdoba dávkového ekvivalentu, místo Q radiační váhový faktor w R (jemnější dělení hodnot w R podle druhu a energie záření) ve tkáni T: H T = D T,R.w R (součet přes všechny druhy záření R) EXPOZICE (symbol X, jednotka 1 C/kg) absolutní hodnota celkového elektrického náboje iontů vzniklých ve vzduchu jednotkové hmotnosti při zabrzdění všech elektronů a pozitronů uvolněných fotony (starší jednotka 1 R, 1 R=2,58.10-4 C/kg, 1 C/kg=3876 R, expozice 1 R odpovídá dávce 8,73 mgy ve vzduchu a 9,57 mgy ve tkáni, přibližně pro vzduch i tkáň 1 R odpovídá dávce 10 mgy.) 15 ZÁKLADNÍ VELIČINY A JEDNOTKY (3) EFEKTIVNÍ DÁVKA E (Sv) součet součinů ekvivalentních dávek H T v jednotlivých orgánech a odpovídajícího tkáňového radiačního faktoru w T w T představuje relativní citlivost jednotlivých orgánů na záření, hodnoty jsou tabelovány, např. pro plíce, mléčnou žlázu, žaludek, červ.kost.dřeň a tl.střevo po 0,12; gonády 0,08, št.žláza 0,04, kůže 0,01 atd. Součet w T pro všechny orgány a tkáně těla musí být roven 1. Příklad: Jaké efektivní dávce odpovídá ozáření kůže ekvivalentní dávkou 100 msv? (Ostatní tkáně a orgány nebyly ozářeny.) E = w kůže.h kůže = 0,01.100 msv = 1 msv 16 8

ZÁKLADNÍ VELIČINY A JEDNOTKY (4) ÚVAZEK EFEKTIVNÍ DÁVKY E C (Sv) vyjadřuje míru vnitřního ozáření po příjmu radionuklidu(ů) Pro způsob příjmu (požití nebo vdechnutí) a pro různé věkové kategorie jsou z modelů zažívacího a dýchacího ústrojí odvozeny a tabelovány hodnoty úvazku připadající na jednotku přijaté aktivity. požití vdechnutí Příklad: Houbař zjistil, že za sezónu snědl cca 10 kg čerstvých hub, u kterých byla zjištěna hmotnostní aktivita 137 Cs 80 Bq/kg. Stanovte E C, víte-li, že příjmu 1 Bq požitím odpovídá úvazek efektivní dávky1,3.10-8 Sv. celkem požitá aktivita... 10.80 = 800 Bq E C = 800.1,3.10-8 = 10-5 Sv = 10 µsv = 0,01 msv 17 POZNÁMKY: aktivita (1 Bq) ZÁKLADNÍ VELIČINY A JEDNOTKY (5) aktivita hmotnostní 1 Bq/kg plošná 1 Bq/m 2 objemová 1 Bq/m 3 dávka (1 Gy) resp. dávkový ekvivalent, efektivní dávka (1 Sv) za jednotku času: dávkový příkon 1 Gy/s (1 Gy/h) resp. příkon dávkového ekvivalentu, příkon efektivní dávky 1 Sv/s (1 Sv/h, 1 msv/h, 1 µsv/h) fotonový dávkový ekvivalent (1 Sv) dávkový ekvivalent od fotonů gama a X (konvenčně nezávisí na jejich energii), (obdobně jako expozice se vztahuje ke vzduchu) za jednotku času: příkon fotonového dávkového ekvivalentu PFDE (1 Sv/h) Příklad: Na území ČR je v 1 m nad zemí (travnatý porost) PFDE od 0,05 do 0,3 µsv/h, důsledek kosmického a terestriálního (z podloží) záření. 18 9

