Zastosowanie technik Zastosowanie technik izotopowych w ochronie izotopowych w ochronie

środowiskaśrodowiska

Badania hydrogeologiczneBadania hydrogeologiczne

Badania wykonywane w hydrogeologii

• Pomiary aktywności izotopów występujących naturalnie

: 222Rn; 235U, 238U

-: 3H, 14C, 16N, 35S, 40K

• Pomiary stosunków

masowych izotopów

D, 13C, 15N, 16N, 17O, 18O, 34S

• Pomiary aktywności izotopów wprowadzonych sztucznie jako wskaźniki

3H, 129J, 131J, 24Na, 82Br, 86Rb, 124Sb, 137Cs, 89Sr

• Analizy chemiczne (kationów i anionów)

kontaktów z atm osferą

prędkości przepływu

porowatości

filtracji

rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń

kontaktów z innym i zbiornikam i

bilansu układu wodnego

pom iary hydrauliczne

m ieszania różnych układów wodnych

stref zasilania i odbioru

pochodzenia wód

czasu wym iany wód

badania zbiorników wodnych

badania składu geologicznego

zastosowanie znaczników

Detekcja znacznika

• Znacznika izotopowego

° sondy pomiarowe,sondy pomiarowe,° liczniki scyntylacyjne,liczniki scyntylacyjne,° spektrometry masowespektrometry masowe

• Znacznika chemicznego

° kolorymetry,kolorymetry,° oznaczanie stężeniaoznaczanie stężenia

zawartości trytu w okolicach Woli Justowskiej w latach 1988-1991

0

5

10

15

20

25

30

35

stycz

eń luty

mar

zec

kwiecień m

aj

czer

wieclip

iec

sierp

ień

wrzes

ień

paździe

rnik

listo

pad

grudzie

ń

[TU

]

1988 1989 1990 1991

Procesy zachodzące w gruncie:2 Na

++ Ca

2+Ca

2+2 Na

++

jonyw wodzie

jonadsorbowany

jonw wodzie

jonyadsorbowane

CaCO3+ OH2 Ca

2+HCO3

+ + OH- -

kalcyt

2 C + 2 ++ OH2 HCO3-SO4

2- 2 SH2

+ 2 ++ OH2 NaCl2CaCl2 Na2SO4 CaSO4 * 2 OH2

gips

1. Rozpuszczanie i strącanie

2. Utlenianie i redukcja

3. Adsorpcja i desorpcja

4. Przemiany promieniotwórcze

5. Wytrącanie minerałów

Występowanie trytu w gruncieO/Szczerców, rejony leja depresji i wschodni;

stężenie trytu w funkcji głębokości otworu obserwacyjnego

PS 423

PS 136

PS 425 P XV-1PS 135

PVII-13-3 bis

PVII-13-3

PS 215PVIIbis-9

PS 136A

PS425A

PVII-9-2bis

PVIIbis-8PVII/VII-8

PVII-12

C(H-3) = -2.67 ln (h) + 16.9

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Średnia głębokość filtra - h [ m ppt ]

Stę

żen

ie a

kty

wn

ości

try

tu [

TU

]

2000/01 2002

2000/01

Występowanie 222Rn w obszarze KWB „Bełchatów” O/Szczerców

Bq/dm3

Współzależność 34S od 18O (KWB „Bełchatów” O/Szczerców)

delta S-34 = 1.52 delta O-18 + 1.55

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

-5,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

delta O-18

del

ta S

-34

2001 r. 2002 r. 2002 r.

K 9

D 10

E 24

G 13

E 12-1

A 18D 9

G 22

W 13W 20

C 1-1

C 2E 10-1bis

delta S-34 = 1.04 delta O-18 - 3,86

A 12

C 6C 10

C 18

C 26

E 3+

E 32

K 7

K 9

K 13

K 15

K 20

K 26N 10-1

N 35-1N 38

E 1 N 27-1N 33

H 1

Studnie, pompujące wody z poziomów i stref o zaawansowanej podziemnej redukcji

Studnie pompujące wody z poziomów i stref o naturalnym potencjale redoks Eh

Liczniki scyntylacyjne

Scyntylatory używane przy pomiarach aktywności trytu:

• ciekłe: (toluen; naftalen, PPO{2,5-dwufenylooksazol}; BBO

{2,5-dwu-(4-dwufenylilo) oksazol}; POPOP {1,4-dwu-2,5-fenylooksazoilo-benzen},

• gazowe: (benzen)

Licznik ciekłoscyntylacyjnyLicznik ciekłoscyntylacyjny

1. scyntylator z badaną próbką,

2. fotopowielacz,

3. zasilacz wysokiego napięcia,

4. wzmacniacz,

5. układ koincydencyjny,

6. przelicznik

Spektrometr masowySpektrometr masowy

Spektrograf Bainbridge’a

S1, S2, S3, - szczeliny,

P - płytka fotograficzna,

R1, R2 - promienie okręgów

Rozdział izotopów stabilnychRozdział izotopów stabilnych

Zagęszczanie próbek - elektrolizaZagęszczanie próbek - elektroliza

Wzorcowanie wyników

310

wzorca

wzorcaprobki

a

aa

Próbka wzorcowa (trytu) pochodzi z uśrednienia próbek wody pochodzącej z okolic o w miarę stabilnym składzie izotopowym tlenu i wodoru.

Próbka odniesienia SMOW (“średnia woda oceaniczna”) jest wzorcem pochodzącym z wody oceanicznej,

natomiast próbka NBS-1 pochodzi z destylacji prowadzonej w National Bureau of Standarts w USA.

Synteza trytu używanego jako znacznikSynteza trytu używanego jako znacznik

HCnN

HBeHB

HeHnBe

HeHnLi

31

126

10

147

31

84

21

94

42

31

10

105

76

42

31

10

63

2

tryt na aprzerabian

naczyniach kwarcowych wnastepnie miesiecy, kilka

przez neutronami powolnymi anapromieniow

ym)(metaliczn Li lub LiF z czesto Li), 92,5% Li, (7,5% tarcza

•bombardowanie ciężkich jąder deuteronami, np.: 63Cu (d, t) 62Cu,

•zderzenia cząstek pochodzących z kosmosu (91.5% protonów, 7.8% cząstek , 0.7% ciężkich jąder) z jądrami gazów atmosferycznych,

•eksperymenty jądrowe i próby z bombami termojądrowymi (rozszczepianie paliwa jądrowego oraz aktywacja elementów konstrukcyjnych).