Izotopii si eliminarea deseurilor radioactive

1
Izotopii si eliminarea deseurilor radioactive

• Inv. Stan Mariana Scoala nr. 4 Pitesti

2
Deseuri de productie

• Deseurile sunt substante rezultate în urma unor
  procese biologice sau tehnologice, care nu mai
  pot fi folosite ca atare, pe care detinatorul le
  înlatura, are intentia sau obligatia de a le
  înlatura, dintre care unele sunt refolosibile. De
  regula, deseurile reprezinta ultima etapa din
  ciclul de viata al unui produs. Ciclul de viata
  al produsului reprezinta perioada cuprinsa între
  data de fabricatie a produsului si data la care
  acesta devine deseu.Una dintre cele mai acute
  probleme legate de protectia mediului este
  reprezentata de generarea deseurilor în cantitati
  mari si gestiunea necorespunzatoare a acestora.
  Dezvoltarea economica din ultimii ani, cresterea
  productiei si a consumului, dar si existenta
  tehnologiilor si a instalatiilor deja învechite
  din industrie, care consuma energie si materiale
  în exces, au condus, anual, la generarea de
  cantitati mari de deseuri. Gestionarea
  necorespunzatoare a deseurilor conduce la
  numeroase cazuri de contaminare a solului si a
  apelor subterane si de suprafata, amenintând
  totodata si sanatatea populatiei.

3
Deseuri de productie
4

• Problema deteriorarii stratului de ozon a
  fost abordata la nivel mondial prin Conventia de
  la Viena, intrata în vigoare în anul 1985.
  Obiectivele Conventiei constau în gasirea de
  substante si tehnologii alternative, efectuarea
  de cercetari si furnizarea de cunostinte în
  privinta substantelor daunatoare stratului de
  ozon. Protocolul de la Montreal, intrat în
  vigoare în anul 1989, se ocupa de
  restrictionarea si eliminarea substantele
  controlate în mod special freoni si haloni
  responsabile de distrugerea stratului de ozon.

5

• Atomi care au acelasi nr. de electroni dar mase
  atomice diferite se numesc izotopi. Numele vine
  de la cuvintele grecesti isos topos care
  înseamna în acelasi loc , deoarece ei se gasesc
  pe acelasi loc în sistemul periodic. Fenomenul de
  izotopie se întâlneste atât la elementele
  radioactive cât si la elementele stabile.
  Izotopii aceluiasi element radioactiv se
  deosebesc si prin proprietatile radioactive.

6
Izotopii
7
(No Transcript)
8
Importanta izotopilor

• Izotopii radioactivi artificiali si naturali
  constituie un instrument eficient si de mare
  finete pentru crearea unor procedee extrem de
  sensibile de analiza si control în industrie, un
  mijloc unic de diagnoza medicala si de terapie a
  diferitelor boli, o unealta uimitoare cu care se
  poate actiona asupra diferitelor substante.
• În metalurgie izotopii sunt utilizati la
  elaboarrea fontelor, a otelurilor si pentru
  studiul feroaliajelor
• În industria constructoare de masini -se pot
  controla sudurile se pot descoperi defecte ale
  unor materiale
• În domeniul chimiei care utilizeaza izotopii
  radioactivi vulcanizarea cauciucurilor
  obtinerea unor polimeri cu calitati deosebite,
  obtinerea unor materiale speciale prin tratarea
  lemnului si a unor materiale plastice cu
  izpotopii radioactivi, descompunerea grasimilor,
  prelucrarea petrolului, etc.
• În agricultura ca metoda de cercetare
  stiintifica în selectia plantelor si pentru
  cresterea productivitatii acestora, pentru
  masurarea umiditatii si a densitatii solurilor si
  terenurilor.
• În medicina pentru diagnosticarea si pentru
  terapia duferitelor boli, obtinându-se numeroase
  preparate.
• În arheologie pentru datarea diferitelor
  materiale se utilizeaza izotopul carbonului.

