Joomla 3.1 Template by iPage Coupon

Skorzęcin 2008

PRZEGLĄD ZASTOSOWAŃ METODY WSKAŹNIKÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH W PRACACH NAUKOWO-BADAWCZYCH POLITECHNIKI POZNAŃSKIEJ



 

W. Gorączko

 

 

Pracownia Radiochemii

Wydział Technologii Chemicznej

Politechnika Poznańska


PRZEGLĄD ZASTOSOWAŃ METODY WSKAŹNIKÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH W PRACACH NAUKOWO-BADAWCZYCH POLITECHNIKI POZNAŃSKIEJ

Już od bardzo wielu lat użycie metod radioizotopowych i znacznikowych do badania procesów fizykochemicznych znajduje w Politechnice Poznańskiej szerokie zastosowanie. Prekursorem tych metod był profesor Maciej Radwan.

Wskaźniki promieniotwórcze - metoda „atomów znaczonych"

Skład izotopowy pierwiastków chemicznych w przyrodzie jest stały. Można go jednak zmienić za pomocą określonych operacji fizykochemicznych. Każdą sztuczną zmianę składu izotopowego nazywamy procesem znakowania. Gdy w danym związku naturalny izotop występującego w nim pierwiastka całkowicie zastąpimy innym izotopem tego pierwiastka, otrzymamy wówczas związek podstawiony izotopowo. W przypadku zastąpienia tylko części atomów danego pierwiastka innym jego izotopem otrzymujemy związek znaczony lub znakowany.

Na podstawie analizy zachowania się wprowadzonego do związku chemicznego izotopu promieniotwórczego metoda wskaźników promieniotwórczych (atomów znaczonych) pozwala określić właściwości badanego związku. Ideę metody pokazano na rysunku.

Związek chemiczny (lub substancja), w skład której wchodzą atomy A (ściślej: mieszanina izotopów pierwiastka A, wśród których są także izotopy promieniotwórcze A*), uczestniczy w reakcji chemicznej (lub w jakimś konkretnym procesie) z innym związkiem (w skład którego wchodzą niepromieniotwórcze atomy B „gwiazdki" i C „kwadraty"). W wyniku tej reakcji otrzymujemy kilka produktów (np. trzy). W skład tych produktów mogą wchodzić reagujące atomy w najróżniejszych kombinacjach i proporcjach (zależnych od charakteru reakcji). Badając natężenie promieniowania jonizującego pochodzącego od produktów (ściślej, od izotopów promieniotwórczych A* zawartych w produktach), można ocenić zarówno ich skład oraz liczbę występujących atomów, jak i dynamikę zachodzącego procesu.

W metodzie tej zakłada się, że wszystkie spostrzeżenia dotyczące izotopu atomu A* (promieniotwórczego) dotyczą również atomu A (niepromieniotwórczego).

Metoda wskaźników promieniotwórczych ma dwie ważne cechy, które czynią ją wyjątkowo przydatną i często jedyną rozwiązującą problem: czułość i specyficzność. Metoda ta bowiem umożliwia wykrywanie i oznaczanie małych ilości materii, rzędu 10-19 g, (tj. kilkudziesięciu tysięcy atomów). Jest ona szczególnie wskazana do wykrywania śladowych zanieczyszczeń w substancjach „spektrometrycznie czystych", do mierzenia rozpuszczalności substancji „nierozpuszczalnych", do określenia ciśnienia par związków „trudno lotnych" itp. Jej specyficzność, wynikająca z charakterystycznych właściwości każdego radionuklidu (T1/2, rodzaj promieniowania, aktywność itp.), umożliwia nieomylne śledzenie zarówno w czasie, jak i w przestrzeni przemian i transportu związków znakowanych. Zwłaszcza w kinetyce chemicznej przebieg reakcji można dokładnie wyznaczyć na podstawie chemicznego lub fizycznego „losu" atomów promieniotwórczych „wbudowanych" do badanej substancji lub dodanych w dogodnej chwili do układu podlegającego przemianie.

 

Dobór wskaźnika promieniotwórczego

 

Wybierając radioizotop, który ma być wskaźnikiem promieniotwórczym, należy przeanalizować następujące parametry jądrowe:

  • izotop powinien mieć okres półrozpadu T1/2 dostatecznie długi, porównywalny z czasem trwania procesu i pomiaru; jeżeli okres ten jest krótszy niż badany proces, należy przy pomiarach aktywności uwzględnić poprawkę na rozpad promieniotwórczy znacznika; gdy znacznik ma bardzo długi okres półrozpadu, mogą się pojawiać problemy związane z powstałymi odpadami promieniotwórczymi;

  • radioizotop powinien emitować możliwie jak najlepiej mierzalny rodzaj promieniowania jonizującego, możliwie najsłabiej oddziałującego z materią; najwygodniejsze jest promieniowanie gamma;

  • natężenie promieniowania po „wszczepieniu" wskaźnika do układu powinno być dostatecznie duże, by można było mierzyć i określić zmiany spowodowane podziałem aktywności między różne związki lub różne fazy; jednak zbyt duże natężenie może prowadzić do niekorzystnych efektów radiacyjnych;

  • wskaźnik promieniotwórczy powinien odznaczać się dużą czystością radiochemiczną;

  • wybrany radioizotop powinien należeć do jak najniższej grupy radioizotopów (najlepiej III lub IV).

Powyższe warunki bywają często wzajemnie sprzeczne. Konieczny staje się zatem kompromis.

Metoda znaczników promieniotwórczych pozwala badać rozkład atomów, grup atomów, cząsteczek, mas substancji w poszczególnych częściach układu (fazach), analizować skład jakościowy i ilościowy faz, badać przemieszczanie się atomów, grup atomów lub substancji z jednej części układu do drugiej oraz określać szybkość tych procesów.

Najczęściej śledzimy zmiany aktywności właściwej substancji (porównując ze wzorcem).

Stosując metodę wskaźników promieniotwórczych, można udzielić odpowiedzi na trzy fundamentalne pytania:

  • gdzie występuje dany pierwiastek (substancja) w badanym układzie?

  • w jakich ilościach można go znaleźć w różnych fazach układu?

  • jakimi drogami i z jaką dynamiką transportowany jest znakowany atom (lub związek) wewnątrz badanego układu?

  • Obecnie trudno wskazać metodę, która pod względem rozległości zastosowań i otrzymanych na jej podstawie wyników mogłaby konkurować z metodą wskaźników promieniotwórczych.


1. Badanie funkcjonalności opryskiwaczy

 

Radioizotopowa metoda badania funkcjonalności opryskiwaczy polega na pomiarze na powierzchni gleby rozkładu stężenia zaznakowanego radioizotopowo roztworu wodnego. Ciecz zaznakowano radioizotopem złota 198Au (T1/2 = 2,7 d, E = 670 keV). Do detekcji promieniowania użyto standardowego zestawu pomiarowego: licznika scyntylacyjnego z kryształem NaJ(Tl) współpracującego z radiometrycznym zestawem pomiarowym. Sondę scyntylacyjną skolimowano. Kolimator ołowiany ograniczał „pole widzenia" sondy do powierzchni 100 cm2. Oprysku dokonano przy minimalnej prędkości wiatru. Opryskiwacz testowano w kilku wariantach pracy maszyny i ukształtowania terenu. Na rysunku1 pokazano przykład rozkładu stężenia zaznakowanego preparatu (odzwierciedlającego nierówności terenu), a na rysunku 2 ogólny widok maszyny.

