Radionuclizi
Definitie
Radionuclizii eliberați din instalațiile nucleare sunt numeroși și diferă în funcție de tipul de instalare și faza de funcționare (productie, oprirea producției pentru întreținere, dezafectare , etc). Radioactivitatea eliberata de aceste facilități în timpul funcționării normale, a evoluat, de asemenea in timp, în funcție de reînnoirea autorizațiilor de eliberare de radionuclizi, in condiții din în ce mai stricte emise de autorități și in concordanta cu punerea in aplicare a noilor procese de tratare a deșeurilor.
Descriere
Eliberările din instalațiile industriale și de cercetare privind energia nucleară, inclusiv centralele nucleare producătoare de energie electrica, sunt reglementate. Pentru a opera, cele mai multe instalații din acest ciclu folosesc apa luata fie din cursurile de apa, fie din mare. Utilizarea acestei ape a condus în parte la producerea de efluenți ce sunt tratați în scopul de a păstra cea mai mare parte a activității in formă solidă (deșeuri). Efluentul rezidual este apoi descărcat ca lichid și gaz după controale pentru a asigura conformitatea cu cerințele de reglementare stabilite de către autoritățile (flux, activitate eliberata, radionuclizi prezenți).
Astăzi, emisiile din instalații nucleare din cadrul unui ciclu de combustibil ce reprocesează combustibilul ars sunt dominate de trei radionuclizi:
• kripton 85, gaz nobil, prin urmare chimic inert, cu perioada de injumatatire a activității de 10.7 ani, evacuat în formă gazoasă în timpul reprocesării combustibilului;
• tritiu;
• carbon 14.
În cele din urmă, emisiile din activitățile legate de medicina nucleara sunt caracterizate prin radionuclizi cu perioada foarte scurta de înjumătățire a activității (8 zile pentru iod-131 și 6 ore pentru technețiu 99 metastabil).
Tritiu și carbonul 14
De asemenea, produs în mod natural în atmosferă prin interacțiunea radiației cosmice cu atmosfera, si din deșeuri radioactive eliberate in atmosfera, tritiul (H3) și carbonul 14 (C14), figurează printre cei mai des eliberați radionuclizi din industria nucleara.
In principiu, repartiția carbonului 14 și a tritiului este destul de omogenă. Eterogenitatea deșeurilor rezultate din testele nucleare este fara îndoiala mascata de componenta naturala predominantă care este la rândul său foarte omogena. In mediul terestru, pe teritoriile ce nu sunt influențate de evacuările din facilitățile nucleare, activitatea specifică, exprimată ca becquereli C14 per kilogram de carbon total este în echilibru cu componentele mediului, în special cu CO2 atmosferic. În 2009, aceasta activitate specifică era de aproximativ 237 ± 6 Bq / kg de carbon, și se apropie de activitatea din atmosfera înainte de testele nucleare desfășurate in aerul atmosferic (226 Bq / kg de carbon). În mediul acvatic, carbonul 14 din ecosistemele de apă dulce nu este în echilibru cu CO2 atmosferic. Activitățile sunt mai mici, de ordinul a 200 Bq / kg de carbon.
În ceea ce privește tritiu, departe de toate surse de origine antropica, activitățile volumice sunt de ordinul a câțiva Bq/L de apă dulce sau kg de alimente proaspete și intre 0,01 si 0,05 Bq/m3 în aer. Cu toate acestea, în vecinătatea unor instalații nucleare, direcția vântului sau în aval de deversare, activități H3 și C14 sunt uneori mai mari.
Daca majoritatea instalațiilor nucleare marchează mediul din jurul lor cu C14 intr-un mod vizibil dar redus. Tritiu (H3) este emis si de CNE cu apa grea si minor de unele industrii care il folosesc pentru luminescența sa în indicatoarele unor ceasuri sau anumite panouri de semnalizare. De exemplu, Ronul este astfel marcat de deversările de tritiu ale industriei elvețiene producătoare de ceasuri.
Cesiu 137
Cesiu 137 este rezultat al testelor nucleare, a accidentului de la Cernobâl și este de asemenea prezent in eliberările anumitor instalații nucleare: centrale nucleare, instalații de reprocesare a combustibil ars și centre de cercetare. Cu toate acestea, nu este aproape niciodată posibil să se detecteze ponderea evacuărilor de la aceste instalații in mediul terestru, deoarece este în mare parte mascat de persistența izotopilor mai vechi.
După atingerea unui maxim de 4.000 Bq / m2 în 1963, activitatea de suprafață a Cs137 la nivelul solului a fost apoi redus treptat după încetarea testelor atmosferice a armelor nucleare de către americani și sovietici, prin dezintegrare radioactivă și procesele diluare și migrație. Accidentul de la Cernobîl din luna mai 1986 a condus la depuneri suplimentare de cesiu 137, eterogene în teritoriu. Astăzi, activitatea cesiului 137 de la nivelul solului poate varia cu aproape doua ordine de mărime în funcție de depozitele radioactive inițiale.
Cesiu 137 este, de asemenea inca măsurat în aer la un nivel mediu de mai puțin de 1 μBq / m3, iar în apa de ploaie la un nivel de aproximativ 0.01- 0.1 mBq / l . Cu toate acestea, această activitate a fost în scădere în ultimii ani. Un echilibru pare să fie instalat între activitatea care se depune pe suprafața solului și cea care este resuspendat din stocuri din soluri și plante. În mărfurile proaspete, nivelurile variază de la limita de detecție a câteva sute de Bq / kg pentru anumite ciuperci.
Stronțiul 90
Stronțiul 90 provine aproape exclusiv din testele nucleare. Contaminarea solului de suprafață cu Sr90 a crescut treptat din 1945, atingând un maxim de 2.500 Bq / m2 în 1963. Încetarea testelor nucleare a dus apoi dus la un declin lent prin dezintegrare radioactivă, care continuă până în ziua de azi. Stronțiul 90 este încă detectabil în sol, lapte și probe de plante. Nivelurile constatate în produsele alimentare proaspetee sunt în general de ordinul a 0,1 Bq/kg.
Transuranicele (plutoniu, americiu)
Izotopii de plutoniu (Pu238, Pu239u, Pu240 și Pu241) sunt derivate aproape exclusiv din materialele rezultate din testele nucleare atmosferice și pentru Pu238, prăbușirii satelitului american SNAP-9A în 1964 a cărei energie a fost produsa cu ajutorul unei pile alimentate cu Pu238. În produsele alimentare proaspete, activitatea Pu239 poate atinge cativa mBq/kg, dar rămân de multe ori sub limita de detecție.
Americiu 241 nu a fost prezent in materialele rezultate din testele nucleare ci din dezintegrarea Pu241. Astfel, activitatea sa este în continuă creștere și va atinge apogeul în jurul 2036, atunci când nu va mai exista suficient Pu241 pentru producerea de Am241 astfel incat sa compenseze descompunerea sa lenta (perioada de injumatatire de 433 ani).
Bibliografie
- Ilie Prisecaru, Centrale nuclearo-electrice, note de curs.
- Institutul de radiotectie si securitate nucleara francez, Online
.
- Andrei Budu, Ciclul combustibil nuclear, note de curs.