Διασπορά ραδιενεργών ρύπων στην ατμόσφαιρα μετά το πυρηνικό ατύχημα στην Fukushima

Transcript

1 Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικό Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Φυσική Περιβάλλοντος Διασπορά ραδιενεργών ρύπων στην ατμόσφαιρα μετά το πυρηνικό ατύχημα στην Fukushima Διπλωματική εργασία της Παναγιώτας Σεμερτζίδου Επιβλέπουσα καθηγήτρια: Αλεξάνδρα Ιωαννίδου Θεσσαλονίκη 2013

2

3 Στον παππού μου Αλέξανδρο & στην μητέρα μου Φεβρωνία.

4

5 Περίληψη Στην παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με τα επίπεδα συγκέντρωσης των ραδιενεργών ρύπων στον αέρα έπειτα από το πυρηνικό ατύχημα στη Fukushima. Τις ημέρες και του μήνες που ακολούθησαν μετά το ατύχημα στην Ιαπωνία, πλήθος επιστημονικών ομάδων ανά το κόσμο πραγματοποίησαν μετρήσεις της ραδιενέργειας περιβάλλοντος. Οι μετρήσεις αυτές, οι οποίες δημοσιεύθηκαν σε έγκυρα επιστημονικά περιοδικά, συγκεντρώθηκαν, καταγράφηκαν και παρουσιάζονται παρακάτω. Στόχος της εργασίας ήταν η καταγραφή των επιπέδων ραδιενέργειας σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και ο προσδιορισμός των διαδρομών που ακολούθησε το ραδιενεργό νέφος. Τα ραδιενεργά ισότοπα που επιλέξαμε για να καταλήξουμε στα συμπεράσματα μας ήταν το 133 Xe, το 134 Cs, το 137 Cs, το 131 I καθώς και το κοσμογενετικής προέλευσης 7 Be.

6 Abstract In this paper we dealt with the concentration levels of radioactive contaminants in the air after the nuclear accident in Fukushima. The days and months that followed the accident in Japan, numerous scientific groups around the world have made measurements of environmental radioactivity. These measurements, which were published in scientific journals, collected, recorded and presented below. Objective of this work was to evaluate the levels of radioactivity in different geographical locations and identify paths followed by the radioactive fallout. We have chosen five radioactive isotopes to come to our conclusions: 133 Xe, 134 Cs, 137 Cs, 131 I and 7 Be.

7 Σκοπός της εργασίας Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται τα δεδομένα από πενήντα πέντε δημοσιεύσεις, οι οποίες περιέχουν τις συγκεντρώσεις σε 82 διαφορετικές γεωγραφικές θέσεις, των κυριότερων ραδιενεργών ισοτόπων ( 133 Xe, περιβάλλον έπειτα από ένα πυρηνικό ατύχημα. 134 Cs, 137 Cs, 131 I ) που εκλύονται στο Οι συγκεντρώσεις αυτές, που άλλοτε παρουσιάζονταν σε μορφή πινάκων και άλλοτε σε μορφή διαγραμμάτων, επεξεργάστηκαν, έτσι ώστε να μπορέσουμε να καταλήξουμε σε συμπεράσματα για την πορεία του ραδιενεργού νέφους. Η επεξεργασία των μετρήσεων έγινε ως εξής: για κάθε περιοχή μέτρησης δημιουργήθηκε ένα αρχείο το οποίο περιείχε τις συγκεντρώσεις των ραδιενεργών ισοτόπων όπως μετρήθηκαν, ανά ημέρα. Για όλα τα αρχεία χρησιμοποιήσαμε ως ημέρα έναρξης των μετρήσεων την 12/03/2011(ημέρα έναρξης έκλυση ραδιενέργειας από το πυρηνικό εργοστάσιο) και ως ημέρα λήξης των μετρήσεων την 25/04/2011(ημερομηνία στην οποία τα επίπεδα συγκέντρωσης των υπό μελέτη ραδιενεργών ισοτόπων έχουν πέσει κάτω από το όριο ανίχνευσης). Αυτό το χρονικό διάστημα των σαράντα πέντε ημερών, το χωρίσαμε σε επτά διαφορετικές χρονικές περιόδους. Πιο συγκεκριμένα, επιλέξαμε η πρώτη και η τελευταία περίοδος να αποτελείται από δέκα ημέρες και οι υπόλοιπες πέντε χρονικές περίοδοι να περιέχουν μετρήσεις πέντε ημερών. Αυτό έγινε γιατί κατά τις πρώτες ημέρες του ατυχήματος οι αέριες μάζες κινήθηκαν πάνω από τον ωκεανό όπου δεν υπάρχουν σταθμοί ανίχνευσης ραδιενεργών ισοτόπων. Από την στιγμή που οι αέριες μάζες έφτασαν στην ξηρά μικρύναμε το βήμα των ημερών. Το τελευταίο χρονικό διάστημα επιλέχθηκε και αυτό να περιέχει δέκα ημέρες διότι τα ισότοπα δεν ήταν πλέον ανιχνεύσιμα σε αρκετές περιοχές. Ένας επιπλέον παράγοντας που συντέλεσε στην επιλογή αυτών των χρονικών διαστημάτων ήταν το γεγονός ότι γνωρίζαμε εκ των προτέρων ότι στην Ευρώπη υπήρχαν δύο κύρια μέγιστα συγκεντρώσεων των ραδιενεργών ισοτόπων στις 30-31/3/2011 και στις 4-5/4/2011 και θέλαμε να παρατηρήσουμε πως αυτά τα μέγιστα μετατοπίζονταν χρονικά και χωρικά στην Ευρωπαϊκή ήπειρο.

8 Για κάθε χρονική περίοδο υπολογίσαμε τη μέση και μέγιστη τιμή των συγκεντρώσεων των ραδιενεργών ισοτόπων και την παρουσιάσαμε σε διαγράμματα συγκέντρωσης- γεωγραφικού μήκους.

9 Περιεχόμενα 1 Περιεχόμενα Κεφάλαιο 1 ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Εισαγωγή Ιστορική αναδρομή ραδιενέργειας Δομή του πυρήνα Αποδιέγερση του πυρήνα Ραδιενεργές διασπάσεις Ρυθμός ραδιενεργών διασπάσεων Ενεργότητα-Μονάδες μέτρησης.13 Κεφάλαιο 2 ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 2.1 Εξωτερικές πηγές Εσωτερικές πηγές Ανθρωπογενείς πηγές Φυσική και τεχνητή ραδιενέργεια...23 Κεφάλαιο 3 ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ 3.1 Γενικά Ανίχνευση ακτινοβολιών Ανιχνευτές γερμανίου Χαρακτηριστικά ανιχνευτών...28 Κεφάλαιο 4 ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΕΣ, ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΑΤΥΧΗΜΑΤΑ 4.1 Πυρηνικοί Αντιδραστήρες Ηλεκτροπαραγωγής Τύποι πυρηνικών αντιδραστήρων...35

10 Περιεχόμενα Πυρηνικά ατυχήματα Πυρηνικό ατύχημα στο Τσερνομπίλ Πυρηνικό ατύχημα στο Three Mile Island Πυρηνικό ατύχημα στο Κοζλοντούι 46 Κεφάλαιο 5 ΠΥΡΗΝΙΚΟ ΑΤΥΧΗΜΑ FUKUSHIMA..49 Κεφάλαιο 6 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 6.1 Εισαγωγή Παρουσίαση πειραματικών μετρήσεων.56 Κεφάλαιο 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ- ΣΧΟΛΙΑ- ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 7.1 Διαγράμματα μέσων τιμών Διαγράμματα μέγιστων τιμών Προβλέψεις και προσομοιώσεις για την πορεία του ραδιενεργού νέφους Συμπεράσματα..118 Βιβλιογραφία 120

