Radionuklidy w układzie chłodzenia i w układach pomocniczych EJ z reaktorami PWR

Podobne dokumenty
Europa, Europa

Promieniowanie jonizujące

Gospodarka wypalonym paliwem jądrowym analiza opcji dla energetyki jądrowej w Polsce

Substancje radioaktywne w środowisku lądowym

Cykl paliwowy cd. Reakcja rozszczepienia Zjawisko rozszczepienia (własności) Jądrowy cykl paliwowy cd.

Pracownicy elektrowni są narażeni na promieniowanie zewnętrzne i skażenia wewnętrzne.

Reakcje rozszczepienia i energetyka jądrowa

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Zadanie wykonane w ramach projektu strategicznego NCBR TECHNOLOGIE WSPOMAGAJĄCE ROZWÓJ BEZPIECZNEJ ENERGETYKI JĄDROWEJ

ELEKTROWNIE. Czyste energie Energetyka jądrowa. Damazy Laudyn Maciej Pawlik Franciszek Strzelczyk

Czyste energie. Energetyka jądrowa. wykład 13. dr inż. Janusz Teneta. Wydział EAIiIB Katedra Automatyki i Inżynierii Biomedycznej

CEL 4. Natalia Golnik

Prof. dr hab. Aleksander Bilewicz

CYKL PALIWOWY: OTWARTY CZY ZAMKNIĘTY CZY TO WYSTARCZY?

Czysta i bezpieczna? Elektrownia jądrowa w Polsce. Składowanie odpadów promieniotwórczych

8. TYPY REAKTORÓW JĄDROWYCH

Reakcja rozszczepienia

Reakcje rozszczepienia jądra i ich wykorzystanie

NIEORGANICZNE WYMIENIACZE JONÓW JAKO POTENCJALNE BARIERY W SKŁADOWISKACH ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH

Energetyka Jądrowa. źródło: Wszystko o energetyce jądrowej, AREVA

Energetyka Jądrowa. źródło: Wszystko o energetyce jądrowej, AREVA

Ćwiczenia z radiochemii 1

Energetyka Jądrowa. Wykład maja Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

PIERWIASTKI W UKŁADZIE OKRESOWYM

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

Energetyka Jądrowa. Wykład 10 5 maja Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl

Energetyka Jądrowa. Wykład 11 maj Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Reakcje rozszczepienia jądra i ich wykorzystanie

Rozszczepienie jądra atomowego

Wykład 7. Odpady promieniotwórcze (część 1) Opracowała E. Megiel, Wydział Chemii UW

Projekt ćwiczenia w Laboratorium Fizyki i Techniki Jądrowej na Wydziale Fizyki Politechniki Warszawskiej. Prof. dr J.

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Zgodnie z rozporządzeniem wczesne wykrywanie skażeń promieniotwórczych należy do stacji wczesnego ostrzegania, a pomiary są prowadzone w placówkach.

1. JĄDROWA BUDOWA ATOMU. A1 - POZIOM PODSTAWOWY.

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH. Ćwiczenie nr 6. Adam Pawełczyk

Ramowy program zajęć dydaktycznych studiów podyplomowych: ENERGETYKA JĄDROWA

Energetyka Jądrowa. źródło: Wszystko o energetyce jądrowej, AREVA

Granulowany węgiel aktywny z łupin orzechów kokosowych: BT bitumiczny AT - antracytowy 999-DL06

PODSTAWY FIZYCZNE ENERGETYKI JĄDROWEJ

PL B1. INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ IM. HENRYKA NIEWODNICZAŃSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL BUP 12/12

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

Energetyka Jądrowa. Wykład 9 9 maja Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Jan Cebula (Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice) Józef Sołtys (PTH Intermark, Gliwice)

Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali.