9

• Dupa mai bine de 30 ani de studii si
  cercetari, metodele de separare a izotopilor
  stabili si de producere a izotopilor radioactivi
  si a compusilor marcati sunt in general bine puse
  la punct. Astazi exista peste 1000 de compusi
  marcati si izotopi ai aprope tuturor elementele
  chimice.
• Din cele 90 de elemente naturale care intra in
  compozitia corpurilor terestre, numai 23 sunt
  elemente unitare sau pure, adica formate dintr-o
  singura specie de atomi (Be, F, Na, Al, P etc.),
  restul de 67 se gasesc in natura( ca elemente sau
  compusi chimici) sub forma unui amestec de doua
  sau mai multe specii de atomi cu proprietati
  chimice identice, dar cu mase atomice diferite.
• Astfel de elemente care au acelasi numar
  atomic (Z) si fac parte din aceeasi casuta a
  sistemului periodic al lui Mendeleev, dar au masa
  atomice diferite, se numesc izotopi (din
  greceste isosacelasi, toposloc).
• In prezent se cunosc 300 de izotopi pentru 60 de
  elemente ale sistemului periodic si aproximativ
  800 de izotopi radioactivi naturali sau
  artificiali.

10
Atomul

• Caramida de baza a materiei
  "normale" din care este alcatuit Universul o
  reprezinta atomii. Combinatiile de atomi se
  numesc molecule. Consideram mai intii atomii,
  apoi moleculele. Elementele au proprietati ce se
  repeta periodic odata cu variatia numarului de
  electroni (numarul atomic). O diagrama
  elementelor aranjate intr-un mod pentru a
  prezenta aceasta periodicitate se numeste tabel
  periodic (de elemente chimice)
• Masa atomica diferita a aceluiasi element
  se datoreaza numarului diferit de neutroni
  continut in nucleul elementului respectiv.
• Fenomenul de izotopie a explicat
  existenta maselor atomice frationare ale
  elementelor. Proportia de izotopi care intra in
  alcatuirea unui element mixt natural este
  totdeauna aceeasi, indiferent de originea lui.
  Pentru a deosebii izotopii aceluiasi element,
  notarea lui se face astfel se scrie simbolul
  elementului, in stanga simbolului, sus, se
  noteaza numarul de masa (A), iar in stanga, jos,
  numarul atomic(Z).

11
(No Transcript)
12
(No Transcript)
13
Producerea radioizotopilor

• Principalele tendinte ale cercetarii in
  acest domeniu privesc urmatoarele probleme
• -producerea speciilor radioactive avand o
  activitate specifica mare
• -producerea unor puternice surse de radiatii
• -producerea unor izotopi cu un grad mare de
  puritate
• -producerea unor izotopi foarte rari
• -producerea unor izotopi cu continut redus de
  neutoni.

14
Particule elementare
15
Prepararea compusilor marcati

• Desi exista peste 1000 de compusi marcati este
  absolut nevoie sa se produca si compusi si mai
  complexi, ceea ce necesita punerea la punct a
  unor metode de preparare foarte noi. Dar oricare
  ar fi metoda folosita o conditie esentiala in
  producerea acestora este ca ea sa posede cel mai
  inalt grad de puritate chimica.
• Principalele cauze intalnite la preparare sunt
• - instabilitatea atomului
• - izomerizarea.

16
Instalatia de preparare
17
Izotopi stabili
18
Sectii producere
19
Aspecte metrologice ale utilizarii radioizotopilor

• Principalele tendinte in domeniul producerii
  izotopilor privesc mai ales
• 1.Perfectionarea metodelor de producere in
  scopul de a satisface cresterea cererii de surse
  de radiatii speciale , indeosebi in privinta
  producerii unor izotopi saraci in neutroni
• 2.Determinarea precisa a activitatii
  radioizotopilor si problema unui etalonaj
  international
• 3. Aspecte economice ale producerii
  radioizotopilor

20
Fisiunea nucleara

• Fisiunea nucleara, cunoscuta si sub denumirea de
  fisiune atomica, este un proces în care nucleul
  unui atom se rupe în doua sau mai multe nuclee
  mai mici, numite produsi de fisiune si, în mod
  uzual, un numar oarecare de particule
  individuale. Asadar, fisiunea este o forma de
  transmutatie elementara. Particulele individuale
  pot fi neutroni, fotoni (uzual sub forma de raze
  gamma) si alte fragmente nucleare cum ar fi
  particulele beta si particulele alfa. Fisiunea
  elementelor grele este o reactie exotermica si
  poate sa elibereze cantitati substantiale de
  energie sub forma de radiatii gamma si energie
  cinetica a fragmentelor (încalzind volumul de
  material în care fisiunea are loc).