11 Κεφάλαιο 1 3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Εισαγωγή Ραδιενέργεια είναι το φαινόμενο της εκπομπής σωματιδίων ή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τους πυρήνες ορισμένων χημικών στοιχείων, που ονομάζονται ραδιενεργά στοιχεία. Από τα περίπου 2500 νουκλίδια που είναι γνωστά στην επιστήμη, λιγότερα από 300 είναι ραδιενεργά. Τα άτομα των ραδιενεργών στοιχείων φέρουν ασταθείς πυρήνες. Τούτο σημαίνει πως αυτοί οι πυρήνες μπορούν να διασπασθούν αυθόρμητα, απελευθερώνοντας ακτινοβολία. Η ακτινοβολία συνίσταται σε σωματίδια άλφα (ή ακτίνες α), σωματίδια βήτα (ή ακτίνες β) και τέλος ακτινοβολία γάμμα (ή ακτίνες γ). Ο διαχωρισμός των διαφόρων ειδών ραδιενέργειας μπορεί να γίνει με χρήση ενός μαγνητικού πεδίου, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.1. Σχ. 1.1: Ο διαχωρισμός της ακτινοβολίας μιας ραδιενεργού πηγής με χρήση μαγνητικού πεδίου. Ο πυρήνας του ατόμου του ραδιενεργού στοιχείου εκπέμποντας ακτίνες α ή β μεταστοιχειώνεται, δηλαδή υφίσταται αλλαγή στον ατομικό του αριθμό, οπότε ο πυρήνας που εξέπεμψε το σωματίδιο άλφα ή βήτα, μετατρέπεται σε πυρήνα κάποιου άλλου χημικού στοιχείου.

12 Εισαγωγή στη ραδιενέργεια Ιστορική αναδρομή ραδιενέργειας Το φαινόμενο της Ραδιενέργειας παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον γάλλο φυσικό Ανρί Μπεκερέλ το 1896, όταν πρόσεξε πως το θειϊκό κάλιο-ουρανίλιο εκπέμπει συνεχώς ακτινοβολία που μοιάζει με τις ακτίνες Χ και προσβάλλει τη φωτογραφική πλάκα. Τις ίδιες ακτίνες, που αρχικά ονομάσθηκαν "ακτίνες Μπεκερέλ" ή "ακτίνες ουρανίου", εκπέμπουν και άλλες ενώσεις του ουρανίου. Το φαινόμενο αυτό της αυθόρμητης εκπομπής ενέργειας χωρίς εξωτερικό αίτιο ήρθε και τάραξε τις τότε κρατούσες αντιλήψεις στη φυσική διότι φαινομενικά ερχόταν σε αντίθεση με το θεμελιώδες αξίωμα της διατήρησης της ενέργειας. Αργότερα όμως, με τη συστηματική μελέτη του φαινομένου διαπιστώθηκε πως δεν συνέβαινε κάτι τέτοιο. Το 1898 το ζεύγος Κιουρί (Πιέρ Κιουρί και Μαρία Σκλοντόφσκα) απομόνωσαν το χημικό στοιχείο ράδιο -που είναι ραδιενεργό σε μεγαλύτερο βαθμό από το ουράνιο- καθώς και άλλες ουσίες εκμεταλλευόμενοι την ιδιότητα των εκπεμπομένων ακτίνων να καθιστούν αγώγιμο τον αέρα. Έτσι με την μέτρηση της ραδιενέργειας κατάφεραν να καταδείξουν πως ο πισσουρανίτης και κάποια άλλα ορυκτά, παρουσιάζουν περισσότερη ραδιενέργεια από το καθαρό μέταλλο ουράνιο, που λαμβάνεται μετά από κατεργασία αυτού του ορυκτού. Έτσι, το ζεύγος Κιουρί κατάφερε να απομονώσει το στοιχείο πολώνιο, (όνομα που δόθηκε από τη Μαρία Κιουρί προς τιμή της πατρίδας της), το οποίο χημικά συγγενεύει με το Βισμούθιο. Στη συνέχεια, το ζεύγος με τη συνεργασία του Μπεμόντ, πέτυχε την απομόνωση μετά από συστηματικές ανακρυσταλλώσεις μιας δεύτερης ουσίας, λίαν εντόνως ραδιενεργού του ραδίου, η οποία συγγενεύει προς το Βάριο και που απομονώθηκε υπό μορφή χλωριούχου και βρωμιούχου άλατος. Αργότερα, ο Ντεμπιέρν απομόνωσε από τον πισσουρανίτη και τρίτη ραδιενεργή ουσία που την ονόμασε ακτίνιο το οποίο συγγενεύει με το Θόριο. Τις ακτινοβολίες εκ των ενώσεων του θορίου μελέτησε επισταμένα ο βαρόνος Έρνεστ Ράδερφορντ. Το 1902 οι Ράδερφορντ και Σόντυ αντελήφθησαν τελικά ότι η πηγή της εκπεμπόμενης ενέργειας είναι η μερική διάσπαση των ατόμων, κατά την οποία εκσφενδονίζεται τεμάχιο του πυρήνα τους με μεγάλη ταχύτητα, μεταστοιχειούμενο σε άλλο άτομο.

13 Κεφάλαιο 1 5 Σήμερα, εκτός των ραδιενεργών ουσιών που απαντώνται στη φύση, κατορθώθηκε και η τεχνητή παρασκευή ραδιενεργών στοιχείων με συνέπεια να διακρίνουμε τη ραδιενέργεια σε φυσική και σε τεχνητή. Η αυτόματη διάσπαση αναφέρεται ως φυσική ραδιενέργεια, ενώ η διάσπαση μετά από βομβαρδισμό αναφέρεται ως τεχνητή ραδιενέργεια, η οποία προέρχεται από τεχνητά παρασκευασμένα ραδιοϊσότοπα. (Wikipaidia) 1.3 Δομή του πυρήνα Σύσταση πυρήνων: Κάθε πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια (p) και νετρόνια (n). Ο αριθμός των πρωτονίων, Ζ, λέγεται ατομικός αριθμός και ο αριθμός πρωτονίων και νετρονίων μαζί, Α (=Ζ+Ν), λέγεται μαζικός αριθμός. Το κάθε στοιχείο συνήθως συμβολίζεται με το σύμβολο A Z X, όπου Χ το σύμβολο του στοιχείου. Το πρωτόνιο είναι σωματίδιο φορτισμένο θετικά με το κβάντο του ηλεκτρικού φορτίου, δηλαδή με φορτίο ίσο και αντίθετο με το φορτίο του αρνητικού ηλεκτρονίου. Η μάζα του πρωτονίου είναι 1836 περίπου φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου. Το νετρόνιο είναι σωματίδιο ηλεκτρικά ουδέτερο, η μάζα του είναι κατά τι μεγαλύτερη (πρακτικά ίση) με τη μάζα του πρωτονίου. Το νετρόνιο δεν επιβιώνει για πολύ έξω από τον πυρήνα, είναι ασταθές σωματίδιο, διασπάται σε ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Η μέση διάρκεια ζωής του ελευθέρου νετρονίου είναι της τάξης των 10 min. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια κρατούνται δέσμια στον πυρήνα υπό την επίδραση της ισχυρής πυρηνικής δύναμης, η οποία δρα μεταξύ όλων των πυρηνικών σωματιδίων (p και n), υπερνικώντας την απωστική δύναμη Coulomb μεταξύ των πρωτονίων. Η δύναμη αυτή είναι πολύ ισχυρή αλλά με πολύ μικρή εμβέλεια (1-2 fm). Ισότοπα λέμε τα στοιχεία με τον ίδιο ατομικό αριθμό αλλά διαφορετικό μαζικό (δηλαδή διαφορετικό αριθμό νετρονίων). Έχουν ίδιες χημικές ιδιότητες άρα και ίδιο σύμβολο. Αν σε ένα στοιχείο αλλάξει ο ατομικός αριθμός Ζ, τότε αλλάζει και το ίδιο το στοιχείο (μεταστοιχείωση).(σχήμα 1.2)

