Tríciumkimosódás kimutatása és modellezése a Paksi Atomerőműsugarvedelem.hu/.../szekcio1/triciumkimosodas.pdf · Tríciumkimosódás kimutatása és modellezése a Paksi Atomerőmű

Tríciumkimosódás

kimutatása és modellezése a

Paksi Atomerőmű

környékén

Palcsu László, Köllő Zoltán, Major Zoltán, Papp László,

Molnár Mihály

ATOMKI, Debrecen

Ranga Tibor, Dombóvári Péter, Manga László

Paksi Atomerőmű Zrt.

2011.06.08. Palcsu L.: Tríciumkimosódás Pakson,

Sugárvédelmi Tanfolyam, Hajdúszoboszló 2011

2

Trícium

A hidrogén radioaktív izotópja

T1/2 = 12,32 év

β--bomló

Maximális β-energia 18,6 keV

Kozmogén izotóp

Természetes szint a csapadékban 1-2 Bq/liter (2001 után)

Antropogén forrásból is származik



3

Trícium a csapadékvízben (Debrecen)



4

A vizsgálódás céljai:

Látszik-e az erőmű környékén esett esővízben a kéményekből kiáramló ~80kBq/s trícium hatása

Ha igen, milyen távolságra érződik ez a hatás?



5

Korábbi kutatások

Dana et al. (1978): Mesterséges HTO forrás

Kibocsátási ráta: 12,2 MBq/s

Papadopoulos et al. (1986), Tokuyama et al. (1995); Kim et al. (1997): Hosszútávú átlagok (havi, éves)

A csapadék tríciumtartalma korrelál az emisszióval

Alacsony emissziójú erőmű környékén még nem vizsgálták a közvetlen tríciumkimosódást.



6

Esővízmintázás



7

Esővízmintázás

cső

Esővízmintázók (56 darab) Sampling locations:



8

Esővízmintázás



9

Esővízmintázás



10

Tríciummérési módszerek

Folyadékszcintillációs számlálás: Wallac 1220 Quantulus low level LSC

Kimutatási határ: 1,7 Bq/l, bizonytalanság: 0,5 Bq/l

3He-módszer:

Kimutatási határ: ~0,003 Bq/l

Bizonytalanság: 2,4% (0,1 Bq/l felett)

Kigázosítás (1-3

liter víz)

He-tartalom= 0

Tárolás (~1-2

hónap)3He-termelődés a

trícium bomlásából

3He mérése a

VG 5400 nemesgáz-

tömegspektrométer-

rel (4He-izotóphígítás)



11

Kedvező csapadékesemény2009. június 7-8

0

50

100

150

200

250

300

350

15:0016:00

17:0018:00

19:0020:00

21:0022:00

23:000:00

1:002:00

3:00

Time

Win

d a

ng

le m

ea

su

red

fro

m

No

rth

(d

eg

)

0

0.5

1

1.5

2

Pre

cip

ita

tio

n a

mo

un

t (m

m)

Wind angle at 50m (10 min avg) Wind angle at 120m (10 min avg) Precipitation amount in 10 minutes



12

Mérési eredmények:

Belső kör

Inner circle

0

2

4

6

8

10

12

14

140 160 180 200 220 240

Respective wind angle of the sampler (deg)

Tri

tiu

m c

on

ce

ntr

ati

on

(B

q/l)

Mintázóhely (fok)

-40 -20 0 20 40 60

Trí

ciu

mko

ncen

tráció

(B

q/l

)



13

Outer circle

0

2

4

6

8

10

12

14

140 160 180 200 220 240


Tri

tiu

m c

on

ce

ntr

ati

on

(B

q/l)

Sampler angle (deg)

-40 -20 0 20 40 60

Mérési eredmények:

Külső körT

ríc

ium

ko

nce

ntr

áció

(B

q/l

)



14

Tríciumkimosódási modell

Reverzibilis kimosódási modell Hales (2002) alapján

Feltételezések:

Gauss-féle csóva

Homogén, függőleges csapadékhullás

Reverzibilis kimosódás

Konstans emisszió

Elhanyagolható csóvahígulás (Renne et al. 1975)