 

Rys. 1. Przykład rozkładu stężenia zaznakowanego preparatu
(odzwierciedlenie nierówności terenu)

 

Rys. 2. Ogólny widok badanego opryskiwacza

 

2. Badanie funkcjonalności siewników i sadzarek

W celu oceny funkcjonalności siewników bada się rozkład powierzchniowy i głębokościowy zaznakowanych radioizotopowo nasion w glebie.

Do znakowania ziaren zbóż, ogórka, kukurydzy itp. wybrano radioizotop technetu 99mTc (emiter promieniowania gamma, T1/2 = 6,04 h, E = 142 keV, IV grupa izotopów), otrzymywany z medycznego generatora molibdenowo-technetowego. Do znakowania sadzeniaków wybrano natomiast radioizotop żelaza 59Fe (T1/2 = 47 d, E = 1,098 MeV i E = 1,289 MeV). Proces nanoszenia znacznika odbywał się metodą dynamiczną. Lokalizację ziaren lub sadzeniaków w glebie przeprowadzono na drodze rejestracji promieniowania pochodzącego od zaznakowanego materiału. Ukształtowany elektronicznie sygnał przekazywany był telemetrycznie do pamięci współpracującego z aparaturą pomiarową komputera i analizowany. W efekcie w bardzo krótkim czasie (i to na polu badawczym) uzyskiwano wytyczne do oceny zabiegu agrotechnicznego (tj. wysiewu czy sadzenia) i dane do ewentualnej korekty elementów konstrukcyjnych analizowanej maszyny rolniczej. Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono odpowiednio przykłady zmierzonych rozkładów (liniowych) zaznakowanych nasion ogórka i głębokości posadowienia sadzeniaków.

Rys. 3. Liniowy rozkład wysiewu nasion ogórka 12-rzędowym siewnikiem punktowym (zmierzonym 21-otworowym kolimatorem)

 

Rys. 4. Zmierzona w warunkach polowych głębokość położenia sadzeniaków

Należy podkreślić, że w zależności od potrzeb (terenowe warunki glebowe) używano skolimowanego zestawu detekcyjnego poruszającego się na samojezdnym pojeździe (rys. 5), lub też dokonywano pomiarów punktowych (rys. 6).

 

Rys. 5. Samojezdny skolimowany zestaw detekcyjny do badań terenowych

 

 

Rys. 6. Polowe pomiary punktowe

 

3. Badanie rozkładu wtrąceń niemetalicznych w odlewach

Istotnym zagadnieniem w odlewnictwie jest problem identyfikacji rozproszonych wad odlewniczych (np. podpowierzchniowych wtrąceń niemetalicznych), powstających w procesie produkcji odlewów. Problem określenia przyczyn powstania wad odlewniczych jest bardzo trudny, a trudność przejawia się w tym, że jeden błąd może być przyczyną wielu wad, jedna wada zaś może być spowodowana kilkoma przyczynami. Ogólnie ujmując, można powiedzieć, że w przypadku odlewów wykonywanych w formach piaskowych wady mogą pochodzić: od wtrąceń z formy (masy formierskiej), od rdzenia lub od otuliny termicznej (np. mikrosfer).

Po wielu eksperymentach laboratoryjnych zdecydowano użyć jako znaczników promieniotwórczych:

  • w celu określenia wtrąceń pochodzących od formy radioizotopu 59Fe (T1/2 = 47 d, E = 1,098 MeV i E = 1,289 MeV), przez zaznakowanie jednego z jej składników, np. bentonitu;

  • w celu określenia wtrąceń pochodzących od otulin termicznych (np. mikrosfer) radioizotopu 54Mn (T1/2 = 291 d, E = 0,84 MeV);

  • w celu określenia wtrąceń pochodzących od rdzenia (np. żużla) radioizotopu 140La (T1/2 = 40 h, E = 0,816 MeV i E = 1,289 MeV).

Ponieważ wszystkie trzy radioizotopy różniły się jądrowymi charakterystykami energetycznymi, zatem istniała możliwość ich elektronicznej separacji (selekcji) przy jednoczesnym pomiarze. Na rysunku 7 pokazano schemat wykorzystania skolimowanego układu detekcyjnego do pomiarów spektrometrycznych wad odlewniczych.

 

Rys. 7. Sposób wykorzystania skolimowanego układu detekcyjnego do pomiarów
spektrometrycznych wad odlewniczych

Charakter wtrąceń (oraz prawdopodobne źródło ich pochodzenia) określony był poprzez energię emitowanego promieniowania gamma, rejestrowanego w kilku kanałach analizatora. Wielkość wady określano, mierząc jej aktywność i porównując ze wzorcami (pomiarami modelowymi).

Następnym problemem było określenie głębokości pod powierzchnią odlewu, na jakiej umiejscowione było wtrącenie. Dokonano tego, wykorzystując kolimator ogniskujący. Po znalezieniu miejsca o anomalnej aktywności w stosunku do otaczającego go tła (tła odlewu), wystarczy tak zmieniać pionową odległość: czoło kolimatora-badany obiekt, by rejestrowana przez licznik częstość zliczeń była największa. Wtedy dystans: czoło kolimatora-zaznakowane wtrącenie równałby się odległości ogniskowej, a więc parametrowi dobrze znanemu. Odejmując następnie wartości ogniskowej od wartości długości odcinka: czoło kolimatora-powierzchnia odlewu, otrzymano wprost głębokość posadowienia wtrącenia (wady). Na rysunku 8 pokazano sposób wykorzystania skolimowanego układu detekcyjnego do określenia położenia (głębokości) wtrąceń w odlewach żeliwnych.

 

Rys. 8. Sposób wykorzystania skolimowanego układu detekcyjnego do określenia
położenia (głębokości) wtrąceń w odlewach żeliwnych

 

4. Badanie procesów migracji i dyspersji siarki w mieszankach gumowych

 

Opracowano metodę analizy zjawisk fizykochemicznych zachodzących w mieszankach gumowych stosowanych w produkcji opon samochodowych. Siarka wchodzi w skład tzw. zespołu sieciującego i jej równomierne rozprowadzenie w mieszance ma istotny wpływ na jakość i trwałość gotowego wyrobu. Do mieszanki gumowej dodawano siarkę promieniotwórczą 35S (emiter promieniowania beta, T1/2 = 87,5 d, Emax = 0,167 MeV) na różnych etapach procesu technologicznego. Oceniano w ten sposób wpływ parametrów technologicznych na dyspersję i tzw. zjawisko „wykwitania" siarki. Do detekcji użyto ciekłych scyntylatorów, liczników G-M i przepływowych oraz metody autoradiograficznej. Na rysunku 9 pokazano wzrost aktywności na powierzchni mieszanki gumowej (wykwitanie) dla różnych temperatur mieszania i przechowywania mieszanki.