14 Εισαγωγή στη ραδιενέργεια 6 Σχ Τα ισότοπα του υδρογόνου: Η 1 (κοινό υδρογόνο με ένα πρωτόνιο στον πυρήνα) και Η (βαρύ υδρογόνο, με ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο στον πυρήνα). Ατομική μάζα: Στην κλίμακα του ατόμου είναι λογικό να χρησιμοποιείται αντίστοιχα μικρή μονάδα μάζας και η προφανής επιλογή είναι η μάζα ενός νουκλεονίου. Όμως η μάζα ενός νουκλεονίου διαφέρει κατά τι από πυρήνα σε πυρήνα, είναι συνάρτηση του μαζικού αριθμού Α. Ετσι στη φυσική κλίμακα, μονάδα ατομικής μάζας ορίζεται το 1/12 της μάζας του ισοτόπου του άνθρακα 12 C. 1u=1/12 της μάζας του άνθρακα 12 C=1,660438*10-24 gr Από τη σχέση Ε = mc 2 ισοδυναμίας μάζας ενέργειας προκύπτει: 1u=931,478 MeV. Παλαιότερα αντί του u (unit) χρησιμοποιούταν το σύμβολο amu (atomic mass unit). Στη φύση τα περισσότερα στοιχεία βρίσκονται ως μίγματα ισοτόπων σε ορισμένη αναλογία. Έτσι, οι ατομικές μάζες που δίνονται στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, μετρημένες με χημικές μεθόδους, είναι μέσες τιμές των ατομικών μαζών των ισοτόπων του στοιχείου. Μέγεθος πυρήνων: Το μέγεθος των πυρήνων μπορεί να προσδιοριστεί προσεγγιστικά μέσω κρούσεων ταχέων σωματιδίων με τους πυρήνες. Έχει βρεθεί ότι οι

15 Κεφάλαιο 1 7 πυρήνες είναι συνήθως σφαιρικοί, με ακτίνα, r, της τάξης των μερικών φεμτομέτρων, ή φέρμι (fm). Συγκεκριμένα, r=r 0 A 1/3, με r 0 =1,2 fm. Σταθερότητα πυρήνων: Για μικρούς πυρήνες (μικρό Ζ) σταθερότεροι πυρήνες είναι εκείνοι με Ζ=Ν (ίσο αριθμό p και n). Πηγαίνοντας σε μεγαλύτερους πυρήνες, ευνοούνται από άποψη σταθερότητας οι πυρήνες με περισσότερα νετρόνια από πρωτόνια. Αυτό γιατί χρειάζεται η ισχυρή πυρηνική δύναμη (μικρής εμβέλειας, δρα μεταξύ όλων των σωματιδίων) να υπερνικήσει τη μεγάλης εμβέλειας δύναμη Coulomb μεταξύ των πρωτονίων. Πηγαίνοντας σε Ζ>83 δεν υπάρχουν πια σταθεροί πυρήνες. Στο σχήμα 1.3 δείχνεται η σχέση μεταξύ αριθμού πρωτονίων και νετρονίων για τους σταθερούς πυρήνες. Αξιοσημείωτο είναι ότι οι περισσότεροι σταθεροί πυρήνες έχουν Ζ ή Ν άρτιο και ότι πυρήνες με Ζ ή Ν έναν από τους αριθμούς 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 (μαγικοί αριθμοί) είναι εξωτερικά σταθεροί. (Μαρία Καφεσάκη) Σχ. 1.3: Η σχέση αριθμού πρωτονίων και νετρονίων για τους σταθερούς πυρήνες (πράσινη στικτή γραμμή). 1.4 Αποδιέγερση του πυρήνα Αν ωστόσο, ο πυρήνας ενός στοιχείου είναι υπερβολικά μεγάλος (Α>209 ή Ζ>83) οι απωστικές ηλεκτρικές δυνάμεις υπερισχύουν των ελκτικών πυρηνικών δυνάμεων και ο πυρήνας διασπάται. Ο ασταθής πυρήνας που διασπάται ονομάζεται μητρικός ενώ ο πυρήνας που προκύπτει είναι ο θυγατρικός πυρήνας. Ένα ραδιενεργό στοιχείο μεταστοιχειώνεται με εκπομπή α ή β ακτινοβολίας που σχεδόν πάντα συνοδεύεται και από

16 Εισαγωγή στη ραδιενέργεια 8 εκπομπή ακτινοβολίας γ. Στην α-διάσπαση, ο θυγατρικός πυρήνας έχει μαζικό αριθμό κατά 4 μονάδες μικρότερο και ατομικό αριθμό κατά 2 μονάδες μικρότερο. Στη β ακτινοβολία ο ατομικός αριθμός στο θυγατρικό πυρήνα αλλάζει κατά 1 μονάδα σε σχέση με το μητρικό, ενώ ο μαζικός αριθμός παραμένει αμετάβλητος. Στη γ ακτινοβολία μαζικός και ατομικός αριθμός δε μεταβάλλονται. Όταν ένας ραδιενεργός πυρήνας διασπάται, ο θυγατρικός πυρήνας μπορεί να είναι και αυτός ασταθής, οπότε συμβαίνει μια σειρά διαδοχικών διασπάσεων μέχρις ότου επιτευχθεί ένας σταθερός σχηματισμός. 1.5 Ραδιενεργές διασπάσεις Διάσπαση άλφα ονομάζεται η μεταστοιχείωση ενός πυρήνα όταν αυτός εκπέμπει ένα σωματίδιο α, δηλαδή έναν πυρήνα. Η αντίδραση η οποία γίνεται, δηλαδή η μεταστοιχείωση ενός πυρήνα (του στοιχείου Χ) με ατομικό αριθμό Ζ και μαζικό αριθμό Α σε έναν άλλο πυρήνα (του στοιχείου Y) εκπέμποντας ένα σωμάτιο α, γράφεται συμβολικά ως εξής: Το Q είναι η ενέργεια της αντίδρασης. Είναι προφανές ότι για να είναι δυνατό να γίνει αυθόρμητα μία τέτοια αντίδραση πρέπει Q>0, να είναι δηλαδή εξώθερμη. Τυπικό παράδειγμα μία αντίδρασης διασπάσεως α είναι η (σχήμα 1.4): Σχ Σχηματική αναπαράσταση άλφα διάσπασης.

