Bezpečnostní riziko radionuklidu C14

Bezpečnostní riziko radionuklidu C14 , generovaného v jaderných reaktorech – produkce a charakteristika plynných, kapalných a pevných odpadů

Asa Magnusson
Division of Nuclear Physics
Department of Physics
2007
 

Obsáhlá disertační práce z Univerzity v Lundu se zabývá měřením C14 ve vzorcích půd a biologického materiálu v okolí jaderných elektráren v Rumunsku (Černavoda) a dnes již odstavené elektrárně v Litvě (Ignalina).
Uhlík-14 s považuje za přirozeně se vyskytující radioaktivní nuklid. Jeho přirozená a stálá tvorba v kombinaci s dlouhým poločasem rozpadu je to, co umožňuje stanovení stáří biologických materiálů, tzv. radiokarbonová metoda. S příchodem jaderné éry se do životního prostředí dostává další uhlík C14 antropogenní činností: z jaderných zbraní a výbuchy jaderných elektráren (JE), nakonec se stane součástí uhlíku nalezeného v biosféře, stejně jako přírodní C14. C14 jako je izotop uhlíku, jeho chemické chování je stejné jako u dalších stabilních neradioaktiních izotopů C12 a C13. V důsledku toho se C14 nachází ve všech soudobých materiálech, obsahujících uhlík, jako například vzduch, který dýcháme (obsahující CO2) a potraviny, které jíme. Druhá forma je hlavním příjmem pro člověka. Vzhledem k tomu, C14 se rozpadá emitující beta částicí, může k absorpci nízkoenergetického záření a k poškození buněk dojít pouze v případech emise uvnitř těla.
Dávka záření, kterou dostáváme z přirozeně se vyskytujících C14 je ve srovnání s dávkami přijatými z jiných přírodních zdrojů záření nízká (<1%). Nicméně se jedná o potenciální zdravotní riziko, neboť dodatečné současné antropogenní zdroje budou mít za následek zvýšenou radiační expozici pro mnoho budoucích generací.
Významnou charakteristikou C14, která jej odlišuje od mnoha jiných radionuklidů, produkovaných při provozu jaderné elektrárny, je dlouhý poločas 5730 let a snadnost asimilace do živé hmoty. Kromě toho by úniky plynných látek s obsahem by mohly C14 také vyústit do globálního rozšíření nuklidu. V celkové dávce všech radionuklidů z jaderných reaktorů obecně dominuje příspěvek C14. Proto je důležité zjistit a charakterizovat procesy a toky produkující izotop C14. Výzkum byl proto orientován na získání znalostí a dat, které by sloužily k zavedení nových strategií managementu jaderného odpadu.
Zkoumány byly švédské jaderné reaktory BWR a PWR, tak i okolí dvou dalších evropských reaktorů Černa voda a Ignalina. Byly zkoumány vzorky půdy a rostlinného pokryvu v okolí JE. V okolí rumunské a litevské elektrárny bylo v bezprostředním okolí nalezeno v některých vzorcích zvýšení až o 2000%, vzhledem k přírodnímu pozadí.
Studie jsou důležité pro radiační ochranu obyvatelstva.
Byly použity nové metody pro detekci podílů organického i anorganického C14 v kapalné, plynné a pevné fázi. V kapalné fázi byl nalezen jenom malý podíl frakce (méně než 1%). Byl kvantifikován podíl plynného odpadu C14 který byl zachycen na iontových měničích. Jednalo se o rozmezí 0,5 až 10%, v závislosti na typu reaktoru. Zbytek je vypouštěn do ovzduší. Na základě těchto dat byly zjištěny závažné nejistoty.
Množství C14 v odpadu může diktovat výběr způsobu likvidace (mělké či hluboké úložiště, tj. levné nebo drahé). Pro provoz jaderných reaktorů je důležitá minimalizace obsahu C14 v pevném odpadu, stejně jako možnost řízení obsahu C14 v jednotlivých fázích.

Zpráva je uložena na adrese: C-14 Produced by Nuclear Power Reactors – Generation and Characterization of Gaseous.pdf