 

Rys. 9. Wzrost aktywności na powierzchni mieszanki gumowej (wykwitanie) dla różnych temperatur mieszania i przechowywania mieszanki (1 - temperatura mieszania 106oC (379 K); 2 - temperatura mieszania 125oC (398 K);

3 - temperatura mieszania 145oC (418 K); temperatura przechowywania mieszanki 20oC (293 K)

 

5. Badania procesu erozji gleby w Australii

Proces erozji gleby w Australii jest bardzo ważny z następujących powodów:

  • silna erozja występująca na ponad połowie kontynentu;

  • surowy klimat pogłębiający negatywne skutki erozji;

  • skażenie naturalnego środowiska w wyniku pojawienia się olbrzymich ilości środków chemicznych w rzekach, jeziorach, w oceanie, w warstwach wodonośnych, a w konsekwencji w pożywieniu;

  • zniszczenie profilu glebowego;

  • koszty likwidacji skutków erozji ponoszone zarówno przez rząd NSW (Nowej Południowej Walii), jak i przez indywidualnych farmerów (ocenia się, że tylko w 1990 roku rząd NSW wydał na ten cel 3 mld AUS $);

  • zjawisko entrofikacji.

Koncepcja radioizotopowej metody badania procesu erozji (lub ściślej opisu jego parametrów) polegała na użyciu radioizotopu promieniotwórczego jako znacznika, który w powiązaniu z materiałem gleby przemieszcza się wraz z nią. Opis parametrów dynamicznych transportu znacznika promieniotwórczego odzwierciedlał proces erozji gleby.

Po eksperymentach laboratoryjnych uznano, że najlepszym radiowskaźnikiem będzie izotop żelaza 59Fe, w postaci 0,1 M chlorku żelaza. Jest to radioizotop emitujący wysokoenergetyczne promieniowanie gamma (E = 1,098 MeV i E = 1,289 MeV). Okres półrozpadu wynosi T1/2 = 47 dni. Układ pomiarowy składał się ze skolimowanej sondy scyntylacyjnej z kryształem NaJ(Tl), radiometru polowego oraz przenośnego komputera (rys. 10).

 

Rys. 10. Polowy skolimowany i skomputeryzowany zestaw iniekcyjno-detekcyjny

W celu przeprowadzenia w pełni bezpiecznego i automatycznego procesu znakowania gleby oraz pomiaru zaprojektowano i wykonano specjalny samojezdny układ iniekcyjno-detekcyjny. Składał się on z dwóch równoległych prowadnic (szyn), po których poruszał się wózek napędzany przez silnik elektryczny poprzez układ przekładni i linkę. Na wózku w razie potrzeby ustawiano bądź układ do dozowania preparatu promieniotwórczego (układ iniekcyjny), bądź też skolimowaną sondę (układ detekcyjny). Zestaw iniekcyjny składał się z pojemnika osłonnego z preparatem promieniotwórczym, pompy perystaltycznej oraz zestawu rurek i igły.

Eksperymenty przeprowadzono na trzech polach doświadczalnych o kątach nachylenia: 3, 5 i 7o. Pomiaru tła naturalnego dokonano tuż przed procesem iniekcji. Po automatycznym znakowaniu gleby (w formie źródła liniowego) wykonano pierwsze pomiary rozkładu aktywności (tzw. „linia zerowa"). Dane wprost z sondy pomiarowej przesyłane były do komputera, który wykorzystując specjalny program, dokonywał operacji statystycznych i metodycznych niezbędnych do właściwego opracowania wyników pomiarów promieniowania. Dane te gromadzono w pamięci komputera i poddawano następnie kolejnym kompilacjom już w laboratorium.

Eksperymenty polowe były prowadzone po każdym większym opadzie deszczu lub po każdym okresie półrozpadu 59Fe, a więc przez okres około 150 dni. Na rysunku 11 pokazano obszar poletka pomiarowego.

 

 

Rys. 11. Badania procesu erozji gleby w Australii - pole pomiarowe

Po wprowadzeniu wielu poprawek (m.in. na naturalne tło promieniowania, parametry skolimowanego układu detekcyjnego, infiltrację preparatu promieniotwórczego w głąb gruntu, rozpadu promieniotwórczego żelaza 59Fe, rozcieńczenia preparatu) uzyskano dane, które zostały powiązane z: wielkością opadów, kątem nachylenia gruntu oraz innymi parametrami (otrzymanymi z innych badań erozyjnych oraz z typowych pomiarów agrotechnicznych). W wyniku badań otrzymano:

  • powierzchniowy (zmienny w czasie) rozkład znakowanej radioizotopowo gleby;

  • ocenę szybkości spływu gruntu w funkcji: nachylenia gruntu, wielkości opadów deszczu, rodzaju wegetacji i rodzaju gleby;

  • ocenę procesu sedymentacji;

  • mapę erozyjną badanego obszaru.

ODPADY PROMIENIOTWÓRCZE



 

W. Gorączko

 

Pracownia Radiochemii

Wydział Technologii Chemicznej

Politechnika Poznańska


ODPADY PROMIENIOTWÓRCZE

Odpady promieniotwórcze to materiały lub przedmioty o różnych stanach skupienia, zawierające w swym składzie substancje promieniotwórcze, których dalsze wykorzystanie jest niemożliwe (niska aktywność, duże rozcieńczenie itp.) bądź nieopłacalne.

Źródłami odpadów promieniotwórczych mogą być:

  • kopalnie rud uranu oraz zakłady ich przeróbki;

  • zakłady produkcji paliwa jądrowego i przeróbki paliwa wypalonego;

  • eksploatacja reaktorów energetycznych i badawczych;

  • likwidacja reaktorów;

  • stosowanie izotopów promieniotwórczych w medycynie, przemyśle, rolnictwie i badaniach naukowych;

  • awarie, wypadki i katastrofy radiologiczne.

W Polsce odpady promieniotwórcze mogą pochodzić tylko z eksploatacji reaktorów badawczych (reaktory: Ewa i Maria) oraz ze stosowania izotopów promieniotwórczych w medycynie, przemyśle, rolnictwie i badaniach naukowych. Gdyby za 100% uznać oba wyżej wspomniane źródła odpadów promieniotwórczych, to ponad 95% pochodziłoby z obszaru zastosowań. Gdyby z kolei obszar zastosowań potraktować jako 100%, to blisko 90% odpadów byłoby „produkowanych” przez medycynę i około 5% przez przemysł.

 

1. Klasyfikacja odpadów promieniotwórczych

Klasyfikację odpadów promieniotwórczych można przeprowadzić na bardzo wiele sposobów, a mianowicie:

  • ze względu na stan skupienia (odpady promieniotwórcze gazowe, ciekłe i stałe);

  • ze względu na aktywność właściwą (niskoaktywne, średnioaktywne i wysokoaktywne);

  • ze względu na rodzaj emitowanego promieniowania (α-, β-, γ-, neutrono-promieniotwórcze i zawierające materiały rozszczepialne);

  • ze względu na wielkość okresu półrozpadu T1/2 (krótkożyciowe – T1/2  30 lat i długożyciowe – T1/2 > 30 lat);

  • ze względu na grupę radioizotopów (niskoradiotoksyczne – III lub IV klasa radiotoksyczności i wysokoradiotoksyczne – I lub II klasa radiotoksyczności).