Anna Grych Test z budowy atomu i wiązań chemicznych

uczeń opanował wszystkie wymagania podstawowe i ponadpodstawowe

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

promieniowania Oddziaływanie Detekcja neutronów - stosowane reakcje (Powtórka)

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

WPŁYW ELEKTROWNI JĄDROWYCH NA ŚRODOWISKO

Opracowała: mgr Agata Wiśniewska PRZYKŁADOWE SPRAWDZIANY WIADOMOŚCI l UMIEJĘTNOŚCI Współczesny model budowy atomu (wersja A)

Podstawy bezpieczeństwa energetyki jądrowej, Czarnobyl jak doszło do awarii

Rozszczepienie (fission)

Fizyka jądrowa cz. 2. Reakcje jądrowe. Teraz stałem się Śmiercią, niszczycielem światów. Robert Oppenheimer

NATURALNY REAKTOR JĄDROWY

Elektrownie jądrowe (J. Paska)

Poznań, Aktywność 57

HTR - wysokotemperaturowy reaktor jądrowy przyjazny środowisku. Jerzy Cetnar AGH

ODKRYCIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI PROMIENIOWANIE JĄDROWE I JEGO WŁAŚCIWOŚCI

Moduł: Chemia. Fundamenty. Liczba godzin. Nr rozdziału Tytuł. Temat lekcji. Rozdział 1. Przewodnik po chemii (12 godzin)

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

Gospodarka odpadami radioaktywnymi na bazie doświadczeń Słowacji

Typy konstrukcyjne reaktorów jądrowych

Bezpieczeństwo pracy z otwartymi źródłami promieniowania podczas badań znacznikowych prowadzonych w terenie

przyziemnych warstwach atmosfery.

(12)OPIS PATENTOWY (19)PL (11) J N N N (13) B BUP 09/ V'AJp 08/12. (51) Int.CI.

Zagadnienia. Budowa atomu a. rozmieszczenie elektronów na orbitalach Z = 1-40; I

Laboratorium Pomiarów Dozymetrycznych Monitoring ośrodka i rozwój dozymetrii

Prof. zw. dr hab. Bogdan Skwarzec Gdańsk, Kierownik Katedry Chemii i Radiochemii Środowiska

Model elektrowni jądrowej

Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

PL B1. Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Izotopów POLATOM,Świerk,PL BUP 12/05

Wykład 8. Odpady promieniotwórcze (część 2) Opracowała E. Megiel, Wydział Chemii UW

Skonstruowanie litowo-deuterowego konwertera neutronów termicznych na neutrony prędkie o energii 14 MeV w reaktorze MARIA (Etap 14, 5.1.

MARATON WIEDZY CHEMIA CZ. II

Fizyka atomowa i jądrowa

Temat 1 Badanie fluorescencji rentgenowskiej fragmentu meteorytu pułtuskiego opiekun: dr Chiara Mazzocchi,

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Fragmentacja pocisków

metoda analityczna, która polega na pobudzaniu (aktywacji) próbki w strumieniu neutronów - w roku 1936 Hevesy i Levi wykazali, że metoda ta może być

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

Podstawowe własności jąder atomowych

PL B1. INSTYTUT METALI NIEŻELAZNYCH W GLIWICACH, Gliwice, PL UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KATOWICACH, Katowice, PL

GOSPODARKA ODPADAMI PROMIENIOTWÓRCZYMI ORAZ WYPALONYM PALIWEM JĄDROWYM W OKRESIE BUDOWY ELEKTROWNI JĄDROWEJ ŻARNOWIEC

Wysokostrumieniowa wiązka neutronów do badań biomedycznych i materiałowych. Terapia przeciwnowotworowa BNCT.

Energetyka jądrowa - reaktor

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

METODY DETEKCJI PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO 3

Widma atomowe. Fizyka atomowa i jądrowa. Dawne modele atomu. Widma atomowe. Linie emisyjne kwantowanie poziomów energetycznych

Energia słoneczna i cieplna biosfery Pojęcia podstawowe

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 9 Fizyka neutronów i reakcja łańcuchowa

Nazwy pierwiastków: ...

Przebieg wydarzeń w Fukushima Dai-ichi

Promieniowanie w środowisku człowieka

Transkrypt:

Energetyka Jądrowa, IFJ PAN, Kraków, 26 listopad2007 Radionuklidy w układzie chłodzenia i w układach pomocniczych EJ z reaktorami PWR Jerzy Narbutt Zakład Radiochemii, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa

Energetyczne reaktory jądrowe chłodzone wodą wrzące BWR jeden obieg chłodzenia ciśnieniowe PWR dwa obiegi chłodzenia: pierwotny i wtórny inne Eksploatacja EJ generuje różnorodne radionuklidy - głównie w paliwie jądrowym a także (w niewielkim stopniu) w układzie chłodzenia reaktorów (obieg pierwotny).