Sík terep (pl. nincs épület)



15

Szennyezőkoncentráció a levegőben (Gauss-csóva):

bkgAb

zzyzy

Ab yhzhzy

u

QFy |2

2

2

2

2

2

2exp

2exp

2exp

2

(1)

szél

kémény

z

x

y

csóva

szennyezőeloszlás (y és z)




16

cHyKdz

dcAb '

Koncentrációváltozás az esőcseppben:(2)-t és (1)-et megoldva

Koncentráció vs.

magasság(2)

Csóva középvonalak

esőcsepp

csóva

tömeg

transzfer-

koefficiens




17

Inner circle

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

140 160 180 200 220 240


Tri

tiu

m c

on

ce

ntr

ati

on

(B

q/l)

Measured concentration Calculated conc., well mixed drops

Calculated conc., stagnant drops Fitted concentration

Angle of the sampler (deg)

Outer circle

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

140 160 180 200 220 240


Tri

tiu

m c

on

ce

ntr

ati

on

(B

q/l)

Measured concentrations Calculated conc., well mixed drops

Calculated conc., stagnant drops Fitted concentrations


Trí

ciu

mk

on

ce

ntr

áció

(B

q/l

)



18

Outer circle

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

140 160 180 200 220 240


Tri

tiu

m c

on

ce

ntr

ati

on

(B

q/l)



Angle of the sampler (deg)

Outer circle

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

140 160 180 200 220 240


Tri

tiu

m c

on

ce

ntr

ati

on

(B

q/l)



Trí

ciu

mk

on

ce

ntr

áció

(B

q/l

)




19

Koncentrációtérkép az erőmű körül

0 m

200 m

400 m

0.86

3.7

16

74

330

Trícium-

koncentráció

(Bq/l; logaritmikus

skála!)

*

*




20

Konklúzió

A tríciumcsóva tisztán látszik az erőmű közelében hullott (400-800 m) esővízben.

Az esővíz tríciumtartalma a természetes szintet (0,86 Bq/l) ~20-szorosan (400 m), illetve ~10-szeresen haladja meg.

A reverzibilis kimosódási modell elfogadhatóan visszaadja a mért koncentrációkat.

Az esővíz tríciumkoncentrációja 5 km-en belül eléri a természetes szintet (0,86 Bq/l).



21

Köszönöm a figyelmet!



22

References

M. T. Dana et al. (1978): Rain scavenging of tritiated water (HTO): a field experiment and theoretical considerations

in: Atmospheric Environment Vol. 12, pp. 1523-1529.

J. M. Hales (2002): Wet removal of pollutants from Gaussian plumes: Basic linear equations and computational approaches

in: Journal of applied meteorology Vol. 41, pp. 905-918

Kim et al. (1998): Environmental tritium in the areas adjacent to Wolsong nuclear power plant

in: J. Environ. Radioactivity, Vol. 41, No. 2, pp. 217–231

Papadopoulos et al. (1986): Contamination of precipitation due to tritium release into the atmosphere

Radiation Protection Dosimetry, Vol. 16, No. 1–2, pp. 95–100



23

Equations:

Pollutant concentration in air (Gaussian plume):

bkgAb

zzyzy

Ab yhzhzy

u

QFy |2

2

2

22

2exp

2exp

2exp

2

(1)

Tritium washout model

z

y

x

h

u

yzQ: source strength (cm3/s of

pollutant gas at ambient

temperature and pressure)

F: depletion factor (=1 in our

model)

σy,z: plume spread (half-height

width of the Gaussian curve)



24

Tritium washout model

),(')(

)(3),(zacHy

aav

aK

dz

zadcAb

z

y

Concentration change in a raindrop:

Ky: mass transfer coefficient

vz: raindrop fall velocity

a: raindrop radius

H’: solubility parameter

Solving (2) with (1)

concentration vs. height

(2)

Plume centrelines

Documents

Tríciumkimosódás kimutatása és modellezése a Paksi Atomerőműsugarvedelem.hu/.../szekcio1/triciumkimosodas.pdf · Tríciumkimosódás kimutatása és modellezése a Paksi Atomerőmű