ZÁKLADNÍ VELIČINY A JEDNOTKY (6) (msv) 100 Limity ozáření pro radiační pracovníky: 100 msv za 5 po sobě jdoucích roků a 20 msv/rok 20 10 1 0,1 CT vyšetření hrudníku 3,2 msv/rok celkem od přírodního ozáření (kosmické a zemské záření, přírodní radionuklidy v potravinách, radon v domech) 1,2 msv/rok od kosmického a zemského záření na volném terénu (průměrně 0,14 µsv/h) 0,02 jeden rtg snímek hrudníku 19 PŘÍRODNÍ RADIONUKLIDY netvořící řady Terestriální radionuklidy 40 40 0 19 K 20 Ca + 1 T 1/2 =3.10 9 roků β 87 87 37 Rb 38 Sr + 1 0 T 1/2 = 5.10 10 roků β 40 K a 87 Rb jsou obsaženy v zemském podloží, tudíž i v potravinách (lidském těle), stavebních materiálech. 1 g přírodního draslíku obsahuje 0,119 mg 40 K, což odpovídá aktivitě cca 32 Bq. V půdě a potravinách se nacházejí desítky až stovky Bq/kg 40 K. Vnější a vnitřní ozáření těmito radionuklidy představuje cca 1/7 z celkového přírodního ozáření. Kosmogenní radionuklidy 14 7 ) N ( n,3α H ( N ( n, p) ) T 1/2 =12,3 roků 3 1 14 14 C 7 6 T 1/2 = 5730 roků Vznikají působením neutronů kosmického záření na dusík v atmosféře. 20 10

PŘÍRODNÍ RADIONUKLIDY tvořící řady Tři řady přírodních radionuklidů v genetické souvislosti. První radionuklid a název řady : 238 92U 235 92U 232 90 Th uran-radiová aktiniová thoriová Přírodní uran obsahuje 238 U (hmotnostních 99,3%), 235 U (0,7%) a 234 U (4.člen uran-radiové řady, < 0,001%,). Nejdůležitější radionuklidy uran-radiové řady: 238 92 U... 226 88 210 82 Ra 222 86 Rn Pb ( RaD) 210 83 218 84 Bi Po ( RaA) 210 84 Po 206 82 214 82 Pb ( RaB) Pb ( stabil.) 214 83 Bi( RaC) 214 84 Po ( RaC ) 21 RADON - příklad radioaktivní rovnováhy 226 Ra 222 Rn... T 1/2 1620 r 3,8 d Je-li poločas přeměny zdroje ( mateřského prvku ) mnohem větší než pol. přeměny produktu ( dceřinného prvku ), pak aktivita produktu postupně narůstá až dosáhne aktivity zdroje, tj. stavu radioaktivní rovnováhy. Využití při stanovování aktivity radia pomocí stanovení aktivity z něho vzniklého radonu. ARn/ARa 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 5 10 15 20 25 30 t (den) 22 11

RADON a jeho zdroje v pobytových prostorách stavební materiál voda dodávaná do domu PODLOŽÍ 23 UMĚLÉ RADIONUKLIDY 1933: Frederic a Irene JOLIOT- CURIEOVI získali ozařováním hliníku částicemi alfa (Po) první umělý radionuklid 30 P. Nobelova cena za chemii 1935. 4 27 30 2 α + 13Al 15 P + 1 0 n Ze společenské rubriky roku 1926: Špicberky Paříž 24 12

UMĚLÉ RADIONUKLIY - výroba a využití Výroba: ozařováním v jader. reaktorech nebo pomocí urychlovačů částic Využití: zdravotnictví diagnostika, terapie (nukleární medicína, radioterapie) průmysl defektoskopie, hladinoměry, hustoměry, požární hlásiče, sterilizace materiálů věda, výzkum, školství využití značených sloučenin pro sledování kinetiky látek 25 ŠTĚPENÍ JADER OTTO HAHN ENRICO FERMI 1879-1968 1901-1954 Nobelova cena za chemii 1944 Nobelova cena za fyziku 1938 1 n 235 U energie 200 MeV F 1 1 až 3 1 n F 2 cca 30 kombinací F 1 a F 2, např. 137 Ba+ 97 Kr+2 1 n, nebo 97 Sr+ 137 Xe+ 2 1 n Největší část uvolněné energie tvoří kinetická energie odštěpků, zbytek ve formě záření gama, beta, neutrony a neutrina. 26 13