Paliwo jądrowe - związki uranu wzbogacone w 235 U Produkcja energii - rozszczepienie jąder 235 U neutronami termicznymi 235 U(n,f) 235-X-y FP1 + X FP2 + yn + energia 235-X-y FP1 i X FP2 produkty rozszczepienia, np. 85 Kr, 131 I, 133 Xe, 137 Cs Reakcje wtórne w chłodziwie reaktorów PWR 59 Co(n,γ) 60 Co (E γ = 1,17 i 1,33 MeV; T 1/2 = 5,3 lat) 59 Co produkt korozji; 60 Co produkt aktywacji neutronowej 6 Li(n,α) 3 H (E β = 18 kev; T 1/2 = 12,3 lat) 10 B(n,2α) 3 H (σ term 3,8 kb) inne Radionuklidy obserwowanew układzie chłodzenia: powstają w wyniku reakcji wtórnych; przedostają się z paliwa przez defekty koszulek prętów paliwowych.

W pomocniczych układach technologicznych EJ radionuklidy, które powstały w układzie chłodzenia (produkty aktywacji) lub przedostały się do niego z prętów paliwowych (produkty rozszczepienia), są: w niewielkim stopniu uwalniane do otoczenia, np. tryt, jod, gazy szlachetne; lub po oczyszczeniu zawierających je mediów i przeróbce chemicznej stają się zasadniczym składnikiem odpadów promieniotwórczych średnio-i niskoaktywnych.

Reaktor PWR Westinghouse, Ringhals

Chemia chłodziw obiegu pierwotnego reaktorów PWR Regulacja borowa sterowanie mocą reaktora stężeniem H 3 BO 3 wchłodziwie obiegu pierwotnego W wyniku reakcji jądrowej 10 B(n,2α) 3 H jądra izotopu bor-10 intensywnie (σ term 3,8 kb) pochłaniają neutrony termiczne (E n-term = 0,025 ev). Stężenie H 3 BO 3 wchłodziwie zmieniane w zakresie 0 2500 ppm B Regulacja ph chłodziwa 7 LiOH (PWR): [Li + ] = 0,2 2,2 ppmdo ph 300 = 7,4 lub KOH (VVER): [K + ] = 2 22 ppmdo ph 300 = 7,2 ±0,1 Optymalne ph (osadzanie się radioaktywnych produktów korozji) zależy od wyboru materiałów konstrukcyjnych (rozpuszczalność Fe 3 O 4 ). Minimalizacja stężenia agresywnych jonów (korozja): [Cl - ] < 0,2 0,05 ppm [F - ] < 0,1 ppm H 2 (2,2 4,5 ppm) reguluje stężenie agresywnego tlenu do [O 2 ] < 0,01 ppm

Wybrane pomocnicze układy technologiczne EJ z PWR Układ oczyszczania i regulacji chemicznej chłodziwa obiegu pierwotnego (CVCS) -by-pass obiegu pierwotnego: - filtry mechaniczne -usuwanie osadów radioaktywnych (crud); -wielofunkcyjne równoległe kolumny z żywicami jonowymiennymi (kationit, anionit, złoże mieszane): regulacja ph, regulacja stężenia kwasu borowego (termiczna), regulacja stężenia LiOH, usuwanie chlorków, usuwanie radionuklidów. Efektywność dekontaminacji: DF ~ 50 100. Układ oczyszczania upustów chłodziwa Układ oczyszczania wody basenów wypalonego paliwa Układ oczyszczania ścieków podłogowych i innych ciekłych odpadów promieniotwórczych -kolumny jonitowe, instalacje membranowe, wyparki.

Najważniejsze radionuklidy w ciekłych odpadach z EJ Cr-51 28 d Ru-103 40 d Mn-54 313 d Ag-110m 250 d Fe-59 45 d Sb-124 60 d Co-58 71 d Sb-125 2,7 l Co-60 5,3 l I-131 8,1 d Zn-65 245 d Cs-134 2,1 l Sr-89 54 d Cs-137 30 l Sr-90 19,9 l Ba-140 13 d Zr-95 65 d La-140 40 h Nb-95 36 d Ce-141 32 d Tc-99 2 10 5 l Ce-144 280 d Zawartość: 20 30 % 10-20% 5 10% 1 5% Główny wkład w pole promieniowania gamma w pobliżu obiegu pierwotnego (osady wewnątrz rurociągów)