17 Κεφάλαιο 1 9 Διάσπαση βήτα είναι μία πυρηνική αντίδραση η οποία γίνεται με την ασθενή αλληλεπίδραση και κατά την οποία ένας ατομικός πυρήνας μεταστοιχειώνεται σε έναν άλλο ή με αυξημένο κατά ένα τον ατομικό αριθμό ( ) και εκπέμποντας ένα σωμάτιο β -, δηλαδή ένα ηλεκτρόνιο (e - ), οπότε και η διάσπαση παίρνει το ειδικότερο όνομα διάσπαση β - ή με μειωμένο κατά ένα τον ατομικό αριθμό ( ) και εκπέμποντας ένα σωμάτιο β +, δηλαδή ένα ποζιτρόνιο (e + ), οπότε και η διάσπαση παίρνει το ειδικότερο όνομα διάσπαση β +. Εκτός από αυτές τις βασικές διασπάσεις υπάρχουν και αυτές της διάσπασης ββ στην οποία γίνεται εκπομπή δύο σωματίων β ταυτόχρονα και της σύλληψης e - στην οποία γίνεται σύλληψη ενός τροχιακού ηλεκτρονίου. Σε όλες αυτές τις αντιδράσεις ο μαζικός αριθμός του πυρήνα παραμένει σταθερός (σχήμα 1.5). Σχ Σχηματική αναπαράσταση βήτα διάσπασης. Εκπομπή σωματιδίου β-: πρόκειται για ηλεκτρόνιο που εκπέμπεται από τον πυρήνα, κατά τη μετατροπή ενός νετρονίου του πυρήνα σε πρωτόνιο. Ο ατομικός αριθμός του θυγατρικού πυρήνα είναι αυξημένος κατά 1, σε σχέση με αυτόν του μητρικού (άρα είναι διαφορετικό χημικό στοιχείο από το μητρικό) και ο μαζικός αριθμός του παραμένει αναλλοίωτος. Η εκπομπή β- συνοδεύεται από εκπομπή ενός αντινετρίνου.(σχήμα 1.6)

18 Εισαγωγή στη ραδιενέργεια 10 Σχ Ο πυρήνας 27 Co 60 (ισότοπο του Κοβαλτίου), με την εκπομπή σωματιδίου β - δίνει θυγατρικό πυρήνα 28 Ni 60 (ισότοπο του Νικελίου). Η εκπομπή β - συνοδεύεται από εκπομπή ενός αντινετρίνου. Οι ατομικοί αριθμοί είναι: του μητρικού 27και του θυγατρικού 28. Εκπομπή ποζιτρονίου β+: το ποζιτρόνιο έχει μάζα ίση με αυτήν του ηλεκτρονίου και ηλεκτρικό φορτίο +e, όπου e είναι το φορτίο του ηλεκτρονίου. Εκπέμπεται κατά τη μετατροπή ενός πρωτονίου του πυρήνα σε νετρόνιο, με ταυτόχρονη εκπομπή ενός νετρίνου. Ο ατομικός αριθμός του θυγατρικού πυρήνα είναι μειωμένος κατά 1, σε σχέση με αυτόν του μητρικού (άρα είναι διαφορετικό χημικό στοιχείο από το μητρικό) και ο μαζικός αριθμός του παραμένει αναλλοίωτος. Η εκπομπή β- συνοδεύεται από εκπομπή ενός νετρίνου. (Σχήμα 1.7)

19 Κεφάλαιο 1 11 Σχ Ο πυρήνας του 11 Na 22 (ισότοπο του Νατρίου) εκπέμποντας σωματίδιο β + δίνει θυγατρικό πυρήνα 10 Ne 22 (ισότοπο του Νέου). O ατομικός αριθμός του θυγατρικού είναι 11-1=10. Ακτινοβολία γ: κατά τη μετάβαση ενός πυρήνα από κάποια ενεργειακή στάθμη διέγερσης σε κάποια άλλη χαμηλότερη, εκπέμπεται ένα φωτόνιο ενέργειας ίσης με τη διαφορά των δύο σταθμών (0,1 ως 10 MeV περίπου). Αυτή η μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ονομάζεται ακτινοβολία γ. Σημειώνεται ότι η ενέργεια των φωτονίων γάμμα, που εκπέμπονται από τον πυρήνα, είναι εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από την ενέργεια των ακτινών Χ, που εκπέμπονται από το άτομο κατά την μετάπτωση ηλεκτρονίων από υψηλότερη σε χαμηλότερη στάθμη. Το ίδιο ισχύει και για την ενέργεια και των άλλων σωματιδίων που εκπέμπονται από τον πυρήνα.(σχήμα 1.8) Σχ Ο πυρήνας 28 Ni 60, προϊόν της διάσπασης β - του 27 Co 60, αποδιεγείρεται εκπέμποντας ακτινοβολία γ. 1.6 Ρυθμός ραδιενεργών διασπάσεων Το φαινόμενο της ραδιενεργού διάσπασης είναι στοχαστικό, όπως εξάλλου όλα τα ατομικά και πυρηνικά φαινόμενα. Για ένα και μόνο ασταθή πυρήνα δεν μπορούμε να πούμε «πότε» θα διασπαστεί. Το μόνο που μπορούμε να προσδιορίσουμε είναι η πιθανότητα διάσπασης. Έχει διαπιστωθεί πειραματικά ότι η πιθανότητα διάσπασης ενός ραδιενεργού πυρήνα στο μικρό χρονικό διάστημα από t σε t + dt είναι χαρακτηριστική του είδους του πυρήνα και ανεξάρτητη της προηγούμενης ζωής του. Έτσι, για ένα μεγάλο πλήθος Ν ορισμένου είδους πυρήνων, ο ρυθμός διασπάσεων dn/dt είναι ανάλογος του αριθμού Ν(t) των μητρικών πυρήνων που επιβιώνουν τη χρονική στιγμή t. dn = λ Ndt ή, (1)

20 Εισαγωγή στη ραδιενέργεια 12 όπου η σταθερά αναλογίας λ, είναι χαρακτηριστική του είδους των ραδιενεργών πυρήνων, ονομάζεται σταθερά διάσπασης και έχει διαστάσεις (χρόνος) -1. Το αρνητικό πρόσημο στην παραπάνω εξίσωση μπαίνει γιατί: με κάθε διάσπαση καταστρέφεται ένας μητρικός πυρήνας και παράγεται ένας θυγατρικός, η μεταβολή dn των μητρικών πυρήνων είναι λοιπόν αρνητική. Αυτή η εξίσωση εκφράζει το θεμελιώδη νόμο των ραδιενεργών διασπάσεων και επιβεβαιώνεται από όλες τις πειραματικές μετρήσεις. Ολοκληρώνοντας την βρίσκουμε ότι: Ν(t)=N 0 e -λt, (2) όπου Ν είναι ο αριθμός των μητρικών πυρήνων τη στιγμή t = 0 και N(t) ο αριθμός των o μητρικών πυρήνων που επιβιώνουν μέχρι τη στιγμή t. Έτσι, η πιθανότητα Ν(t)/N 0 επιβίωσης ενός πυρήνα επί χρόνο t είναι ίση με e -λt. Αν ένας πυρήνας ζει τη στιγμή t, η πιθανότητα να διασπαστεί στο διάστημα από t σε t + dt είναι (*). H σταθερά λ δίνει την ανά μονάδα χρόνου πιθανότητα διάσπασης. Η πιθανότητα p(t) dt να επιβιώσει ο πυρήνας επί χρόνο t και να διασπαστεί στο διάστημα από t σε t + dt είναι λοιπόν: p(t)dt=λ e -λt dt (3) Επειδή δεν μπορούμε να προβλέψουμε πότε θα διασπαστεί ένας πυρήνας, θα υπολογίσουμε τη μέση ζωή τ των πυρήνων ορισμένου είδους. Από τον ορισμό της μέσης τιμής έχουμε ότι:, (4) Συνδυάζοντας τις δύο παραπάνω σχέσεις (3), (4) μπορούμε να καταλήξουμε: τ Χρόνος ημιζωής t 1/2 Ο χρόνος υποδιπλασιασμού (ή και χρόνος ημιζωής t ) ορίζεται ως ο χρόνος που 1/2 χρειάζεται για να διασπαστούν μισοί από τους αρχικούς μητρικούς πυρήνες. Από την (2) προκύπτει ότι: (5)