SYNTÉZA JADER 2 H + 3 H -> 4 He + 1 n 18 MeV 2 H + 6 Li -> 2. 4 He 22 MeV K iniciaci je třeba teploty cca 10 7 C. Historie: první řízená štěpná reakce: USA 1942, SSSR 1946 A bomba: USA 1945, SSSR 1949 H bomba: USA 1950(1952), SSSR 1953 27 ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ (1) Becquerel H., Curie P., Fyziologické účinky záření radia, Comptes Rendus, Paříž 1901 (překlad Ing. Jan Kudrna, Praha 1989) H. Becquerel byl vystaven stejným účinkům (jako Mme Curie) při přenášení zatavené tuby obsahující několik decigramů vysoce aktivního radiem obohaceného chloridu barnatého. Látka byla zatavena do skleněné tuby o rozměrech cca 10 až 15 mm a průměru 3 mm. Tuba zabalená v papíru byla umístěna do krabičky z kartonu. 3. a 4. dubna byla tato krabička několikrát přenášena v rohu kapsy kabátu po dobu celkem cca 6 hodin. 13. dubna byla pozorována rudá skvrna na kůži, která následující den ještě více ztmavla do podlouhlého tvaru 6 cm délky a 4 cm šířky. 24. dubna kůže odpadla, přičemž nejvíce napadená část se zanítila, rána pak byla ošetřována Calcium hypochloratum po dobu 1 měsíce. 22. května, tj. 49. den po ozáření, se rána uzavřela a na kůži zůstala jen jizva označující polohu tuby. Již v roce 1896 bylo zaznamenáno přes 20 případů radiodermatitidy. 28 14

ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ (2) 1899 popsána první oční katarakta (J. Chalupecký) 1901 1910 první případ rakoviny vyvolané zářením, oligospermie, azoospermie 1911-1920 198 případů rakovin vyvolaných ozářením radiologů 1921-1930 popsány genetické účinky záření, radium girls 1928 vzniká ICRP Mezinárodní komise radiologické ochrany, postupné vytváření limitů ozáření 29 ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ (3) ionizující záření buňku zničí nebo změní tkáňová reakce buněčná populace se v závislosti na dávce zmenšuje tím je narušena funkce tkání dochází k chorobným změnám tzv. tkáňová reakce stochastický účinek mění se genetická informace v jádře buňky buňka si zachovává schopnost dalšího dělení zkomolený program vede ke vzniku nádoru při mutaci v zárodečných buňkách je možný vliv na potomstvo 30 15

ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ (4) Účinky ionizujícího záření na člověka se liší vztahem dávky a účinku tkáňová reakce (deterministické účinky) Účinek má práh: 1 Sv zákal oční čočky 3 Sv radiační popáleniny 1 Sv na celé tělo akutní nemoc z ozáření pravděpodobnost stochastického účinku dávka Přestože v epidemiologických studiích je pozorován účinek až od cca 0,1 Sv, je konzervativně předpokládaná bezprahová lineární závislost na dávce. dávka 31 RADIAČNÍ OCHRANA kde? V České republice (www.sujb.cz/dokumenty-a-publikace/vyrocni-zpravy/) (Celkem evidováno 5341 radionuklidových zářičů.) 32 16

RADIAČNÍ OCHRANA proč? Cíle radiační ochrany Při využívání zdrojů ionizujícího záření: 1. vyloučit ozáření způsobující tkáňové reakce (deterministické účinky) 2. pravděpodobnost stochastických účinků udržovat na nejmenší rozumně dosažitelné úrovni 33 RADIAČNÍ OCHRANA v jakých situacích? Kategorie expozičních situací plánované situace Každodenní situace zahrnující plánované operace se zdroji IZ včetně jejich likvidace, uložení radioaktivního materiálu a rekultivace dříve zabraného území. nehodové situace Neočekávané situace které se vyskytnou při provádění činností a které vyžadují bezodkladné opatření, nehodové situace mohou vzniknout při provozních činnostech. existující expoziční situace Expoziční situace, které už existují, když se rozhoduje o jejich regulaci, včetně ozáření z přírodního pozadí a následků minulých činností se zdroji IZ. 34 17

