Hidrológiai Közlöny 1975 (55. évfolyam)
8. szám - Dr. Kelemen László: A Duna radioaktív szennyezései és hatásának megítélése
Dr. Kelemen L.: A Duna radioaktív szennyezései Hidrológiai Közlöny 1975. 8. sz. 349 pontjából megkülönböztethető három féle üzem állapot: — normál üzemi állapot, —• üzemzavar (üzemállapot váltási, próbaüzemi és berendezés meghibásodási) állapot, — rendkívüli v. baleset állapot. A normál üzemi állapotban — ami a tartós reaktor üzemre jellemző — az atomerőművekből csekély radionuklid szennyezés kerül a környezetbe mind a levegő mind pedig a víz útján. A különböző típusú üzemelő erőművekből a hatóságilag engedélyezett kibocsátásoknak legtöbbször csak töredék részét bocsátják ki. A könnyű vizes típusxi reaktorok vízszennyező forrása a hőközlő ún. primer kör, melyben kering a moderátor ós egyben hőközlőkónt alkalmazott dessztillált víz. A víz a reaktor ötvözött elemeinek és csöveinek falából — bár csak mikro mennyiségben •—, de mégis kiold különböző fémionokat. A reaktorban ezek a korróziós termékek felaktiválódnak ( 5 9Co— 6 0Co, 5 6Mn, 5 5Fe — S 9Fe, 5 1Cr, 6 5Zn, 6 1Cu, í 4Na stb.) és ezáltal a primérköri víz a legtökéletesebb normál üzemállapotban is aktívvá válik, illetve aktivitás szintje folyton növekszik. A korróziós termékeken kívül további súlyos szennyezők a fűtőelem tokján átdiffundáló vagy lyukadás esetén a vízbe távozó hasadási termékek ( 8 9Sr— 9 0Sr, 13 4Cs— 1 3'Cs, 13 1I, 9 5Zr, niCe— 11 4Ce, 8°Y, 10 6Ru, 13 7Bu, 14 0La, 3H, 8 5Kr stb.). A primerkör aktivitás szintjének megengedett szinten tartása érdekében a primérköri víz egy hányadát folyamatosan tisztítják (dezaktiválják). A primérköri szivattyúk, tolózárak ós egyéb szerelvények tömítetlensége esetén szivárgások lépnek fel. Ezeket az aktív vizeket szintén összegyűjtik ós tisztítják. A tisztított vizet pedig tárolják ós igény esetén a rendszerbe visszatáplálják. Az aktív zónában ezenkívül még számos helyen keletkezik szennyezett technológiai víz, amit inind ioncserélőkön, vagy bepárlókon vezetnek át és visszaforgatják. A felsorolt manipulációk, valamint az aktív zóna szerelvényeinek és egyéb berendezéseinek hűtése során — bár igen kis mennyiségű — elfolyó szennyezéssel gyakorlatilag mindig számolni kell. Ezért az atomerőművek szá-" mára a hatóságok mind levegőben, mind vízben egy nap, egy hónap, egy óv és 7 vagy 10 év alatt maximálisan kibocsátható radioaktívszennyezőanyag kontingenst adnak. A radioaktív szennyezőanyag kontingensben külön tárgyalják a 3H szennyezés mértékét. Közismert ugyanis az a tény, hogy a trícium a vízmolekulákban kémiailag, és több esetben fizikailag ugyanúgy viselkedik, mint bármely más hidrogén ion (T 20), ezért annak a vízből való kinyerésére gyakorlati lehetőség nincs. Tehát a technológia során a vízbe jutott 3H koncentrációja csak hígítással csökkenthető. A különböző reaktorok 3H kibocsátása típusonként nagy mértékben változik. Minden reaktorban keletkezik 3H mint hasadási termék, azonban a típustól függően a reaktortérben a neutron fluxus hatására további 3H keletkezik. A könnyűvizes reaktorok esetében például (nyomott vizes reaktorokban) úgyszólván mindenhol bóros szabályozást alkalmaznak, mivel a bór ionoknak igen nagy a neutron befogadási hatáskeresztmetszete és ezáltal a reaktor üzeme teljes biztonsággal kézben tartható. A neutron befogadás (fékezés) hatására azonban nagy mennyiségű 3H keletkezik. Ezért a NAÜ is a nyomottvizes reaktorok esetében a vízben maximálisan kibocsátható trícium fajlagos mennyiségére lényegesen magasabb értékeket ajánl megszabni. Reaktor típus Hasadási és kdrróziós termékek ( 3H nélkül) "H Ci/év/1000 MWe Forralóvizes r. (BWR) 10 100 Nyomottvizes r. (PWR) ... 