21 Κεφάλαιο Ενεργότητα-Μονάδες μέτρησης Ενεργότητα μιας ποσότητας υλικού ονομάζεται ο συνολικός αριθμός διασπάσεων κάθε είδους που συμβαίνουν στην ποσότητα αυτή ανά μονάδα χρόνου. Αν μια ποσότητα υλικού περιέχει ένα μόνο είδος ραδιενεργών πυρήνων και Ν(t) είναι ο συνολικός αριθμός των πυρήνων αυτών, τότε η ενεργότητα Α της ποσότητας είναι Α είναι ίση με - dn/dt και από τις (1) και (2) προκύπτει:, (6) Όπου A 0 A(0) και λ η συνολική σταθερά διάσπασης. Η ενεργότητα μιας ποσότητας υλικών είναι προφανώς συνάρτηση του χρόνου όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα Σχ.1. 9 : Η ενεργότητα Α μειώνεται με το χρόνο t, υποδιπλασιάζεται σε διάστημα ενός χρόνου ημιζωής t. 1/2 Αν η ποσότητα υλικού περιέχει περισσότερα από ένα είδη ραδιενεργών πυρήνων, η ενεργότητα της ποσότητας αυτής είναι το άθροισμα των ενεργοτήτων όλων των ραδιενεργών πυρήνων που περιέχονται σε αυτήν. Η σύγχρονη μονάδα ενεργότητας στο σύστημα μονάδων SI είναι το Becquerel (σύμβολο Bq) που ορίζεται: 1 Bq=1 διάσπαση /sec. Το Βq είναι προφανώς μικρή μονάδα και γι αυτό χρησιμοποιούνται πολλαπλάσια του, όπως το kbq = 10 3 Bq, το MBq = 10 6 Bq και το TBq = Bq. Παλαιότερη μονάδα ενεργότητας, η οποία όμως συνεχίζει να χρησιμοποιείται, είναι το Curie (σύμβολο Ci). 1 Ci=3,7*10-10 διασπάσεις /sec=3,7*10-10 Bq.

22 Εισαγωγή στη ραδιενέργεια 14 Το Ci είναι προφανώς μεγάλη μονάδα και γι αυτό χρησιμοποιούνται τα υποπολλαπλάσιά του : 1mCi = 10-3 Ci και 1μCi= 10-6 Ci. Η ενεργότητα μιας ποσότητας υλικού εκφρασμένη σε Ci ή Bq δίνει το συνολικό ρυθμό διασπάσεων, δεν περιέχει όμως καμιά πληροφορία σχετικά με το είδος ακτινοβολιών που εκπέμπονται ή τις πιθανές βιολογικές, ή άλλες, επιπτώσεις. (R. Serway et al., 2004)

23 Κεφάλαιο 2 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Οι πηγές ραδιενέργειας στο περιβάλλον είναι αφενός μεν φυσικές, αφετέρου δε ανθρωπογενείς, προϊόντα της ανθρώπινης τεχνολογίας. Το φυσικό περιβάλλον του ανθρώπου ήταν ανέκαθεν, και εξακολουθεί να είναι, περιβάλλον ραδιενεργού ακτινοβολίας. Η φυσική αυτή ακτινοβολία έχει προέλευση αφενός μεν κοσμική (η γη βομβαρδίζεται συνέχεια με ιοντίζοντα σωματίδια από το διάστημα), αφ' ετέρου δε γήινη (ραδιενεργά ισότοπα στο φλοιό της Γης). Οι δραστηριότητες του ανθρώπου αύξησαν τη ραδιενεργό ακτινοβολία που δέχεται από το περιβάλλον, ήδη με την κατασκευή της κατοικίας με υλικά από τη γη, όπως η λάσπη και η πέτρα. Οι πηγές ραδιενέργειας διακρίνονται σε εξωτερικές και εσωτερικές. Εξωτερικές πηγές ονομάζονται οι πηγές ακτινοβολίας που βρίσκονται έξω από το σώμα του ανθρώπου. Τέτοιες είναι η κοσμική ακτινοβολία και τα ραδιενεργά ισότοπα στην επιφάνεια της γης, στα οικοδομικά υλικά και στον αέρα. Οι εσωτερικές ως προς το σώμα πηγές είναι ραδιενεργές ουσίες, που καταλήγουν στο εσωτερικό του σώματος με την αναπνοή και τη διατροφή. 2.1 Εξωτερικές πηγές Οι εξωτερικές πηγές της φυσικής ραδιενέργειας είναι η κοσμική και η γήινη: (i) κοσμική ακτινοβολία Τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας βομβαρδίζονται με ιοντίζοντα σωματίδια, από το διάστημα και τον ήλιο. Από αυτά, το 79% περίπου είναι πρωτόνια, το 20% σωματίδια α και το υπόλοιπο 1% είναι ιόντα βαρέων ατόμων. Ελάχιστα από αυτά φθάνουν στην επιφάνεια της γης. Καθώς εισέρχονται στην ατμόσφαιρα αλληλεπιδρούν με το οξυγόνο και το άζωτο στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και παράγεται έτσι δευτερογενής ακτινοβολία από ακτίνες γ, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τμήμα αυτής της δευτερογενούς ακτινοβολίας καταλήγει στην επιφάνεια της γης, ενώ το υπόλοιπο απορροφάται στην ατμόσφαιρα, η οποία συνιστά φυσική θωράκιση για την επιφάνεια της γης.