Kwalifikację odpadów promieniotwórczych dokonuje się zgodnie z załącznikiem nr.1 do rozporządzeniem RM z dnia 3 grudnia 2002 (poz.nr.1925), a mianowicie ze względu na aktywność dzieli się je na nisko-, średnio- i wysokoaktywne.:

 

Aktywność

1 izotop stężenie promieniotwórcze [kBq\kg]

Kilka izotopów

Suma stosunków stężeń

Aktywność [Bq] lub suma stosunków aktywnośći [/]

Niskoaktywne

(1-10.000>

wartości z załącznika

(1-10.000>

 

 

Ciekłe

 

< od wartości z załącznika

 

<1

> 1000 (aktywność lub suma stosunków aktyw) x wartość z załącznika dla 30 dniowych odpadów

Średnioaktywne

(10.000-10.000.000>

wartości z załącznika

(10.000-10.000.000>

 

wartości z załącznika

 

Wysokoaktywne

> 10.000.000

wartości z załącznika

> 10.000.000

wartości z załącznika

 

 

Odpady na nisko-, średnio- i wysokoaktywne można podzielić na podkategorie, a mianowicie :

 

Podkategorie odpadów

Przejściowe

Krótkożyciowe

Długożyciowe

Stężenie promieniotwórcze odpadów takie, że za 3 lata obiży się po poziomu niskoaktywnech

Zawierają głównie izotopy krótkożyciowe, średnie stężenie promieniotwórcze izotopów długożyciowych 400 [kBq/kg] a maksymalne 4000 [kBq/kg].

Zawiera głównie izotopy długożyciowe; średnie stężenie promieniotwórcze izotopów długożyciowych 400 [kBq/kg].

 

Zużyte źródła zamknięte dzielimy również na kategorie :

 

Niskoaktywne

Średnioaktywne

Wysokoaktywne

Aktywność większa niż wartość z załącznika do rozporządzenia

ale 108 Bq

 

 

(108 – 1012> Bq

 

Powyżej 1012 Bq

 

 

Można je dodatkowo podzielić, że względu na okres półrozpadu (na krótko- i długożyciowe) lub ze względu na moc cieplną.

Wypalone paliwo jądrowe traktuje się jako odpady wysokoaktywne.

W zależności od przyjętej klasyfikacji odpady promieniotwórcze różnie się magazynuje i stosuje się różne osłony. W praktyce odpady krótkożyciowe, niskoaktywne i niskoradiotoksyczne można przechowywać i gromadzić na „miejscu” (w pracowni lub magazynie odpadów) aż do całkowitego ich „wygaśnięcia”.


Podczas składowania i unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych obowiązują następujące zasady:

  • minimalizowanie ilości powstających odpadów;

  • odpowiednie segregowanie (oddzielnie ciekłe, oddzielnie nadające się do sprasowania, rozdrobnienia czy spalenia);

  • zmniejszenie objętości (prasowanie, odparowanie, spalenie);

  • zestalanie i pakowanie w taki sposób, by były chemicznie i fizycznie stabilne;

  • składowanie odpadów w miejscach o właściwej strukturze geologicznej i stosowanie wszystkich możliwych technologii i barier, które skutecznie izolują odpady od człowieka i naturalnego środowiska;

  • jeżeli składowanie odbywa się w obiekcie lub pomieszczeniu (magazyn odpadów promieniotwórczych), to należy ten obiekt wyposażyć w: urządzenia wentylacyjne, sprzęt dozymetryczny, stałe lub ruchome osłony przed promieniowaniem, środki ochrony indywidualnej przed skażeniem i napromienieniem oraz w miarę potrzeb w instalację wodną i kanalizację.

Generalnie odpady przechowujemy w taki sposób, by zapewnić ochronę ludzi i środowiska, zarówno w warunkach normalnych, jak i zdarzeń radiacyjnych. Podstawowym wymogiem jest zapewnienie segregacji odpadów według kategorii i podkategorii.

Odpady przechowujemy w specjalnie do tego celu zaprojektowanym (lub zmodernizowanym) pomieszczeniu zwanym magazynem odpadów promieniotwórczych.

Magazyn odpadów promieniotwórczych powinien spełniać ściśle określone warunki techniczne, posiadać odpowiednią infrastrukturę i wyposażenie, a mianowicie :

  • urządzenia do wentylacji mechanicznej lub grawitacyjnej;

  • urządzenia do oczyszczania usuwanego powietrza;

  • klasę B odporności pożarowej;

  • zabezpieczone przed zalaniem wody;

  • stropy, ściany lub osłony muszą zapewniać otrzymanie przez osoby z ogółu ludności rocznej dawki skutecznej nie większej niż 0,1 mSv ();

  • odpowiedni sprzęt dozymetryczny;

  • stałe lub ruchome osłony;

  • tablice ostrzegawcze na drzwiach wejściowych;

  • środki ochrony indywidualnej przed skażeniem i napromienieniem;

  • jeżeli wymagają tego warunki, to instalacja wodna i kanalizacyjna.

Odpady stałe przechowuje się w pojemnikach stalowych, betonowych, z tworzyw sztucznych. W workach foliowych można przechowywać tylko odpady niskoaktywne. Nie wolno w tym samym opakowaniu przechowywać odpadów zakwalifikowanych do różnych kategorii lub mających różne stany skupienia.

Odpady ciekłe przechowuje się w stalowych zbiornikach pokrytych wewnątrz powłoką chemoodporną, zbiornikach betonowych (z powłoką) lub ze sztucznych tworzyw (też z powłoką). Jeżeli magazyn odpadów nie ma indywidualnej kanalizacji, to odpady ciekłe można przechowywać w pojemnikach lub zbiornikach ze stali nierdzewnej o pojemności nie przekraczającej () 100 dm3) 25 dm3. oraz w pojemnikach szklanych lub ceramicznych (odpowiednio zabezpieczonych przed uszkodzeniami mechanicznymi) o pojemności nie większej niż (

Istnieje grupa odpadów ciekłych, które są przechowywane odrębnie, a mianowicie :

  • -promieniotwórcze odpady;

  • odpady zawierające radioizotopy o T1/2  65 dni;

  • rozpuszczalniki organiczne, substancje wybuchowe itp.

Jeżeli w magazynie odpadów promieniotwórczych zgromadzono wystarczającą ilość odpadów lub istnieją inne okoliczności całą zawartość magazynu należy przekazać do Krajowego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych (KSOP).

W przypadku odesłania odpadów do KSOP, karty przekazuje się wraz z nimi, a kopie kart przechowuje się przez 3 lata.

 

2.Technologie przetwarzania i zestalania odpadów promieniotwórczych

Zasadniczym zadaniem stosowanych technologii przetwarzania i zestalania odpadów promieniotwórczych jest zmniejszenie ich objętości oraz obniżenie aktywności promieniotwórczej.

Ciekłe odpady promieniotwórcze nisko aktywne magazynowane są w zbiornikach retencyjnych do czasu obniżenia się ich aktywności - do Tl/2<60 dni, a następnie poddawane są oczyszczaniu. Podstawową technologią oczyszczania jest sorpcja na mieszaninie węglanu baru i żelazo cyjanku miedzi, w obecności nadmiaru jonów siarczanowych, dodawanej w postaci zawiesiny wodnej . Po rozdzieleniu faz stałej i ciekłej materiał sorpcyjny zawiera ponad 90% początkowej aktywności ścieków i tylko ten materiał podlega dalej procesowi przetwarzania czyli zestalaniu.

Stałe odpady promieniotwórcze (stanowiące około 85 % wszystkich odpadów) są najczęściej umieszczenie w standardowych opakowaniach, tzn. hobokach o pojemności 0,05, 0,07, i 0,1 m3, lub w bębnach o pojemności 0,2 m3 ocynkowanych dwustronnie i zamykanych pokrywą.

