Ionizující záření v životním prostředí Mgr. Jiří Křivohlávek 600px-Radiation_symbol_alternate.svg.png Základní pojmy Ionizující záření: záření, které je schopno ionizovat hmotu Dávka záření: D = dE / dm [J kg-1,Gy] 1 Gy = energie 1 J absorbovaná v 1 kg látky Aktivita počet radioaktivních přeměn za 1s [Bq] Dávka záření – energie sdělená ionizujícím zářením (energie získaná od všech primárně i sekundárně ionizujících částic) malému objemu látky Ekvivalentní dávka: HT = wR DTR [Sv] Druh záření wR fotony a elektrony všech energií 1 neutrony 10 keV 5 neutrony 10 – 100 keV 10 neutrony 0,1 – 2 MeV 20 neutrony 2 – 20 MeV 10 záření α 20 Efektivní dávka: E = Σ wT HT [Sv] Tkáň, orgán wT gonády 0,20 červená kostní dřeň 0,12 tlusté střevo 0,12 plíce 0,12 žaludek 0,12 močový měchýř 0,05 mléčná žláza 0,05 játra 0,05 jícen 0,05 štítná žláza 0,05 kůže 0,01 povrchy kostí 0,01 ostatní orgány a tkáně 0,05 Základní druhy ionizujícího záření 4341-8.gif 4341-4.gif Účinky IZ na člověka RadiacniUcinky1 Detuc.gif Koeficient rizika úmrtí na stochastické účinky (SÚJB): obyvatelstvo 0,05 Sv-1 pracovníci se zářením 0,04 Sv-1 Pravděpodobnost úmrtí na nemoc z ozáření: 4 Sv 50 % 6 Sv 80 % 10 Sv 100 % Ionizující záření v životním prostředí Zdroj záření Dávkový příkon [mSv/rok] Podíl [%] Kosmické záření 0,380 12,5 Kosmogenní radionuklidy 0,012 0,4 Přírodní radionuklidy 0,690 22,5 Radon 1,300 43,1 Těžební průmysl 0,024 0,8 Jaderná energetika 0,008 0,2 Výroba radionuklidů 0,0008 0,02 Radioaktivní produkty 0,0004 0,01 Lékařské aplikace 0,660 20,6 •celkem 3,1 mSv / rok (v ČR) •náhorní plošiny Iránu 250 mSv / rok •písečné pláže v Brazílii 400 mSv / rok Druh vyšetření Ef. dávka [mSv] Snímek plic 0,05 Páteř 1,8 Břicho 3 - 8 Urografie 2,1 Mamografie 0,5 Angiografie 3 - 9 CT hlava 1,1 CT tělo 9,2 Druh vyšetření Ef. dávka [mSv] Statická scintigrafie ledvin 1,5 Dynamická scintigrafie ledvin 2,2 Dynamická cholescintigrafie 2,3 Scintigrafie skeletu 3,4 Perfúzní scintigrafie plic 1,2 Scintigrafie štítné žlázy 2,2 Scintigrafie perfuze myokardu 7,5 Rentgenová diagnostika Radioisotopová diagnostika Druh Dávka [Gy] Ovce 1,5 – 2,0 Člověk 2,5 – 3,5 Pes 2,5 – 3,0 Myši 5,5 – 12 Ptáci, hadi 8 – 12 Členovci 10 – 1000 Kvasinky 300 – 500 Rostliny 10 – 1500 Micrococcus radiodurens 10 000 / den LD50 pro RTG a γ záření Rentgenová diagnostika Radioisotopová diagnostika Kosmogenní RN: •vznikají jadernými reakcemi v atmosféře •nejvýznamnější je 14N(n, p)14C •v atmosféře se 14C rychle oxiduje na 14CO2, dostává se do rostlin a živočichů (A = 2,5 kBq v lidském těle) •tritium vzniká např. reakcí 14N(n, t)12C, oxiduje se na H3HO, aktivita u pólu 5 Bq/l, na rovníku 0,06 Bq/l, v ČR asi 0,6 Bq/l Přírodní radionuklidy s dlouhým poločasem rozpadu: 40K •průměrná měrná aktivita v horninách 313 Bq/kg •aktivita v zemské kůře je větší než všech přírodních radionuklidů dohromady •podílí se na zevním i vnitřním ozáření lidského organismu (součást těla 22 – 76 kBq/70kg, horniny, stavební materiály) •aktivita v potravinách 20 – 240 Bq/kg U a Th: •aktivita v zemské kůře U 70 Bq/kg a Th 50 Bq/kg •důležité je i 226Ra (je v rovnováze s 238U), α rozpadem vzniká 222Rn (riziko rakoviny plic), 226Ra se po požití ukládá v kostech (homolog Ca) a ozařuje krvetvornou tkáň Radon •zdrojem radonu je především půda (40 Bq / kg) • Radon 001.jpg •Radonový program – měření radonu v 95 000 domech v letech 1991 – 1996 A (Bq/m3) 200-300 300-600 600-1000 >1000 počet domů 6020 6152 1592 580 UREX – odstraní se U a ten se následně přepracovává Radon 000.jpg Průměrné měrné aktivity radonu v obytných budovách země A [Bq m-3] Německo 40 Finsko 64 Velká Británie 28 -Cornwall 390 -Devon 150 Švédsko 67 Holandsko 26 Švýcarsko 60 -jihovýchodní Alpy 255 -centrální Alpy 174 Česká republika 58 USA 65 Kanada 17 Austrálie 15 Radonový index v ČR Jaderné elektrárny – havárie MAAE (1991) hodnocení jaderných nehod 0. Událost pod stupnicí (Below scale) 1. Odchylka (Anomaly) 2. Porucha (Incident) 3. Vážná porucha (Serious accident) 4. Havárie s účinky v jaderném záření (Accident mainly in installation) 5. Havárie s účinky na okolí (Accident with off-site risks) 6. Závažná havárie (Serious