21
Energia nucleara
22
 

• Schematic, o reactie de fisiune nucleara în lant
  ar putea fi restrânsa la urmatoarele trei
  secvente
• 1.Un atom de uraniu-235 absoarbe un neutron si se
  sparge în doi atomi noi (fragmente de fisiune),
  eliberând trei neutroni si o oarecare cantitate
  de energie de legatura.
• 2.Unul din acesti neutroni este absorbit de un
  atom de uraniu-238 si nu mai participa, în
  continuare, la reactie. Al doilea neutron este
  pur si simplu pierdut în mediul/materialul
  înconjurator, nu se mai ciocneste cu alti atomi
  de uraniu, fapt pentru care nici el nu mai
  participa la continuarea reactiei. Al treilea
  neutron se ciocneste cu un atom de uraniu-235
  care se sparge si elibereaza doi neutroni si, din
  nou, energie de legatura.
• 3.Ultimii doi neutroni se ciocnesc fiecare cu
  câte un atom de uraniu-235 care se sparg si
  elibereaza de la unu la trei neutroni ce pot
  continua reactia.
• O reactie nucleara în lant apare atunci când, în
  medie, cel putin o reactie nucleara este cauzata
  de o reactie nucleara anterioara, acest lucru
  putând conduce la o crestere exponentiala a
  numarului de reactii nucleare.

23
Eliminarea deseurilor radioactive

• Deseurile radioactive provin mai ales de la noul
  tratament la care sunt supuse cartusele de
  combustibil dupa folosirea partiala a
  combustibilului nuclear. Sunt doua posibilitati
• Ele pot fi stanse si pastrate in locuri unde nu
  prezinta nici un pericol pentru om
• Deseurile se pot dilua pana inceteaza a mai fi
  periculoase.
• Metodele si tehnicile aplicate la ora actuala
  sunt inca imperfecte.

24

• Analizele efectuate în cadrul
  programelor de supraveghere a obiectivelor ce
  produc modificarea nivelelor radioactivitatii
  naturale (zone cu activitati miniere uranifere,
  combinate de îngrasaminte chimice) au indicat
  faptul ca, activitatile desfasurate produc
  modificarea fondului radioactiv pe zone restrânse
  în cadrul amplasamentului (datorita în principal,
  prezentei haldelor), iar în scopul asigurarii
  radioprotectiei mediului si a populatiei din
  zona, agentiile locale pentru protectia mediului
  au stabilit o serie de masuri specifice.

25
Dusmanul care nu se vede

• Explozia de la Cernobîl a ucis 30 de oameni în
  prima faza, din care 28 din cauza expunerii la
  radiatii. De atunci, în Ucraina au murit
  aproximativ 4.400 de oameni din cauza
  radiatiilor. Altii s-au îmbolnavit în anii
  urmatori. Peste sapte milioane de oameni au avut
  de suferit de pe urma catastrofei atomice.
  Cancerul tiroidian si afectiunile neurologice au
  devenit boli obisnuite în zonele contaminate din
  Ucraina, Rusia si Belarus. Astazi se adauga un
  val de cancer al sînului, cataracte si depresii.
  Cazurile de cancere tiroidiene la copiii din
  zonele contaminate sînt de 30 de ori mai multe
  decît în restul Rusiei. 94 dintre cei care au
  stins incendiul sufera de diverse boli, 65.000
  dintre ei sînt invalizi. Ultimele reactoare ale
  centralei de la Cernobîl au fost închise în 2000,
  dar în Ucraina mai exista înca 15. Termenul lor
  de exploatare expira în 2011. Bulgarii au si ei
  un reactor dezactivat la Koslodui. Au trecut
  multi ani.. N-am simtit nimic, nu ne-a aparut
  nimic pe piele, nici macar dureri de cap n-am
  avut. Totusi, am fost expusi unui factor extrem
  de nociv, cu efecte lente si cu bataie lunga.
  Inamicul invizibil, radioactivitatea, ne-a lovit
  din plin si continua sa ne influenteze sanatatea.
  Norul radioactiv de atunci a trecut, dar a
  impregnat România cu izotopi activi. Împotriva
  lor nu se poate face nimic. Trebuie doar sa
  asteptam înca 10 ani, cînd va expira timpul de
  înjumatatire al cesiului-137 aruncat în atmosfera
  de reactorul de la Cernobîl. Daca mai adaugam si
  radiatiile naturale si cele generate de aparatura
  folosita zilnic, putem sa ne facem o idee despre
  cît de expusi sîntem si sa nu ne mai miram cînd
  auzim ca din ce în ce mai multi oameni au cancer,
  ca femeile sînt infertile sau nasc copii bolnavi.
  