Inne radionuklidyw chłodziwie PWR W chłodziwie obiegu pierwotnego mogą pojawiać się znikome ilości aktynowców (Np, Pu, Am, Cm) w wyniku uszkodzeń koszulek elementów paliwowych lub aktywacji śladów U na powierzchni elementów paliwowych, np. 238 U(n,γ) 239 U 239 Np., ale emitery α są toksyczne tylko przy skażeniach wewnętrznych. Porównanie równoważnej dawki spowodowanej wewnętrznym skażeniem ciała 1 Bq radionuklidu: Pu-239 α 140 μsv Cm-244 α 76 μsv Am-241 α 140 μsv Co-60 β+γ 0,06 μsv Cs-134 β+γ 0,013 μsv I-131 β 0,008 μsv H-3 β 0,0000016 μsv

Najważniejsze radionuklidy gazowe emitowane przez EJ Radioizotopy gazów szlachetnych Kr i Xe Stały monitoringpowietrza atmosferycznego: 85 Kr (β-γ; T 1/2 = 10 lat) przerób paliw jądrowych (np. wykrywanie nielegalnej produkcji plutonu), 133 Xe (β-γ; T 1/2 = 5,3 dni) eksploatacja EJ Radioizotopy jodu w związkach organicznych, np. CH 131 3 I Tryt (HT i HTO) Stężenie trytu w chłodziwie PWR (I obieg) 10 3 10 4 Bq/cm 3 Typowe wartości zrzutów trytu z EJ (PWR): gazowe ~ 1,5 TBq/(GWe y) wodne ~ 15 TBq/(GWe y)

Problem radiocezu Mała jest efektywność oczyszczania chłodziwa I obiegu PWR od długożyciowych 137 Cs i 134 Cs na zwykłych filtrach jonitowych. Żywice formaldehydo-fenolosulfonowe, selektywne na Cs +, dość dobrze pracują w roztworach zawierających jony Li +, ale całkowicie zawodzą przy niewielkich nawet stężeniach jonów K + (chłodziwo VVER) i umiarkowanych stężeniach Na + (np. ciekłe odpady). Wysokoselektywnena Cs + jonity nieorganiczne (np. żelazocyjanki metali przejściowych, fosforomolibdenian amonu i in. są zbyt kruche, by móc je stosować w skali technologicznej.

Problem radiocezu (cd.) W połowie lat 80. zespół IChTJ we współpracy z IFJ opracował nowego typu sorbenty, wysoce efektywne względem jonów cezu, t.zw. kompozytowe wymieniacze jonów i opatentował je w wielu krajach: J. Narbutt, B. Bartoś, A. Bilewicz, Z. Szeglowski: a) Sposób otrzymywania kompozytowych wymieniaczy jonowych, Patent PRL, Nr 145676 (1988); b) Method ofobtainingcompositeion exchangers, US Patent, No 4,755,322 (1988); c) Verfahren zurherstellungvon Komposit-Ioneaustauschen, Patent GDR, Nr 254892 A5 (1988); d-f) Patenty CSRS, Bułgarii i Węgier; g) Compositeion exchangerand method for preparingit, European Patent Nr 217143 B1 (1991) -RFN, Francja, Szwecja, Wielka Brytania i Włochy

Sproszkowany jonit nieorganiczny (żelazocyjanek tytanu) został trwale wbudowany w matrycę żywicy fenolosulfonowej w procesie syntezy jej kulistych ziaren: Ziarno (x200) i powierzchnia (x2500) ziarna sorbentu kompozytowego zawierającego 20% żelazocyjanku tytanu (IChTJ, 1985)

Problem radiocezu (cd.) Kompozytowy sorbent radiocezu, łączący wysoką selektywność jonitu nieorganicznego i dobre właściwości technologiczne żywicy (odporność mechaniczna, kuliste ziarna), przeszedł pomyślnie testy praktyczne w EJ Bohunice, EJ Lovissai EJ Kozłoduj. Opracowaliśmy technologię produkcji sorbentu w skali przemysłowej i wyprodukowaliśmy (ZA Kędzierzyn) serię półtechniczną (170 kg). Niestety, zaniechanie budowy EJ Żarnowiec uniemożliwiło realizację zatwierdzonego już projektu wdrożenia wynalazku.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