24 Ραδιενέργεια Περιβάλλοντος 16 Η κοσμική ακτινοβολία αυξάνεται με την αύξηση του υψομέτρου από την επιφάνεια της γης. Είναι επίσης συνάρτηση του γεωμαγνητικού πλάτους, που συμπίπτει περίπου με το γεωγραφικό πλάτος. Είναι κατά 15% περίπου μεγαλύτερη κοντά στους πόλους απ' ό,τι στον ισημερινό. Και αυτό διότι το μαγνητικό πεδίο της γης εκτρέπει τα φορτισμένα σωματίδια προς τους πόλους, καθώς αυτά ταξιδεύουν προς την επιφάνεια της γης. Ένα ραδιενεργό ισότοπο με κοσμογενετική προέλευση που παράγεται και υφίσταται αενάως στην ατμόσφαιρα είναι το 7 Βe, το οποίο παράγεται με την αλληλεπίδραση της πρωτονικής και νετρονικής συνιστώσα της κοσμικής ακτινοβολίας με τα εξής στοιχεία της ατμόσφαιρας: του άνθρακα 12 του διοξειδίου του άνθρακα, του αζώτου 14 και του οξυγόνου 16 σύμφωνα με τις αντιδράσεις θρυμματισμού: 12 C+ 1 p 12 C+ 1 n 14 N+ 1 p 14 N+ 1 n 16 O+ 1 p 16 O+ 1 n 7 Be+ 6 Li 7 Be+ 6 He 7 Be+ 2 4 Li 7 Be+ 8 Li 7 Be+ 7 Li+ 3 He 7 Be+ 6 He+ 4 He Το 7 Be στην ατμόσφαιρα είναι σχετικά βραχύβιο ραδιενεργό ισότοπο με t 1/2 =53.28 days και τ=1/λ=77 days, η συγκέντρωση του στην τροπόσφαιρα είναι 12.5 mbq/m 3. Άλλα ραδιενεργά ισότοπα με κοσμογενετική προέλευση που παράγονται και ανιχνεύονται στην ατμόσφαιρα είναι τα: 22 Na, 32 P, 33 P, 35 S, 36 Cl, 38 Cl, 39 Cl, 32 Si, 37 Ar, 39 Ar και 81 Κr, εκ των οποίων άλλα είναι σχετικά βραχύβια και άλλα μακρόβια ραδιενεργά ισόρροπα. (ii) Ακτινοβολία από τη γη Τόσο στο φλοιό όσο και στην επιφάνεια της γης υπάρχουν φυσικά ραδιενεργά ισότοπα. Μολονότι σε μικρές αναλογίες (της τάξης μερικών ατόμων στο εκατομμύριο), ισότοπα του U-238, του Th-232 και των προϊόντων της διάσπασης τους υπάρχουν σχεδόν παντού στο φλοιό και την επιφάνεια της γης. Το ουράνιο βρίσκεται στη γη με τη μορφή UO και η πυκνότητά του διαφέρει σημαντικά από τόπο σε τόπο, με μέγιστη πυκνότητα 2 στα κοιτάσματα φυσικού ουρανίου όπου το UO είναι περίπου 0.1 μέχρι 0.5% της μάζας 2 του ορυκτού.

25 Κεφάλαιο 2 17 Τα ραδιενεργά ισότοπα στο φλοιό της γης εκπέμπουν ακτινοβολίες άλφα, βήτα και γάμμα. Δεδομένου όμως ότι τα σωματίδια άλφα και βήτα αδυνατούν να διέλθουν ακόμα και από σχετικά μικρά πάχη ύλης, το μέγιστο ποσοστό αυτών συγκρατείται από το ίδιο το έδαφος (ή το οικοδομικό υλικό) και τον αέρα και δεν φθάνει στο ανθρώπινο σώμα. Έτσι η μόνη αξιόλογη εξωτερική ακτινοβολία που δέχεται ο άνθρωπος από τη γη και τα οικοδομικά υλικά είναι η ακτινοβολία γάμμα. Τυπική τιμή δόσης από εξωτερική έκθεση από τη γη είναι 0,5 msv ανά έτος (περίπου 23% της μέσης ετήσιας δόσης) με τυπικό εύρος τιμών στις διάφορες γεωγραφικές περιοχές από 0,3 ως 0,6 msv ανά έτος. Είναι φανερό ότι το μέγεθος της ακτινοβολίας από τη γη εξαρτάται από τα ορυκτά που υπάρχουν κοντά στην επιφάνεια της γης και κυρίως από την συγκέντρωση ουρανίου σε κάθε θέση. Έτσι η δόση από τη γήινη ακτινοβολία στην πόλη Aberdeen της Σκωτίας είναι περίπου διπλάσια από αυτήν του Λονδίνου. Στη Νέα Υόρκη η δόση ακτινοβολίας γ από τη γη είναι περίπου 0,6 msv ανά έτος, ενώ στη Βραζιλία και την Ινδία, σε κατοικημένες επί αιώνες περιοχές με έδαφος πλούσιο σε Θόριο, η αντίστοιχη δόση είναι 20 msv ανά έτος. Κι αν στα προηγούμενα παραδείγματα οι αποστάσεις μεταξύ Σκωτίας, Λονδίνου κλπ θεωρούνται μεγάλες, στη Νέα Υόρκη οι κάτοικοι του Μανχάταν, που είναι χτισμένο πάνω σε βράχο πλούσιο σε ράδιο, παίρνουν εξωτερική δόση 15% περισσότερο από τους γείτονες τους που ζουν στο Μπρούκλιν. Η εξωτερική δόση στη Θεσσαλονίκη είναι περίπου διπλάσια, ενώ στις Σέρρες και την Ξάνθη περίπου τετραπλάσια από την εξωτερική δόση στην Αθήνα. Αυτό οφείλεται κυρίως στις διαφορετικές περιεκτικότητες σε ουράνιο των εδαφών των διαφόρων περιοχών. Υπάρχουν περιοχές της γης στις οποίες η δόση από φυσική ραδιενέργεια είναι εκατό ή και χίλιες φορές μεγαλύτερη από την παγκόσμια μέση τιμή και αυτό ουδεμία ανησυχία δικαιολογεί, δεδομένου ότι οι άνθρωποι έζησαν υγιώς στα περιβάλλοντα αυτά επί χιλιάδες χρόνια. 2.2 Εσωτερικές πηγές Σημαντική φυσική εσωτερική πηγή ραδιενέργειας είναι το ραδιενεργό φυσικό ισότοπο κάλιο-40 (Κ-40) που βρίσκεται στο φυσικό κάλιο σε ποσοστό 0,0118%. Τα φυτά αντλούν το απαραίτητο γι αυτά κάλιο από τη γη, τα ζώα από τα φυτά μέσω της τροφής και ο άνθρωπος από τη διατροφή. Το ποσό του καλίου στη γη δεν εξαρτάται σημαντικά από τη γεωγραφική θέση, άρα και η ποσότητα του Κ-40 στο ανθρώπινο σώμα δεν εξαρτάται σημαντικά από τον τόπο που ζει ο άνθρωπος.

26 Ραδιενέργεια Περιβάλλοντος 18 Σημαντική εσωτερική πηγή ραδιενέργειας αποτελούν ακόμα, το U-238 και προϊόντα της αλυσίδας διάσπασής του, καθώς και προϊόντα της αλυσίδας διάσπασης του Th-232. Στη σειρά διάσπασης του U-238 βρίσκεται το ραδιενεργό ισότοπο ράδιο-226 (Ra- 226). Τα ισότοπα αυτά εισέρχονται στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων μέσω της τροφικής αλυσίδας. Το ράδιο είναι χημικά παρόμοιο με το ασβέστιο με αποτέλεσμα να συσσωρεύεται στα οστά. Η συνολική ενεργότητα των φυσικών ραδιοϊσοτόπων που βρίσκονται στο εσωτερικό του ανθρώπινου σώματος είναι κατά μέσο όρο 277 Bq περίπου. Μακρόβια ραδιοϊσότοπα φυσικής προέλευσης που έχουν βρεθεί σε σώματα ανθρώπων, καθώς και η μετρηθείσα ενεργότητα τους στο σώμα παρουσιάζονται στον πίνακα 2.1. Το ανθρώπινο σώμα εκπέμπει ραδιενέργεια. Πίνακας 2.1 Ισότοπο Ενεργότητα στο σώμα (Bq) Ουράνιο-238 0,096 Ράδιο-226 0,450 Ράδιο-228 0,180 Μόλυβδος-210 2,200 Πολώνιο-210 0,740 Κάλιο ,0 Άνθρακας ,0 Τρίτιο 103,0 Ρουβίδιο ,0 Στρόντιο-90 11,00 Το Ra-226 με άλφα διάσπαση και χρόνο ημιζωής 1620 έτη παράγει το ραδιενεργό ισότοπο Rn-222 (ραδόνιο), που είναι αδρανές αέριο, άχρωμο και άγευστο. Έτσι, από τα υλικά που περιέχουν U-238 και τα θυγατρικά του νουκλίδια και βρίσκονται σε επαφή με την ατμόσφαιρα (π.χ. κοντά στην επιφάνεια της γης, σε οποιοδήποτε ορυχείο, στα δομικά υλικά του χτισμένου χώρου), διαφεύγει το αέριο ραδόνιο και διαχέεται στην ατμόσφαιρα. Τα θυγατρικά νουκλίδια του Rn-222 είναι στερεά στοιχεία και επικάθονται στα μικρά σωματίδια σκόνης και στα μικρά σταγονίδια υγρασίας που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Το ραδόνιο και τα θυγατρικά του νουκλίδια εισέρχονται στους πνεύμονες με την αναπνοή. Ένα μικρό μέρος του αερίου ραδονίου διαλύεται στο αίμα και διαχέεται σε ολόκληρο το σώμα. Ένα άλλο μέρος επιστρέφει στην ατμόσφαιρα με την εκπνοή. Το υπόλοιπο διασπάται και τα στερεά θυγατρικά του νουκλίδια επικάθονται στους πνεύμονες. Η βιολογική βλάβη των πνευμόνων προκαλείται κυρίως από τα σωματίδια α, που