26
Eliminarea deseurilor radioactive

• Omul e expus unui cîmp de radiatii înca de la
  nastere, spune Mihaela Apan (foto), fizician la
  Statia de Radioactivitate din cadrul Agentiei
  Judetene de Protectie a Mediului. Dar acestea
  sînt radiatii provenite din surse naturale. Din
  cosmos, ne bombardeaza constant particulele de
  energie înalta si razele gamma.

27

• Cantitatea de radiatii se masoara în unitati
  Sievert. În medie, în fiecare an, în România, o
  persoana este expusa la aproximativ 2,4 mSv de la
  sursele de radiatii naturale si artificiale, din
  care- 0,04 mSv radiatie cosmica- 0,05 mSv
  radiatie telurica- 0,01 mSv privind la
  televizor- 1 mSv prin inhalare de radon- 0,03
  mSv prin alimente- 0,05 mSv dupa un zbor cu
  avionul pe ruta Bucuresti-Paris- 1 mSv de la
  radiografiile medicale- 0,0001 mSv energie
  nucleara si aplicatii industriale- 0, 002 mSv
  efectele Cernobîl (de 20 de ori mai putin ca în
  1986).O urgenta nucleara se declanseaza la o
  cota de peste 3 mSv. Un lucrator în domeniul
  nuclear suporta 50 mSv pe an. Primele efecte
  biologice apar la 250 mSv. Personalul navigant pe
  liniile aeriene este expus la 3 mSv pe an,
  minerii la 2,7 mSv.
•    Daca în anii 90 erau aproximativ 20 de cazuri
  noi pe an, acum, în patru luni, s-au înregistrat
  216 noi bolnavi, constata medicii, care aratat
  ca, în 2003 si 2004, cazurile noi de cancer
  tiroidian au fost anual între 250 si 270.
•    -In evidentele IOCN sunt 5.000 de pacienti de
  cancer tiroidian care sunt monitorizati, în vreme
  ce alte 35.000 de persoane cu gusa nodulara sunt
  investigate, anual, în Laboratorul de Medicina
  Nucleara pentru a se preveni instalarea
  cancerului.

28
Evaluarea si alegerea locurilor de eliminare
definitiva a deseurilor

• Conditiile de securitate, de pret de
  cost si de mijloace tehnice sunt factori
  determinanti. Ingroparea deseurilor in zacaminte
  de sare pare sa constitue o metoda de viitor.
  Straturile poroase alternand cu straturile
  impermeabile dintr-o structura sinclina, capata
  un deosebit interes pentru eliminarea marilor
  cantitati de deseuri ce se vor produce in viitor.
• La ora actuala se folosesc in mod curent
  otelul inoxidabil si betonul.

29
(No Transcript)
30
Multumin !

• Bibliografie
• 1. Exarhu Mihai   "Masurarea unor parametri
  fizici ai mediului ", Editura Printech, 2005
• 2.http//europa.eu.int/comm/life/nature/index.htm
• http//www.europa.eu.int/comm/environment/nature/h
  abdir.htm