Odpady stałe zawierające nuklidy o Tl/2<60 dni magazynowane są w celu obniżenia ich aktywności. W niektórych przypadkach, po okresie kilku lub kilkunastu miesięcy aktywność odpadów może obniżyć się o tyle, że możliwe jest przekwalifikowanie ich do odpadów niepromieniotwórczych.

Większość odpadów stałych (ok. 45%) to odpady promieniotwórcze, nisko aktywne, których można łatwo zmniejszyć objętość przez sprasowanie lub zgniatanie. Przetwarzanie tych odpadów odbywa się przy zastosowaniu pras hydraulicznych (współczynnik redukcji objętości 1,5-3,0).

Sprasowane, zgniecione lub pocięte odpady stałe znajdujące się w stalowych bębnach zalewane są betonem, zamykane stalową pokrywą i w tej postaci wywożone do miejsca składowania.

Podstawowym celem zestalania odpadów promieniotwórczych jest dążenie do otrzymania produktu o właściwościach najbardziej korzystnych z punktu widzenia długotrwałego ich składowania.

Obecnie stosuje się następujące technologie zestalania odpadów promieniotwórczych:

  • asfaltowanie,

  • betonowanie,

  • zestalanie w żywicy epoksydowej,

  • zestalanie w żywicy mocznikowo-formaldehydowej.


Przetworzone, zestalone i opakowane odpady promieniotwórcze wywożone są na składowisko.

Im większa jest aktywność odpadów promieniotwórczych, tym skuteczniejsze powinny być kroki zmierzające do przeciwdziałania ujemnemu wpływowi promieniowania na człowieka i jego naturalne środowisko oraz możliwym skażeniom.

Wprowadza się pojęcie bariery ochronnej, tj. zespołu czynników naturalnych i sztucznych (wykonanych ręką człowieka) stanowiących fizyczną przeszkodę uniemożliwiającą lub ograniczającą uwalnianie się substancji promieniotwórczych ze składowiska i ich migrację w środowisku.

W przypadku odpadów o średniej i niskiej aktywności (a takie występują w Polsce) stosowane są następujące bariery ochronne:

  • chemiczna - trudno rozpuszczalne związki chemiczne izotopów promieniotwórczych (tzw. koncentraty);

  • fizyczna - związanie substancji promieniotwórczych z materiałem wiążącym (spoiwem); proces ten polega na zmieszaniu zatężonych już wstępnie odpadów (koncentratów) ze spoiwem i nadaniu im formy stabilnego ciała stałego; zapobiega to rozsypywaniu, rozproszeniu, rozpyleniu, wymywaniu itp.; najczęściej stosowanym spoiwem jest asfalt, cement, szkło wodne lub tworzywa sztuczne;

  • inżynierska - użycie stalowego lub betonowego opakowania na odpady, zabezpieczającego je przed uszkodzeniami mechanicznymi i kontaktem z wodą oraz stanowiącego barierę biologiczną osłabiającą emitowane promieniowanie; betonowa konstrukcja składowiska (tzw. mogilnik) oraz impregnacja warstwą bitumiczną stanowiącą osłonę przed opadami atmosferycznymi, wilgocią i korozją;

  • naturalna - wykorzystanie struktur geologicznych do gromadzenia odpadów; teren taki powinien być asejsmiczny, niezatapialny i całkowicie wyłączony z działalności gospodarczej, ale poddany stałej kontroli dozymetrycznej; istotną rolę odgrywa właściwa struktura geologiczna i warunki hydrogeologiczne, które powinny uniemożliwiać jakąkolwiek migrację radionuklidów, zapobiegając w ten sposób rozprzestrzenieniu się ich w glebie oraz wodach podziemnych i gruntowych.

Ilość odpadów promieniotwórczych jest bardzo mała w porównaniu do ilości odpadów wytwarzanych przez przemysł chemiczny, czy też powstających w efekcie spalania węgla w elektrowniach i elektrociepłowniach. Na rysunku przedstawiono obrazowe porównanie ilości odpadów produkowanych przez dwie różne elektrownie (o tej samej mocy): jądrową i węglową.


Porównanie ilości odpadów produkowanych przez dwie różne elektrownie:
jądrową i węglową (Ochrona przed promieniowaniem nr.6, Odpady promieniotwórcze, Departament Szkolenia i Informacji Społecznej PAA, Warszawa 1993)


W wielu laboratoriach na świecie trwają prace nad nowymi metodami unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych. szczególnie obiecująca wydaje się tzw. transmutacja, czyli przeobrażenie odpadów długożyciowych w substancje charakteryzujące się krótszym okresem półrozpadu. produkty tego procesu szybciej zmniejszają swoją aktywność, a zatem są mniej groźne dla ludzi i środowiska. transmutacja to jednak wciąż odległa przyszłość.


Składowanie odpadów promieniotwórczych


Obowiązujące wymagania w zakresie lokalizacji składowisk odpadów oraz kierunki prac nad ich udoskonaleniem są wyrazem założonej strategii zrównoważonego rozwoju: Nie dziedziczymy Ziemi po naszych przodkach, ale pożyczamy ją od naszych dzieci". Właściwy wybór terenu pod składowisko odpadów należy do najtrudniejszych zadań związanych z gospodarką odpadami.


W większości krajów odpady promieniotwórcze nisko i średnioaktywne (Tl/2<30 lat) składowane są w składowiskach powierzchniowych (przypowierzchniowych - których obiekty wykonane są na powierzchni terenu lub płytko pod ziemią - do 10 m). W obiektach takich nie mogą być składowane odpady długożyciowe i wysokoaktywne.

Strategia lokalizacji składowisk odpadów promieniotwórczych polega na wyborze kombinacji warunków geologicznych (bariera geologiczna), sposobu składowania (bariera inżynierska - sposób izolacji odpadów od biosfery) i kryteriów akceptacji odpadów do składowania.

Wymagania stawiane lokalizacjom powierzchniowego składowiska odpadów promieniotwórczych to:

  • proste warunki środowiska umożliwiające wiarygodne udokumentowanie bezpieczeństwa radiologicznego i monitorowanie oddziaływania na otoczenie,

  • stabilność procesów ewolucji obszaru, będąca podstawą prognozowalności i warunkiem dopuszczenia w analizach jedynie stopniowego uwalniania się radionuklidów w wyniku powolnego procesu degradacji barier inżynierskich,

  • warunki hydrologiczne i hydrogeologiczne minimalizujące zagrożenia wodne dla systemu składowiska.

Składowania zużytego paliwa jądrowego i odpadów wysokoaktywnych wymaga zbudowania składowiska trwałego przez czas liczony w tysiącleciach. Kraje o rozwiniętej energetyce jądrowej zgodziły się co do tego, że bezpieczne i trwałe (w skali czasowej kilku tysięcy lat) odizolowanie tego typu odpadów można osiągnąć poprzez budowę głębokiego składowiska w określonych formacjach skalnych (granity, bazalty, sole kamienne, skały ilaste, tufy). Koncepcja składowisk głębokich, zwanych również geologicznymi, polega na stworzeniu systemu wielu barier naturalnych i sztucznych (inżynierskich). Każda ma za zadanie nie dopuścić do kontaktu wód podziemnych z odpadem. Barierami bliskiego zasięgu są: forma odpadu promieniotwórczego (zużyte paliwo jądrowe, odpad zeszklony, ceramiczny), opakowanie odpadu i podsadzka bentonitowa. Stanowią one zespół barier inżynierskich. Natomiast skała, w której zbudowane jest składowisko, stanowi barierę geologiczną i jest to zarazem bariera dalekiego zasięgu.