accident) 7. Velká havárie (Major accident) Největší havárie jaderných zařízení: • •Three Miles Island (5) •Windscale (5) •Fukušima (5 X 7) •Kyštym (6) •Černobyl (7) Fukušima (5 X 7) , Japonsko, 11.3.2011 •po zemětřesení (9,0 mag) a následné vlně tsunami nebyl dostatečně zajištěn přívod elektrické energie pro chladicí čerpadla •reaktory se začali přehřívat a došlo ke tvorbě vodíku a následnému výbuchu (několik) •došlo k úniku především těkavých štěpných produktů do okolí •jednalo se především o 137Cs, 131I a 90Sr •problémy s chlazením trvaly několik měsíců •slabě zamořeno bylo území o rozloze stovek km2 • Nevýhody vyšší konstrukční náročnost, cena. http://www.sujb.cz/imgs/Bezpilot_monitoring.JPG http://www.sujb.cz/imgs/Davkovy_prikon.JPG Monitorováni z 23.3.2011 • Nevýhody vyšší konstrukční náročnost, cena. http://www.sujb.cz/imgs/Mereni_morska_voda.JPG Monitorováni z 25.3.2011 Limity pro výpustě: 131I 40 Bq/l 137Cs 90 Bq/l • Nevýhody vyšší konstrukční náročnost, cena. http://www.sujb.cz/imgs/Davkovy_prikon_30km_NPP_20110328.JPG Monitorováni z 28.3.2011 Stav k 2.6.2011 Stav k 2.6.2011 Aktuální stav: 125527 Černobyl (7), SSSR, 1986 cernobyl02 •25. dubna, 1986 bylo zahájeno plánované odstavení 4. bloku elektrárny •experiment: bude elektrický generátor (poháněný turbínou) schopen dodávat proud po rychlém uzavření přívodu páry a při svém setrvačném doběhu ještě zhruba 40 vteřin napájet čerpadla havarijního chlazení •v důsledku nevhodné manipulace se systémem reaktoru došlo k extrémnímu nárůstu výkonu a odpaření části chladící vody (1. výbuch) •se žhavým grafitovým moderátorem reagovala voda a došlo k tvorbě vodíku a dalšímu výbuchu (2.) •po deseti dnech velkého úsilí se podařilo dostat jádro reaktoru zpět pod kontrolu • •z reaktoru uniklo od okamžiku výbuchu do 6. května 1986 asi 4% radioaktivních látek přítomných v reaktoru (2.1019 Bq) • •30 000 km2 > 185 kBq/m2 • •200 000 osob se podílelo na likvidaci havárie, průměrná dávka 100 mSv • •z 237 osob se u 134 projevila akutní nemoc z ozáření, 28 zemřelo do 3 měsíců • •osoby, které přežily vysoké ozáření, trpí řadou potíží včetně psychických poruch • •podle WHO zemřelo na následky ozáření cca 4 000 lidí. (28 vs. 4000 vs. miliony) • •radioaktivita v okolí elektrárny již významně poklesla, a tak se někteří obyvatelé vracejí do svých domovů (začíná podpora infrastruktury) • •v ČR průměrná dávka za 1. rok cca 0,3 mSv (přesto v důsledku nejasných informací bylo provedeno nadprůměrně vysoké množství potratů!) • •https://www.youtube.com/watch?v=2ApKvCtHGDc Průměrné měsíční hodnoty objemové aktivity 137Cs, 7Be a 210Pb ve vzdušném aerosolu naměřené v lokalitě SÚRO Praha Průměrné roční hmotnostní aktivity 137Cs ve vepřovém a hovězím mase a objemové aktivity 137Cs v mléce od roku 1986 (vzorkování a měření SÚRO a RC SÚJB) Fukushima-Chernobyl-large Spojené státy americké první jaderný výbuch: 16. 7. 1945 první termonukleární výbuch: 1. 11. 1952 počet nukleárních hlavic: > 10 000 počet testů jaderných zbraní: 1030 (24 společně s Velkou Británií) Sovětský svaz/Rusko první jaderný výbuch: 29. 8. 1949 první termonukleární výbuch: 12. 8. 1953 počet nukleárních hlavic: > 10 000 počet testů jaderných zbraní: 715 Velká Británie první jaderný výbuch: 3. 10. 1952 první termonukleární výbuch: 15. 5. 1957 počet nukleárních hlavic: 185 počet testů jaderných zbraní: 45 Testy jaderných zbraní: Francie první jaderný výbuch: 13. 2. 1960 první termonukleární výbuch: 24. 8. 1968 počet nukleárních hlavic: 350 počet testů jaderných zbraní: 210 Čína první jaderný výbuch: 16. 10. 1964 první termonukleární výbuch: 17. 6. 1967 počet nukleárních hlavic: 400 počet testů jaderných zbraní: 45 Navzdory smlouvě o nešíření jaderných zbraní (1970) provedly test jaderných zařízení další 3 státy: Indie první jaderný výbuch: 18. 5. 1974 počet nukleárních hlavic: > 60 počet testů jaderných zbraní: 3 Pákistán první jaderný výbuch: 28. 5. 1998 počet testů jaderných zbraní: 2 Korejská lidově demokratická republika v roce 2003 odstoupila od smlouvy o nešíření jaderných zbraní první jaderný výbuch 9. 10. 2006 počet testů jaderných zbraní: 5 Děkuji Vám za pozornost