198401. lajstromszámú szabadalom • Eljárás atomerőművek primer vízkörében levő jódizotópok elválasztására radioaktív koncentrációjuk szelektív meghatározásához
1 198 401 A találmány tárgya eljárás, elsősorban WER típusú, atomerőmüvek primer hőhordozójában található radioaktív jódizotópok gyors, elsősorban analitikai célú folyamatos elválasztására. A találmány szerinti eljárással kezelt folyadékmintákban egyszerű mérési módszerrel, közvetlenül mérhető a technológiai és/vagy üzembiztonsági szempontokból fontos jódizotópok radioaktiv koncentrációja. A WER típusú atomerőművek primer vízkörében jelenlévő radiojód-izotópok a fűtőanyag hasadási termékei. Mennyiségük (radioaktív koncentrációjuk), és az egyes jódizotópok egymáshoz képest mérhető relatív mennyisége jól indikálja a fűtőelemek védőköpenyének inherntetikusságát, és érzékenyen követi a reaktor üzemi állapotát stacioner és tranziens üzemi szakaszokban. Ezért az erőművi radionalitika fontos feladata a jódizotópok minőségi és mennyiségi analízise. Az elemzést - a fenti feladatok figyelembevételével — a lehető leggyorsabban, folyamatos üzemben, jó szelektivitással és érzékenységgek kell megoldani. A WER típusú atomerőművekben előforduló 131], 132js 133j, 134j és 1351 izotópok ilyen jellegű elemzésére ismeretes néhány elméleti és gyakorlati megoldás. V.V.Akszjonov és munkatársai a fenti feladat részleges megoldását adó eljárást és berendezést ismertettek, (Radiacionnaja bezopasznoszty i zascsita AESZ. Tom. 7. Energoizdat, Moszkva, 1982). Eljárásuk a 132j éS 134] radioaktív koncentrációjának folyamatos detektálására alkalmas. Az RZSG 2-04 típusú berendezéssel primerköri csőszakaszban, a cső köré helyezett két NaI (TI) szcintillációs detektorral mérik adott energiaintervallumban, kapuzott üzemmódban a két jódizotóptól származó gamma-fonatok intenzitását, kihasználva, hogy a 132j és 134j un. kaszkád gamma-fotonokat bocsát ki. A detektorok ennek megfelelően koincidencia-kapcsolásban alkalmasan választott elektronikus jelfeldolgozó egységhez csatlakoznak. A mérőhelyet a primerköri részáramú víztisztító berendezés kation- és anioncserélő gyanta oszlopai között alakították ki, a kationoktól származó zavaró radioaktivitás csökkentésére. Egyes rövid felezési idejű izotópok (pl. 16^, 17^) zavaró hatását úgy küszöbölték ki, hogy a vizsgálandó mintát 10 perces by-pass szakaszon késleltették. Az eljárással a 132( és 134i aktivitását szelektíven mérték, érzékenységi adatként az összaktivitás néhány %-a szerepelt. Bereznai T. és munkatársai a paksi atomerőműnél jelentkező, feltételezett radioanalitikai feladatok megoldására ismertettek részben folyamatos eljárást és berendezést. (Energia és Atomtechnika, 30 (1977) 38.). Az eljárás célja a reaktor primerköri hőhordozójában jelenlévő nuklidok elemzése, ennek csak egy részfeladata a jódizotópok meghatározása. A berendezés két helyen, a vizsgálat céljaira szolgáló by-pass szakasz kezdetén és a mintából elválasztott, majd elvezetett gázok útjába helyezett adszorbensnél tartalmaz olyan detektorrendszert, amely folyamatos mérést tesz lehetővé. A minta feldolgzása során a jódizotópokat pontosan nem specifikált .jódszűrővel” kötik meg. Nagy L.Gy. és munkatársai (Journal of Radionalytical Chemistry, 58 (1980) 215.) radioizotópos nyomjelzéssel, S^Sr, 137cs és 131] izotópokkal aktívszén hordozóra felvitt amorf cirkóniumfoszfát szorpciós tulajdonságait vizsgálták. A foszforsavval átitatott aktivszén-szemcséket cirkonilkloriddal kezelve a hordozószemcséken állították elő a cirkóniumfoszfátot. A szorbenst elúciós és frontális kromatográfiás technikával vizsgálták. Megállapították, hogy a cirkóniumfoszfát jelenléte az aktívszén kapacitását mindhárom ion esetében megnövelte: A Cs-nál 14,4 mg ion/g-ra 1,5-ről, a Sr-nál 2,9 mg ion/g-ra 0,1 -ről, a I-nál 4,1 mg ion/g-ra 3,0-ról. Akszjonov és munkatársai csak két radiojód-izotóp sugárzásának szelektív mérését akarták megoldani, kizárólag méréstechnikai eszközökkel. Az eljárás érzékenységét döntően az azt kötelezően megelőző kémiai elválasztás hatékonysága határozza meg. Maguk a szerzők is csak a zavaró radioaktivitás csökkentésére tartották megfelelőnek a vizsgálataikhoz használt szerves kationcserélő szelektivitását. A paksi adatok szerint a jódoknál egyenként is mintegy 500-szoros radioaktív koncentrációban jelenlévő mátrixizotópok (24Na, jelentősen rontják az érzékenységet, a hasonló mennyiségű l^F-et pedig a kationcserélő egyáltalán nem köti meg. A kationcserélőn a paksi tapasztalatok szerint rosszul kötődő 137cS; a túlnyomóan anionos formában előforduló 187\y és a túlnyomóan kolloid formában jelenlévő korróziós termékek között található HOm^g gammavonalai a kimutatott mennyiségekben módszeres hibát okoznak. Az eljárás további nyilvánvaló fogyatékossága, hogy az előforduló öt radiojód közül hármat nem tud kimutatni. Bereznai és munkatársai által kidolgozott eljárást megvalósító berendezés folyamatos mérést végző detektorai közül a feldolgozatlan minta gamma-sugárzását közvetlenül mérő detektor csak a minta raioaktív koncentrációjának túlnyomó részét kitevő izotópok un. mátrixaktivitásának meghatározására alkalmas, a jódizotópokra vonatkozó érzékenysége igen kicsi. A jódszűrő jódtartalmának esetleges folyamatos mérése csak a kumulált (integrális) radioaktivitás követését tenné lehetővé, de a folyamatos mérés érzékenységét szintén jelentősen csökkentené ajódszűrőn átfolyó, a mátrixaktivitás jelentős részét továbbra is tartalmazó effluens jelenléte. Nagy és munkatársai aktívszén hordozóra felvitt amorf cirkóniumfoszfát kromatográfiás sajátosságait vizsgálták. Az általuk megfigyelt számottevő jódretenció -amelynek oka valószínűleg az volt, hogy az in situ előállított amorf cirkóniumfoszfát szemcseméretét és szerkezeti felépítését döntően az aktívszén hordozó pólusszerkezete határozta meg - eljárásukat alkalmatlanná teszi a jódizotópok gyors, folyamatos üzemű elv;ilasztására más ionoktól. A találmány kidolgozásakor célul tűztük ki, hogy a WER atomreaktorok primer hőhordozójában található radioaktív izotópok közt dozimetriai és üzembiztonsági szempontból kiemelkedően fontosjódizotópok aktivitását, illetve valamilyen, azzal arányos mennyiséget, előnyösen pl. a radioaktív koncentrációjukat és ezek 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
