Konference

Dobrý den.

Rád bych Vás poprosil o následující informace, které se mi nedaří nikde najít:

a) Kolikrát je větší hmotnostní aktivita kvalitního smolince ve srovnání s čerstvým UO2 používaným jako palivo v JE? Jaká je hmotnostní aktivita čerstvého paliva?

b) Jaká je dávka záření ve vzdálenosti (např.) 10 cm či 1 m od jednoho čerstvého palivového proutku? U smolince si to dokáži změřit, ale palivové proutky se strašně špatně shánějí.

Děkuji za odpověď a přeji hezký den.

(Vložil(a): Anonym)

---

Vážený pane,

odpověď na Váš dotaz může být poměrně složitá. Pokusíme se ji zodpovědět za určitých zjednodušujících předpokladů.

Aktivita je fyzikální veličina charakterizující rychlost, s níž probíhají přeměny atomového jádra určitého radionuklidu, tedy počet přeměn za jednotku času; jednotkou je Bq (bequerel): 1 Bq značí jednu přeměnu za sekundu. Různé radionuklidy podléhají různým typům přeměn, nemá proto valný smysl hovořit o aktivitě směsi radionuklidů, ale jen o aktivitě každého radionuklidu zvlášť. Lze pak mluvit např. o hmotnostní aktivitě jistého radionuklidu (v hmotnostní jednotce látky).
Smolinec může obsahovat různé uranové minerály, např. uraninit (U3O8), dále různé příměsi a nečistoty (i desítky procent). Pro zjednodušení uvažujme dále jen o ?kvalitním? smolinci tvořeném čistým uraninitem.
Přírodní uran je složen ze tří radionuklidů, obsahuje přibližně 99,2742% U-238, 0,7204% U-235 a 0,0054% U-234. Hmotnostní aktivita samotného U-238 je 12,44 kBq/g, samotného U-235 79,95 kBq/g, aktivita U-234 je 230 MBq/g. V jednom gramu U3O8 lze odvodit hmotnostní aktivitu U-238 10,5 kBq/g, U-235 0,5 kBq/g, U-234 10,5 kBq/g.
Izotopy uranu U-238 a U-235 jsou na počátku přírodních rozpadových řad radionuklidů. Uran-radiová (uranová, radiová) řada začíná U-238 a končí stabilním nuklidem Pb-206, patří do ní i U-234. Na počátku uran-aktiniové (aktiniové) řady je U-235, poslední je stabilní nuklid Pb-207. V rovnovážném stavu, kdy ze smolince žádný radionuklid neuniká, jsou jednotlivé členy řady v radioaktivní rovnováze, tj. poměr jejich aktivit je konstantní. Zjednodušeně lze říci, že v případě uranové řady má kromě U-238 a U-234 ještě dalších 12 členů řady stejnou aktivitu jako U-238. V případě aktiniové řady má stejnou aktivitu jako U-235 dalších 10 členů řady. Pokud je rovnovážný stav narušen a vlivem fyzikálních nebo chemických procesů dochází k úniku některých radionuklidů (například v každé řadě je radionuklid radonu, což je plynný prvek), radioaktivní rovnováha se naruší a aktivita některých členů řady může být nižší.
Pokud jde o palivo jaderných reaktorů, v UO2 tvořeném přírodním uranem je hmotnostní aktivita každého z izotopů U-238 a U-234 10,9 kBq/g, hmotnostní aktivita U-235 0,5 kBq/g. Jelikož se ale v jaderném palivu běžně používá uran obohacený U-235 přibližně na 4%, bude jejich hmotnostní aktivita jiná. Při 96procentním zastoupení U-238 bude jeho hmotnostní aktivita 10,5 kBq/g, při 4procentním zastoupení U-235 bude jeho hmotnostní aktivita 2,8 kBq/g. Na rozdíl od smolince neobsahuje jaderné palivo kromě uranu téměř žádné dceřiné radionuklidy (členy rozpadových řad).

Avšak porovnání aktivit různých látek nemá žádný smysl, různé radionuklidy podléhají různým typům přeměn a emitují záření o různé energii. Z praktického hlediska, tj. z hlediska radiační ochrany (zvláště zevního ozáření) je důležitý dávkový příkon. Ani u dávkového příkonu není odpověď jednoduchá.
V případě smolince záleží na velikosti, tvaru a kvalitě daného kusu horniny, rozdíly mohou být i řádové.
Podobně i u palivového proutku záleží na jeho velikosti a obohacení. V podmínkách jaderné elektrárny nelze hovořit o dávkovém příkonu způsobeném jedním proutkem, palivové proutky jsou uspořádány do tzv. palivových souborů. Orientačně lze říci, že v blízkosti povrchu palivových souborů je dávkový příkon přibližně 0,04 mGy/h, ve vzdálenosti 1 m mírně nad úrovní přírodního pozadí (100 ? 200 nGy/h).

Také si Vás dovolíme upozornit na skutečnost, že případné držení palivového proutku, obsahujícího jaderný materiál, bez platného povolení SÚJB je v rozporu s platnou legislativou a tedy nezákonné.
(Za SÚJB: SÚJB)