Składowiska tak się buduje, by ogół ludności w ciągu roku nie otrzymał dawki skutecznej ze wszystkich dróg narażenia przekraczającej 0,1 mSv, dla :

  • składowiska powierzchniowego przez okres 500 lat;

  • składowiska głębokiego przez okres 10.000 lat

Składowanie odpadów promieniotwórczych w Polsce

W Polsce wszystkie odpady promieniotwórcze podzielono na trzy kategorie:

  • I kategoria obejmuje odpady β- i γ-promieniotwórcze:

  • niskoaktywne: odzież ochronna, lignina, bibuła, sprzęt laboratoryjny, narzędzia itp.; odpady te nie wymagają specjalnych osłon podczas transportu lub składowania;

  • średnioaktywne: koncentraty promieniotwórcze powstające w procesie zatężania ścieków, zużyte materiały sorpcyjne (np. wkłady filtrów z systemów wentylacyjnych), fragmenty konstrukcji urządzeń i instalacji jądrowych;

  • wysokoaktywne: wypalone paliwo jądrowe oraz pozostałości po jego przeróbce.

  • II kategoria obejmuje odpady α-promieniotwórcze.

  • III kategoria to zużyte zamknięte źródła promieniotwórcze.


Przestawiona klasyfikacja odpadów promieniotwórczych stanowi podstawę ich segregacji już w miejscu powstania. Jest to istotny etap w procesie unieszkodliwiania, gdyż nie ma uniwersalnej technologii dezaktywacji i składowania odpadów. Rodzaj i właściwości odpadów decydują o wyborze technologii ich unieszkodliwiania.

Odpowiednia gospodarka odpadami promieniotwórczymi może skutecznie zabezpieczyć człowieka i naturalne środowisko przed skażeniami.

 

Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych w Różanie


Zgodnie z zarządzeniem Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki składowisko odpadów w Różanie posiada status Krajowego Składowiska Odpadów Promieniotwórczych.

CSOP uzyskało certyfikat Państwowej Agencji Atomistyki (PAA) i International Atomic Energy Agency (IAEA). Jest to obecnie jedyne polskie składowisko odpadów promieniotwórczych, lecz w najbliższej przyszłości planuje się budowę drugiego, zakłada się bowiem rozwój energetyki jądrowej.

Składowanie odpadów promieniotwórczych w KSO w Różanie odbywa się na podstawie porozumienia pomiędzy Zarządem Gminy i Miasta Różan a Instytutem Energii Atomowej.

W Polsce powstają głównie odpady średnio- i niskoaktywne. składuje się je w płytkich składowiskach podziemnych. krajowe składowisko odpadów promieniotwórczych (ksop) zlokalizowano w starym forcie w miejscowości różan koło ostrołęki, na północny wschód od Warszawy.

Obszar składowiska zajmuje 4,2 ha powierzchni. wzdłuż zachodniej i południowej jego granicy biegnie sucha fosa o głębokości 2-6 m. składowisko znajduje się na terenie położonym kilkanaście metrów powyżej poziomu wód gruntowych.

Na terenie składowiska znajduje się dziewięć obiektów, z których sześć to zapełnione, aktualnie wykorzystywane lub przeznaczone do wykorzystania w przyszłości. są to budowle betonowe o charakterze obronnym o grubości ścian i stropów 1,2 - 1,5 m oraz warstwie podłogowej do 30 cm. aktualnie na tym terenie eksploatowane są trzy obiekty: nr 1, 3a oraz 8.

W forcie wykorzystano betonowe bunkry i fosy.

Odpady α-promieniotwórcze składuje się w bunkrach (grubość ścian do 1,5 m), które zamurowuje się po całkowitym zapełnieniu.

Pozostałe odpady umieszcza się w fosach fortecznych, które warstwowo zalewa się betonem i asfaltem.

 

Przekrój jednej z fos fortu Różan

Teren składowiska jest szczelnie otoczony płotem i pilnowany, a na jego terenie i w najbliższej okolicy prowadzi się stały monitoring dozymetryczny.

Kontrola radiologiczna KSOP w Różanie polega na prowadzeniu ciągłych i okresowych pomiarów radiometrycznych oraz dozymetrycznych na terenie i w obiektach składowiska oraz w jego otoczeniu.

Celem kontroli jest określenie:

  • radioaktywności głównych elementów składowych środowiska naturalnego,

  • poziomu promieniowania gamma na terenie i w okolicy składowiska,

  • narażenie na promieniowanie osób zatrudnionych na składowisku,

  • zagrożenie w obiektach i na terenie składowiska.

W ramach obowiązującego programu kontroli stanu ochrony przed promieniowaniem KSOP w Różanie, pobieranych jest około 100 próbek z otaczającego środowiska (gleba, zboża, wody gruntowe, woda z rzeki Narew, woda wodociągowa z terenu składowiska, woda studzienna) oraz 50 próbek powietrza. Wszystkie próbki poddawane są pomiarom radiometrycznym i na tej podstawie określana jest ogólna zawartość substancji beta promieniotwórczych.

Ponadto corocznie wykonuje się kilkadziesiąt analiz spektrometrycznych prób środowiskowych i analiz na zawartości trytu. Do systemu monitoringu w 1993 r. włączono stanowisko do ciągłego zbierania aerozoli w centralnej części składowiska. W ramach kontroli prowadzone są również systematyczne pomiary poziomu promieniowania gamma na terenie i poza terenem składowiska.

Dla uzyskania w pełni obiektywnej oceny wpływu składowiska na środowisko naturalne, prowadzone są od 1966 r. badania porównawcze radioaktywności takich samych elementów składowych środowiska jak dla KSOP w Różanie w tzw. punktach odniesienia. Punktem odniesienia dla KSOP w Różanie została wytypowana Góra Kalwaria, gdyż znajduje się poza wpływem jakichkolwiek obiektów stosujących źródła promieniotwórcze. Wyniki pomiarów wykonywane w punkcie odniesienia traktowane są jako naturalne tło promieniowania otoczenia.

W wyniku technologii przetwarzania i zestalania otrzymuje się rocznie 240-270 m3 odpadów, które przeznaczone są do czasowego lub ostatecznego składowania.

Dalsze efektywne i bezpieczne gospodarowanie odpadami promieniotwórczymi w Polsce wymaga:

  • zlokalizowania, zaprojektowania, wybudowania i uruchomienia nowego, powierzchniowego składowiska odpadów promieniotwórczych nisko i średnio aktywnych (eksploatacja obecnego składowiska przewidziana jest do 2010 r),

  • zlokalizowania, zaprojektowania, wybudowania i uruchomienia podziemnego składowiska odpadów wypalonego paliwa jądrowego i odpadów wysoko aktywnych,

  • zmodyfikowania i wdrożenia prawno-organizacyjnych zasad gospodarowania odpadami promieniotwórczymi i nowych technologii ich przetwarzania.