27 Κεφάλαιο 2 19 εκπέμπουν τα στερεά θυγατρικά νουκλίδια του ραδονίου. Μεγάλες δόσεις από το ραδόνιο και τα θυγατρικά του είναι δυνατόν να προκαλέσουν καρκίνο των πνευμόνων. Η συγκέντρωση του ραδονίου στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ποσότητα ουρανίου στο έδαφος κάθε περιοχής. Ενδεικτική μέση τιμή της φυσικής συγκέντρωσης ραδονίου στην ατμόσφαιρα είναι 5 Bq ανά m 3 αέρα. Οι συγκεντρώσεις ραδονίου στην ατμόσφαιρα των υπαίθριων χώρων και οι αντίστοιχες δόσεις, θεωρούνται γενικά αμελητέες για την υγεία. Αντίστοιχα ισχύουν και για τα θυγατρικά νουκλίδια της σειράς του Th-232, στη σειρά διάσπασης του οποίου βρίσκεται το ραδιενεργό ισότοπο ράδιο-228. Το ράδιο-228 συγκεντρώνεται και αυτό στα οστά. Με α-διάσπαση παράγει το ραδιενεργό ραδόνιο-220, που είναι και αυτό αδρανές αέριο. Τα θυγατρικά του νουκλίδια είναι στερεά στοιχεία και διασπώνται με εκπομπή σωματιδίων α. Ως προς τη συγκέντρωσή του στην ατμόσφαιρα και τις συνέπειές της ισχύουν τα ίδια με το ραδόνιο-222. (A. Clouvas et al., 2001, J. Shapiro, 1990, Papastefanou) 2.3 Ανθρωπογενείς πηγές Ο κύριες ανθρωπογενείς πηγές ραδιενέργειας στο περιβάλλον είναι: οι πυρηνικές δοκιμές (ατομικές βόμβες), οι ιατρικές και βιομηχανικές εφαρμογές, τα συμβατικά καύσιμα, η πυρηνική βιομηχανία και τα δομικά υλικά. (α) Οι δοκιμές των πυρηνικών όπλων στην ατμόσφαιρα προκάλεσαν τη μεγαλύτερη ανθρωπογενή ραδιενεργό ρύπανση του περιβάλλοντος. Ρύπαναν την ατμόσφαιρα με προϊόντα της σχάσης, που επικάθησαν στα σωματίδια σκόνης και νερού που αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Τα πιο βαριά από αυτά τα σωματίδια εναποτέθηκαν στην επιφάνεια της γης στην περιοχή της πυρηνικής έκρηξης, ενώ τα ελαφρύτερα σωματίδια σκόνης και νερού παρέμειναν αιωρούμενα και με την πάροδο του χρόνου διαχύθηκαν στην ατμόσφαιρα όλης της γης, με αποτέλεσμα την αύξηση της ανά άτομο δόσης παγκοσμίως. Υπολογίζεται ότι από τις δοκιμές αυτές, από το πλουτώνιο που διέφυγε τη σχάση και από αντιδράσεις U-238 με νετρόνια των θερμοπυρηνικών εκρήξεων, προέκυψε παγκόσμια διασπορά 8 περίπου τόνων πλουτωvίoυ. Η ετήσια δόση από τις πηγές αυτές μειώνεται συνέχεια μετά τη συμφωνία απαγόρευσης των πυρηνικών εκρήξεων στην ατμόσφαιρα από τις ΗΠΑ, ΕΣΣΔ και Αγγλία

28 Ραδιενέργεια Περιβάλλοντος 20 το Υπολογίζεται ότι η σχετική ετήσια δόση ανά άτομο ήταν 0,13 msv το 1963, 0,067 msv το 1965 και 0,040 msv το Πυρηνικές δοκιμές στην ατμόσφαιρα μετά το 1963 έχουν κάνει η Γαλλία και η Κίνα, τα τελευταία χρόνια πυρηνικές δοκιμές κάνει και η Κορέα. (Όμως έχουν να γίνουν πυρηνικές δοκιμές στην ατμόσφαιρα από το 1980). (β) Τα συμβατικά καύσιμα: οι συμβατικοί ηλεκτροπαραγωγοί σταθμοί με καύσιμο γαιάνθρακες, ρυπαίνουν το περιβάλλον με ουράνιο, θόριο, ράδιο και ραδόνιο και αυτό διότι, ο γαιάνθρακας περιέχει μικρές ποσότητες ουρανίου, με αποτέλεσμα την έκλυση ραδιενεργών ισοτόπων με τα καυσαέρια και την τέφρα. Σε πολλά μέρη του κόσμου, όπως στην Ευρώπη και την Αμερική, το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε μεγάλη έκταση, τόσο στη βιομηχανία όσο και στην κατοικία. Το φυσικό αέριο περιέχει Rn-222 και έτσι σε μια κουζίνα που χρησιμοποιεί φυσικό αέριο και δεν έχει καλό εξαερισμό, η δόση μπορεί να είναι σημαντική. (γ) η πυρηνική βιομηχανία συμβάλλει στην αύξηση της ραδιενέργειας του περιβάλλοντος κατά την παραγωγή του πυρηνικού καυσίμου, κατά την λειτουργία του πυρηνικών σταθμών και τέλος με την παραγωγή και την διαχείριση των ραδιενεργών καταλοίπων. Τα ορυκτά από τα οποία εξορύσσεται το ουράνιο περιέχουν ουράνιο σε αναλογία 0.1 ως 0.5% κατά βάρος. Κατά την εξόρυξη του ορυκτού απελευθερώνονται μεγάλες ποσότητες αερίου ραδονίου. Τα αέρια αυτά αποτελούν σοβαρό κίνδυνο για την υγεία των μεταλλωρύχων και πρέπει να απομακρύνονται από τις στοές του υπόγειου ορυχείου με κατάλληλο εξαερισμό. Μετά την εξόρυξη, το ορυκτό μεταφέρεται στον «μύλο ουρανίου» όπου πρώτα τεμαχίζεται σε μικρά κομμάτια και στη συνέχεια αλέθεται και υποβάλλεται σε κατάλληλη χημική επεξεργασία για την αύξηση της συγκέντρωσης του ουρανίου, με διαχωρισμό του ουρανίου από το υπόλοιπο ορυκτό. Το τελικό προϊόν, που έχει κίτρινο χρώμα και ονομάζεται στην αγορά «κίτρινο-κέικ» περιέχει το ουράνιο σε αναλογία 70 ως 90%. Το υπόλοιπο μέρος του ορυκτού είναι άχρηστο κατάλοιπο και ονομάζεται «ουρά του ουρανίου». Σχεδόν όλο το Rn-226 και το μητρικό του Th-230, που είναι ραδιενεργά νουκλίδια της σειράς του U-238, παραμένουν στις ουρές. Δεδομένου του μικρού χρόνου ημιζωής (1600 έτη) του Ra-226, σε σχέση με το χρόνο ημιζωής του Th-230 (80000 έτη), ο ρυθμός παραγωγής του ραδονίου ελέγχεται από τη διάσπαση του Th-230. Θα παραμείνει λοιπόν σταθερός για πολλές χιλιάδες χρόνια. Είναι φανερό ότι υπάρχει πρόβλημα μακροπρόθεσμου ελέγχου των ουρών για την προστασία πολλών επομένων γενεών.