RADIAČNÍ OCHRANA jaká ozáření? Kategorie expozic profesní expozice (profesionální expozice, occcupational exposure) Veškerá expozice pracovníků v důsledku jejich práce. lékařská expozice pacientů (medical exposure ) Ozáření pacientů při diagnostických, screeningových nebo léčebných výkonech, ozáření je zde záměrné a děje se pro přímý prospěch pacienta. expozice obyvatel (public exposure) Zahrnuje všechny expozice mimo profesní a mimo lékařské expozice pacientů, včetně ozáření plodu těhotné radiační pracovnice nebo těhotné pacientky při lékařském radiologickém výkonu. 35 RADIAČNÍ OCHRANA základní úrovně dvě základní úrovně radiační ochrany ochrana k jednotlivému zdroji v plánovaných, nehodových nebo existujících expozičních situacích se uskutečňuje ochrana ze všech kontrolovaných zdrojů v plánovaných expozičních situacích se uskutečňuje optimalizačními (dávkovými) mezemi dávkovými limity 36 18

RADIAČNÍ OCHRANA jaké má nástroje? Nástroje k vyloučení tkáňových reakcí a udržování rizika stochastických účinků na rozumně přijatelné nízké úrovni: zdůvodnění činnosti limitování ozáření optimalizace ochrany zajištění bezpečnosti zdrojů 37 RADIAČNÍ OCHRANA limity ozáření limitovaná veličina součet efektivních dávek ze zevního ozáření a úvazků efektivních dávek z vnitřního ozáření ekvivalentní dávka v oční čočce průměr. ekvivalentní dávka v 1cm 2 kůže ekvivalentní dávka v prstech až předloktí a v chodidlech až po kotníky obecný limit 1 msv/rok limit pro radiační pracovníky 20 msv/rok 100 msv/5 roků 15 msv/rok 50 msv/rok 50 msv/rok 500 msv/rok - 500 msv/rok limit pro učně a studenty 6 msv/rok 15 msv/rok 150 msv/rok 150 msv/rok 38 19

Limity zajišťují: RADIAČNÍ OCHRANA Proč právě takové limity? 1. Vyloučení tkáňových reakcí v důsledku ozáření. 2. Společensky přijatelné riziko vzniku pravděpodobnostních účinků záření riziko smrti v důsledku rakoviny vyvolané zářením je u radiačních pracovníků na stejné úrovni jako riziko úmrtí při jiných činnostech v lehkém průmyslu (cca 1:10 000 za rok). Pro obyvatele musí být toto riziko nejméně o 1řád menší. Limitům nepodléhá lékařské ozáření, ozáření z přírodních zdrojů (pokud nejsou záměrně využívány) a ozáření v nehodových expozičních situacích. 39 RADIAČNÍ OCHRANA Stochastické účinky Pravděpodobnost úmrtí na rakovinu v naší populaci je 25%. Kdybychom každého jednotlivce z populace vystavili ozáření 100 msv, pak pravděpodobnost úmrtí vzroste na 25,5%. 40 20