NEGATYWNE ASPEKTY STOSOWANIA IZOTOPÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH



B. Chmielewski
J. Habryka

 

Introl S.A.
Katowice


NEGATYWNE ASPEKTY STOSOWANIA IZOTOPÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH
W PRZEMYŚLE
W ostatnim czasie wzrosło zagrożenie substancjami promieniotwórczymi, które pojawiły się w różnych miejscach ( na terenie Śląska ) w sposób niekontrolowany. To zjawisko to „ciemniejsza" strona zastosowań promieniowania jonizującego. Aby powiedzieć o tym więcej należy krótko przypomnieć o różnych rodzajach zastosowań tej tzw. techniki izotopowej. Dotyczy to przede wszystkim Śląska - głównego terenu działania obecnej firmy Introl.
Biorąc pod uwagę ilość zainstalowanej aparatury, na pierwszym miejscu należy wymienić pomiary poziomu, najczęściej punktowe a ostatnio również ciągłe.
Przykłady:
- pomiary poziomów w kopalniach - od zbiorników retencyjnych zaczynając, przez odmiarowe oraz kontrole napełnienia skipów wydobywczych na dole kopalni, do podobnej kontroli opróżnienia naczyń skipowych i kontroli napełnienia zbiorników wysypowych na nadszybiu. Cała automatyzacja wydobycia pracuje na tych pomiarach.
- bardzo dużo podobnych urządzeń do pomiarów poziomu pracuje w elektrowniach i w elektrociepłowniach jako kontrola poziomu popiołu w elektrofiltrach i w transporcie pneumatycznym tego popiołu oraz różnych innych zastosowaniach.
- od kilku lat rozpowszechniły się metody pomiarów ciągłych w tym pomiarów poziomu ciekłej stali w tzw. COS-ach. Zastosowano tam ciekawe liniowe źródła prom.(najczęściej Co-60 ) o nieliniowym rozkładzie aktywności. Urządzenia te regulują dopływ ciekłej stali w określonym zakresie, tak aby nie spowodować „przelania" krystalizatora lub przerwy w „dolewaniu" stali.
Źródła prom. stosuje się również do bardziej skomplikowanych pomiarów, takich jak pomiary gęstości cieczy, pomiary popiołowości węgla, wagi taśmociągowe lub wilgotnościomierze.
We wszystkich tych zakładach nadzór radiologiczny pełnią Zakładowi Insp.OR i wyspecjalizowane firmy, takie jak np. Introl. Wspomnieć również należy o jonowych czujkach dymu, bardzo szeroko stosowanych w różnych zakładach i instytucjach.
W ostatnich latach, w latach przekształceń gospodarczych i własnościowych, w czasie upadających przedsiębiorstw, pojawiło się jednak zjawisko negatywne - zjawisko pozostawiania dużej ilości w/w urządzeń bez właścicieli i bez nadzoru. Spowodowało
to w połączeniu z ubożeniem części społeczeństwa wynoszenie ( kradzież ) wyposażenia upadłych zakładów, w tym również pojemników ze źródłami. Są one atrakcyjne dla tzw. „złomiarzy", ze względu na ich dużą wagę. Efektem tego jest pojawianie się źródeł prom. i odpadów w różnych niezabezpieczonych miejscach.
W związku z tym, że z większością urządzeń izotopowych na naszym terenie mieliśmy styczność w ciągu ponad 40 lat działalności ( posiadamy dużo danych archiwalnych),współpracujemy z wszystkimi służbami zajmującymi się szeroko pojętym ratownictwem ( straż pożarna, służba awaryjna PAA, Sanepid, ochrona środowiska itp.), w poszukiwaniach, zabezpieczaniu, i przechowywaniu znalezionych źródeł prom. W ostatnich latach mieliśmy do czynienia z kilkoma takimi przypadkami.
Kilka lat temu skradziono 7szt. pojemników typu PrJ z prawidłowo zabezpieczonego magazynu w nieczynnej Hucie „Zygmunt" w Bytomiu. Pojemniki wraz z źródłami prom.( na szczęście o dojść niskiej aktywności ), poprzez składnicę złomu dostały się do Huty Katowice i tam do pieca. Dopiero pomiary dokonane na wytopionej stali wykazały obecność Co-60 o aktywności równej sumarycznej aktywności 7 szt. zaginionych źródeł. Policja po śledztwie znalazła winnych kradzieży i pośrednictwa.
Na przełomie obecnego roku zdarzyły się bardzo niebezpieczne przypadki. Z kilku ( 6 szt. ) skradzionych z nieczynnych zakładów ( ZUT Zgoda w Świętochłowicach) pojemników wytopiono ołów (poprzez poszerzony otwór kolimacyjny). Źródła pozostały w skorupie bez osłony. Musieliśmy stosując odpowiednie osłony, przeładować je do pojemników transportowych. Widać z tego, że desperacja „złomiarzy" jest duża.
W ostatnich tygodniach w Świętochłowicach, poza miastem odnaleziono 2 pojemniki typu DO ( bardzo stare typy ),które jeszcze miesiąc wcześniej, w czasie pomiarów szczelności, znajdowały się na zbiornikach, w wymienionych już wcześniej , nieczynnych Zakładach „Zgoda". Wokół tego wydarzenia zrobiło się głośno (lokalna TV, radio, gazety ). Komentarze i opisy były najczęściej zupełnie błędne i z kompletnym brakiem znajomości rzeczy. Nie tylko musieliśmy zabezpieczyć i zabrać pojemniki jako odpady ale również wyjaśniać dziennikarzom błędy w artykułach.
O nieznajomości rzeczy świadczy również fakt, że Straż Pożarna przyjechała bez radiometrów a Policja ewakuowała okoliczne budynki. Dzieci, które to znalazły i powiadomiły rodziców a ci Policję, zabrano do szpitala na obserwację. Dopiero po przyjeździe Sanepidu, który obmierzył pojemniki i stwierdził, że moc dawki jest minimalna, sprawa się trochę uspokoiła. Po zawiadomieniu naszej firmy i na prośbę Syndyka „Zgody", zabraliśmy pojemniki do magazynu izotopów i zrobiliśmy inwentaryzację na dawnej „Zgodzie". Stwierdziliśmy, że brakuje 12 szt. pojemników. Ogłoszono to w mediach i po kilku dniach, niedaleko poprzedniego miejsca, znaleziono 8 szt. Teraz już wszystko przebiegło spokojniej. Pojemniki ze źródłami są w naszym magazynie. 2 szt. Jednak, jak dotychczas nie zna-leziono. Są również pozytywne skutki tej „afery". Niektóre składnice złomu nie chcą już przyjmować tego typu złomu - boją się. Prócz wymienionych przypadków zdarzają się jeszcze zgłoszenia ze składnic złomu (najczęściej dużych, znanych ) o wychwyceniu przez bramki dozymetryczne na tych składnicach lub czasami na granicach, podwyższonego promieniowania złomu, pochodzącego najczęściej z kopalń. Są to kondensaty pierwiastków naturalnych. Często nie są to jeszcze odpady promieniotwórcze ale tło naturalne ( moc dawki) w danym miejscu jest przekroczone dwu lub trzykrotnie. Osobną sprawą jest pojawianie się w różnych miejscach jonizacyjnych czujek dymu i to często jeszcze z Pu-239. Pochodzą one najczęściej ze zlikwidowanych instytucji, magazynów itp. Właściciele wyprowadzili się, pozostawiając system p.poż. bez nadzoru (najczęściej pozostają fragmenty linii dozorowych). Były przypadki znajdowania czujek na ulicy lub na poboczach ulic. Czasami bierzemy udział w poszukiwaniu czujek spalonych po pożarach. W przypadkach czujek z Am-241 pomaga w tym czuły radiometr (miękka gamma). Gdy są to czujki z Pu-239 lub 238, szuka się tylko spalonych fragmentów.