10 2000 Az atomerőművek üzembiztonságára a tervezésnél különös gondot fordítanak, mégis számolni kell különböző üzemzavarokkal, a berendezések meghibásodása-folytán. A radioaktív vízszennyezőanyag kibocsátásában üzemzavar, tehát jelentős növekedés — a tervezés szerint — legalább két üzemzavar egybeesése esetén következik be. Súlyos üzemzavar vagy reaktor baleset pedig legalább 3 vagy több üzemzavar egybeesésekor következhet be. A könnyűvizes reaktoroknál a legnagyobb üzemzavarnak tehát reaktor balesetnek tekinthető, ha a primerkör, valamelyik fő keringető vezetéke eltörik. Ebben az esetben a 100 att. feletti nyomáson levő túlhevített víz robbanásszerűen elgőzölög ós ha ugyanakkor a reaktorban fűtőelem tok hasadás vagy esetleg beolvadás áll elő, a reaktorból a hasadványok ós a hasadó anyag is kiszóródik az aktív zóna épületrészébe. Erre ós ehhez hasonló esetekre létesítik legtöbb erőműnél a nagy nyomású védőburkot (contaimnent-et), ami védi a környezetet a hatalmas mennyiségű radioaktív anyag kiszóródása ellen. Az aktív zónát körülvevő containment egy nagy átmérőjű függőleges henger, alul ós felül félgömbbel lezárva, amely az előbbi gőzrobbanásra méretezett acéllemez és feszített vb. vódőburok. A Voronyezsi rendszerű víz-vizes reaktorok aktív zónáját körülvevő épületet csak kb. 1 att. nyomásra méretezik. A containment helyett egy kondenzációs tornyot építenek a reaktor épület mellé, amely az aktív zóna légterével összekötött és a kiáramló gőz a torony vizes kaszkád zárain átbuborókolva kondenzálódik. Az üzem szempontjából jelenleg a működő reaktor típusok^ között a nyomottvizest, mint a legüzembiztosabb típust tartják számon. Ennek oka egyrészt a termikus reaktorok önszabályozó képessége. A moderátor hőmérsékletének növekedésével ugyanis csökken a neutron lassító képessége, azaz a neutronok sebessége túllépi a termikus neutron sebességet, ami azt jelenti, hogy egyre kevesebb 23 5U atomot ké]ies hasítani, tehát önműködően lefékezi a reaktort. Másrészt a reaktor megfutásból eredő hőfok emelkedéssel megindul a moderátor (víz) elgőzölgése is, tehát hirtelen nagymórtékben megritkul a moderátor, ezért az előbbi hatás még fokozottabban érvényesül, tehát csaknem lefékezi a reaktort. A reaktorok történelmében, de inkább a hőskorában több reaktorbalesetről tudunk, ahol egyegy baleset során több 10 000 Ci radioaktív anyag szóródott ki a környezetbe. Ezek a balesetek 1956— 65 között voltak, melyek túlnyomó része hadi célú (plutónium termelő) reaktor volt. 1965 óta alig, 1970 óta pedig úgyszólván nem fordult elő baleset, mert ami előfordult, az nem reaktor, hanem a hagyományos erűműi részek balesete volt. Ezek a tények azt is bizonyítják, hogy a reaktor biztonságtechnika rohamosan fejlődik és ma már megnyugtató szinten tart. A felszíni vizekbe nemcsak az erőműből kibocsátott szennyvizekkel juthat radioaktív szennyezés. Az atomreaktor kéményéből kiszóródó aerosolok a csapadék útján elmosásra kerülhetnek. Ez mint vízszennyezési forrás azonban jelentéktelen, mivel a termőtalajnak a radionuklid megkötő képessége igen nagy.