RADIAČNÍ OCHRANA regulace ozáření (msv/rok) pro pracovníky výjimečně do 50 msv/rok Při nehodách: pro obyvatele regulované 0,01 0,1 1 20 100 500 pro všechny zanedbatelné pro obyvatele regulované pro obyvatele neplánované pro pracovníky regulované Při nehodách: pro obyvatele nepřijatelné pro záchranáře výjimečně tolerovatelné 41 fáze těžba uranové rudy zpracování rudy obohacovací proces a výroba paliva provoz jaderných elektráren likvidace vyhořelého paliva, jeho přepracování a uložení odpadu JADERNÁ ENERGETIKA (1) Palivový cyklus pracovní prostředí ochrana horníků před inhalací produktů přeměny radonu a před vnějším ozářením značná chemická toxicita meziproduktů (zejména UF 6 ) optimalizace ozáření pracovníků při opravách při odstávkách hlavní předměty pozornosti životní prostředí (vliv srovnatelný s jinou důlní činností) eliminace vlivu radia, které je při zpracování odpadem (kalojemy) organizačně technická připravenost pro ochranu obyvatel za mimořádných stavů zařízení technicky i finančně náročné konečné uložení odpadu 42 21

JADERNÁ ENERGETIKA (2) Počet provozovaných bloků ve světe podle zemí 43 JADERNÁ ENERGETIKA (3) Počet bloků ve výstavbě ve světe podle zemí 44 22

JADERNÁ ENERGETIKA (4) Podíl jaderných elektráren na výrobě el. energie 45 JADERNÁ ENERGETIKA (5) Počty provozovaných reaktorů podle jejich stáří Pozn.: Všechny údaje jsou aktuální k březnu 2018, zdroj: IAEA, Vídeň 46 23

JADERNÁ ENERGETIKA (6) Nejrozšířenější typy jaderných reaktorů PWR (VVER) tlakový, lehkou vodou moderovaný a chlazený reaktor Dvouokruhový systém. V primárním okruhu je cca 16 MPa a 320 C, palivo UO 2, obohacení do 4%. Účinnost: 33%. Zastoupení typu: 62%. BWR varný, lehkou vodou moderovaný a chlazený reaktor Jednokruhový systém. V okruhu je cca 7 MPa a 290 C, palivo UO 2, obohacení 3 až 4,5%. Účinnost: 33%. Zastoupení typu: 19%. PHWR - tlakový, těžkou vodou moderovaný a chlazený reaktor Dvouokruhový systém. Chladivo: těžká voda V primárním okruhu je cca 9 MPa a 300 C, palivo přírodní uran (0,7% U- 235). Účinnost: 30% Zastoupení typu: 11% 47 JADERNÁ ENERGETIKA (7) Výpusti do životního prostředí z jaderných elektráren v ČR výpusti do ovzduší výpusti do vodoteče 48 24

JADERNÁ ENERGETIKA (8) Výpusti do životního prostředí z jaderných elektráren v ČR Ve výpustech do ovzduší převažují radioizotopy xenonu a kryptonu (vznikají štěpením), 41 Ar a 14 C (vznikají aktivací) a tritium (vzniká štěpením i aktivací). V menší míře se vyskytují radioizotopy jódu v plynné i aerosolové formě (vznikají štěpením) a v malé míře i aerosoly vzniklé aktivací konstrukčních materiálů a jejich korozí (např. 54 Mn, 59 Fe, 60 Co, 51 Cr). V kapalných výpustech dominuje tritium, ostatní radionuklidy jsou zanedbatelné. S výjimkou tritia ve vodoteči nejsou vypouštěné radionuklidy v ŽP přímo měřitelné. Ozáření obyvatel v okolí se odhaduje na základě známých vypuštěných aktivit jednotlivých radionuklidů pomocí modelů šíření. 49 JADERNÁ ENERGETIKA (9) JE Dukovany JE Temelín https://www.sujb.cz/jaderna-bezpecnost/hodnoceni-jaderne-bezpecnosti/ 50 25

HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (1) Při využívání zdrojů ionizujícího záření musí být zváženy všechny mimořádné události, které mohou přitom nastat, např. ztráta kontroly nad zdrojem nebo únik radioaktivních látek na pracoviště nebo mimo něj. Radiační nehoda je nehoda s dopady pouze na pracovišti. Predikce takových nehod a připravené zásahy na jejich zvládnutí jsou předmětem tzv. vnitřního havarijního plánu. Radiační havárie je nehoda s dopady i na okolí pracoviště, vyžadujícími zavádět opatření na ochranu obyvatel. Predikce takových nehod a připravené zásahy na jejich zvládnutí jsou předmětem tzv. vnějšího havarijního plánu (v ČR pouze pro jaderné elektrárny Dukovany a Temelín). 51 HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (2) Šíření havarijního úniku radioaktivních látek Podle aktuální meteorologické situace se uniklé radioaktivní látky dobře nebo špatně rozptýlí v atmosféře. Oblak obsahující radioaktivní látky se pohybuje ve směru větru a látky z něho vypadávající kontaminují terén. V případě dobrého rozptylu vznikne větší plocha méně kontaminovaného terénu, v případě špatného rozptylu menší plocha s větší kontaminací. 52 26

HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (3) Cesty ozáření v případě havarijního úniku při průchodu oblaku po průchodu oblaku vnější ozáření z oblaku! vzácné plyny *Xe, *Kr vnitřní ozáření (inhalace)! jódy *I postupné vytváření depozitu Ukrytí v domech sníží ozáření: z oblaku cca 3x,, z inhalace 1 až 3x, z okolního terénu až 10x. Včasná jódová profylaxe zabrání ozáření štítné žlázy v důsledku inhalace radioaktivních jódů! vnější ozáření z depozitu! cesia *Cs, jódy *I, tellury *Te 53 HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (4) Zóna havarijního plánování (ZHP) oblast v okolí JE, kde jsou připravována ochranná opatření pro obyvatele. Vyrozumění obyvatel, ukrytí, jódová profylaxe v celé ZHP (EDU do 20 km, ETE do 13 km). Evakuace obyvatel (EDU do 10 km, ETE do 5 km). 20 km 10 km Dukovany Temelín 54 27

HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (5) Největší radiační havárie v jaderných zařízeních 1E+19 Fukušima 2011 aktivita v úniku (Bq) 1E+18 1E+17 Černobyl 1986 Windscale 1957 1E+16 Xe-133 I-131 Cs-137 55 HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (6) Radiační nehody se zdroji ionizujícího záření Nejvážnější následky mají nehody, které jsou důsledkem opuštění nebo krádeže zdrojů vysoké aktivity. Dosud zaznamenáno 36 takových případů, při nichž došlo k 38 úmrtím. Typická nehoda se stala v r. 1987 v městě Goiania (Brazílie): 56 28

Goiania 1987 HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (7) Hlavici nezajištěného vyřazeného lékařského ozařovače (51 TBq Cs-137 ve formě chloridu) odcizili dva muži, odvezli domů a demontovali, aniž si byli vědomi jakéhokoliv nebezpečí. Došlo k rozptýlení zářiče s následky: 4 úmrtí (včetně 6 letého děvčátka) kontaminace cca 250 osob a části města dekontaminováno 42 domů, dva úplně zlikvidovány dozimetricky zkontrolováno 160 domů a 100 tis. lidí celkem 35 tis. m 3 radioaktivního odpadu. 57 HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (8) dočasná skládka radioaktivníh o odpadu zrušené pracoviště radioterapie, odkud byl zářič odcizen radioaktivní suť po demolici jednoho z domů 58 29

Gruzie 2001 HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (9) 2. a 3.12.2001přišli 3 muži v lese cca 50 km od vesnice Lia do kontaktu se 2 zdroji (Sr-90 cca 1500 TBq) z izotopového termoelektrického generátoru. 59 Gruzie 2001 HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (10) Celotělové dávky až 4 Gy, lokální dávky desítky Gy. Jeden z mužů 893. den po události přes veškerou lékařskou pomoc zemřel. 60 30

HAVARIJNÍ PŘIPRAVENOST (11) ČR Horní Dvořiště 4. až 9.3.1996 Do ČR se z Itálie vrátil vagón se železným šrotem, ve kterém byl zářič Co-60 cca 1,85 TBq. Příprava na bezpečnou likvidaci zdroje záření s vlastním jejím provedením trvala 5 dní. Individuální dávky zasahujících osob nepřekročily 3 msv. 61 31