URZĄDZENIA RTG STOSOWANE W KONTROLI GRANICZNEJ



J. Tadaj

 

Urząd Celny
Białystok


URZĄDZENIA RTG STOSOWANE W KONTROLI GRANICZNEJ
Służba Celna zgodnie z zapisami ustawowymi w celu realizacji zadań na nią nałożonych może posługiwać się różnymi środkami technicznymi. Na szczególne wyróżnienie zasługują urządzenia rentgenowskie, które są wykorzystywane na granicach, jak też wewnątrz kraju. Powszechne zastosowanie urządzeń skraca czas kontroli celnej oraz poprawia jej efektywność.
Wśród mnogości typów i modeli najczęściej klasyfikacji dokonuje się w zależności od ich zastosowania. Rozróżnia się urządzenia do prześwietlania: bagażu, palet, ładunku oraz środków transportu oraz dzieli się je także na stacjonarne, przestawne i mobilne.
W urządzeniach najczęściej zainstalowane są lampy rtg pracujące od 140 keV do 300 keV oraz akceleratory pracujące w zakresie od 2 MeV do 4,5 MeV. W najbliższej przyszłości będą zakupywane urządzenia do prześwietlania kontenerów i samochodów ciężarowych ( 6 MeV ) oraz pociągów towarowych ( 9 MeV ).
W dziedzinie produkcji następuje systematyczny szybki postęp techniczny, i już w tej chwili produkowane są urządzenia, które dzięki zastosowaniu akceleratorów pracujących naprzemiennie w różnych zakresach energii ( High and Low ) podobnie jak lampa rtg, mogą rozróżniać materiały organiczne. Dzięki temu łatwo jest zidentyfikować niewielką ilość narkotyków w dużej masie ładunku.


PRZEMYSŁOWA APARATURA RTG - WCZORAJ I DZIŚ



R. Mańka

 

Energomontaż -Południe S.A.
Katowice


PRZEMYSŁOWA APARATURA RTG - WCZORAJ I DZIŚ
Przemysłowa aparatura rtg .jest stosowana coraz powszechniej do badań defektoskopowych w przemyśle , ze względu na wysoką jakość badania nie osiągalną w aparaturze izotopowej.
Ponad to z punktu widzenia ochrony radiologicznej jest ona bezpieczniejsza ponieważ emituje promieniowanie X tylko wtedy gdy jest zasilana energią elektryczną.
Z doświadczenia jednak wiemy że nie tak do końca jest rozumiana specyfika działania tego urządzenia , co pozwoliło by uniknąć wiele niepotrzebnych awarii.
Promieniowanie X zostało odkryte około 100 lat temu przez pana Röntgena , i od tego momentu notuje się powstanie pierwszych konstrukcji lamp i aparatów rtg. które w miarę rozwoju nauki mocno się przeobrażały.
Oczywiście promieniowanie X, definiowane na różne sposoby w zależności od literatury jest emitowane celowo nie tylko przez lampy rtg. ale przez następujące urządzenia techniczne: akceleratory cząstek ,izotopowe źródła promieniowania rtg., źródła przetwornikowe ß-X., bomba termojądrowa.
W aparacie rtg. źródłem promieniowania X jest lampa rtg. gdzie wykorzystane jest zjawisko
emisji promieniowania na skutek bombardowania szybkimi elektronami tarczy metalowej.
Lampa rtg. jest przykładem urządzenia technicznego, które nie pracując przez dłuższy czas
pogarsza swoje parametry techniczne- stąd trenowanie(wygrzewanie) lampy.
Do przyśpieszania elektronów w lampie rtg. stosowane jest wysokie napięcie, które stanowi
największe zmartwienie dla konstruktorów aparatury rtg. ,a mianowicie jak zbudować
urządzenie rtg. żeby część wysokonapięciowa (najważniejszy element urządzenia) posiadała wysokie parametry radiograficzne przy jednocześnie małej wadze i gabarytach.
Z tego powodu powstały różne rozwiązania aparatury rtg., a mianowicie:
- stałoprądowe , zmiennoprądowe
- kołpakowe , głowicowe
- jednobiegunowe , dwubiegunowe
W/w rozwiązania pozwalają również na uporanie się z takimi problemami jak chłodzenie, wydajność , widmo promieniowania i zminimalizowanie ubocznego promieniowania rtg.
którego moc z odległości 1m od powierzchni aparatu przy zamkniętym okienku zgodnie z przepisami mierzy i podaje producent.
Podstawowe znaczenie dla wytrzymałości dielektrycznej części wysokonapięciowej ma zastosowanie odpowiednich materiałów o napięciu przebicia 250-280 kV/cm takich jak olej transformatorowy (przygotowany w procesie próżniowym), gaz izolacyjny SF 6, ceramika, tworzywa oraz niska próżnia służąca jako doskonały dielektryk w lampie rtg., oraz czynnik do suszenia części WN.
Postęp w dziedzinie inżynierii materiałowej stosowanej w technice WN. sprawił że głowica
300 kV w latach 1960-70 ważąca 100 kg, dzisiaj waży 29 kg.
Przy eksploatacji tego typu urządzeń niezbędne jest funkcjonowanie serwisu , który w pełnym zakresie wykonuje: naprawy, przeglądy , pomiary diagnostyczne oraz sprawdzenia okresowe.
Niezbędne jest posiadanie komór próżniowych , które by zapewniały suszenie głowic ,oleju lub kołpaków w temp. 55° C oraz 0,1mmHg w przypadku urządzeń starszych i 0,001mmHg
w przypadku urządzeń nowoczesnych. Serwis nasz dzięki w/w urządzeniom gwarantuje wysoką jakość usług i to również w przypadku urządzeń nowoczesnych. Niezbędna jest wysoka czystość, dokładność oraz komfortowe warunki pracy serwisantów.
Większość awarii aparatury rtg. zaczyna się na skutek osłabienia wytrzymałości dielektrycznej izolacji WN. w lampie rtg.( brak trenowania ) lub generatorze. Aby tego uniknąć należy trenować lampę rtg. zgodnie z procedurą producenta, oraz sprawdzać ciśnienie izolacji gazowej w aparaturze gazowej lub w pułapce powietrznej sprawdzać obecność pęcherzyków „powietrza" które w oleju pod żadnym pozorem znajdować się nie mogą. Pilnowanie w/w uchroni nas od kosztownych wymian lamp rtg. lub elementów
generatorów WN.
Nie mniej ważne pomiary diagnostyczne, sprawdzenia okresowe oraz pomiary wielkości ognisk lamp rtg. są wykonywane w naszym serwisie.
W szczególności pomiar wielkości ogniska lampy rtg. zgodnie z normą EN 12543 techniką kamery otworkowej ma ważne znaczenie, ponieważ jego wielkość w trakcie eksploatacji aparatu się zmienia i bazowanie na wielkości podanej przez producenta dla nowej lampy jest błędem tym bardziej że dla nowych lamp były one wykonywane zgodnie z normą IEC 336
obowiązującą dla aparatów medycznych.
Przybliżenie w/w problemów na pewno sprawi że aparatura będzie lepiej, bezawaryjnie
eksploatowana, a praca będzie bezpieczniejsza.