29 Κεφάλαιο 2 21 Μέχρι τώρα οι ουρές, μετά την αποξήρανση τους, καλύπτονται με χώμα πάχους 30 περίπου εκατοστών, το δε έδαφος σταθεροποιείται με τη φύτευση γρασιδιού. Αυτό περιορίζει την εκροή ραδονίου σε ανεκτά όρια. Είναι όμως προφανώς ανεπαρκές όχι μόνο μακροπρόθεσμα (οι ουρές πρέπει να φυλαχτούν για χιλιάδες χρόνια) αλλά ακόμα και βραχυπρόθεσμα, αφού μια δυνατή βροχή και μόνο μπορεί να παρασύρει μέρος της μάζας των ουρών. Αλλά και κατά την κανονική, ομαλή λειτουργία του αντιδραστήρα πραγματοποιούνται ελεγχόμενες υγρές και αέριες εκροές ραδιενεργών προϊόντων στο περιβάλλον. Οι κανονισμοί ακτινοπροστασίας και αδειοδότησης των πυρηνικών αντιδραστήρων επιβάλλουν τέτοιο σχεδιασμό και διαδικασίες λειτουργίας τους, ώστε οι εκροές ραδιενεργών προϊόντων στο περιβάλλον να μην προκαλούν στο ευρύ κοινό δόσεις μεγαλύτερες από τα προκαθορισμένα εθνικά όρια. Σύμφωνα με το UNSCEAR 2000 οι δόσεις, επιπλέον της φυσικής ραδιενέργειας, σε άτομα που ζουν κοντά σε πυρηνικούς σταθμούς είναι της τάξης των 0,001 msv ανά έτος, δηλαδή μικρές. Μεγάλο ατύχημα σε πυρηνικό αντιδραστήρα ενδέχεται να προκαλέσει σημαντική ρύπανση του περιβάλλοντος και σημαντικές δόσεις σε πληθυσμούς κυρίως στην περιοχή του ατυχήματος. Το ατύχημα στον αντιδραστήρα του Three Mile Island στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1979 προκάλεσε μικρές διαρροές ραδιενεργών προϊόντων στο περιβάλλον. Το ατύχημα του Chernobyl επέφερε εκτεταμένες διαρροές ραδιενεργών προϊόντων στο περιβάλλον και η διασπορά των ραδιενεργών προϊόντων ήταν μετρήσιμη στο μεγαλύτερο μέρος του Βορείου Ημισφαιρίου. Οι εκτιμήσεις δόσεων λόγω του ατυχήματος στις χώρες της Κεντρικής και Ανατολικής Ευρώπης (UNSCEAR 2000), για το πρώτο έτος μετά το ατύχημα είναι της τάξης των 0,3 ως 0,8 msv ανά έτος και άτομο, δηλαδή μικρότερες από τη μέση τιμή της δόσης από φυσική ραδιενέργεια και μικρότερες από το ετήσιο όριο (1 msv) δόσης, επιπλέον της φυσικής. Βεβαίως οι δόσεις και οι συνέπειες για την υγεία των κατοίκων της περιοχής του ατυχήματος υπήρξαν σοβαρές. Κατά τη λειτουργία του αντιδραστήρα παράγονται τα ραδιενεργά προϊόντα της σχάσης, τα οποία είναι άχρηστα ραδιενεργά κατάλοιπα. (δ) ιατρικές εφαρμογές: από τις τεχνολογικές πηγές, τη σημαντικότερη μέση δόση ανά άτομο παρέχουν οι ακτινογραφίες στην ιατρική και την οδοντιατρική. Η δόση από μία ακτινογραφία θώρακος είναι περίπου 0,14 msv και από μία ακτινογραφία οδόντων περίπου 0,02 msv. Συνεχώς αυξανόμενη είναι επίσης η χρήση ραδιοϊσοτόπων στην διαγνωστική (π.χ. Ι-131 για τον θυρεοειδή αδένα και Th-201 για την καρδιά) και

30 Ραδιενέργεια Περιβάλλοντος 22 θεραπευτική ιατρική. Η δόση από μία τομογραφία καρδιάς με Th-201 είναι περίπου 10 ως 20 msv και από μία ολόσωμη αξονική τομογραφία περίπου 15 msv. Στη θεραπευτική ιατρική οι απορροφούμενες δόσεις είναι πολύ μεγαλύτερες. (Οι τιμές είναι από το UNSCEAR Στις θεραπευτικές εφαρμογές αναφέρονται αποφορτισμένες δόσεις) (ε) δομικά υλικά ορυκτής προέλευσης, όπως π.χ. η πέτρα, το μπετόν και ο γύψος, περιέχουν μικρές ποσότητες ραδίου και εκλύουν αέριο ραδόνιο, το οποίο διαχέεται στην ατμόσφαιρα του κτισμένου χώρου. Ραδόνιο ανέρχεται επίσης από το εσωτερικό της γης στους εσωτερικούς χώρους των κτιρίων δια διαφόρων οδών, όπως π.χ. οι οπές μεταξύ πατώματος και σωληνώσεων. Η δόση λοιπόν από την συγκέντρωση ραδονίου στον κτισμένο χώρο εξαρτάται από τα δομικά υλικά και από τον εξαερισμό των κτισμένων χώρων (όσο περισσότερος εξαερισμός τόσο μικρότερες συγκεντρώσεις ραδονίου και άρα τόσο μικρότερες δόσεις) και παρουσιάζει μεγάλες γεωγραφικές και τοπικές διακυμάνσεις Σε χτισμένους χώρους με δομικά υλικά από σχιστόλιθο, ή πέτρες από φωσφορικά πετρώματα, η δόση μπορεί να είναι μεγάλη, διότι η συγκέντρωση ουρανίου στα υλικά αυτά είναι μεγαλύτερη από τη μέση. Στον παρακάτω πίνακα αναγράφονται τα δέκα πιο σημαντικά ραδιοϊσότοπα ανθρωπογενούς προέλευσης. ( J. Masarik, 2010) Πίνακας 2.2 Nuclide Half- life Main Source 3 H 12,3(χρόνια) Πυρηνικοί αντιδραστήρες και όπλα 14 C 5,73(χρόνια) Ατμοσφαιρικές πυρηνικές δοκιμές 36 Cl 3,01*10 5 (χρόνια) Ατμοσφαιρικές πυρηνικές δοκιμές 131 I 8,05 (μέρες) Πυρηνικοί αντιδραστήρες και όπλα, ιατρικές εφαρμογές 129 I 1,57*10 7 (χρόνια) Πυρηνικοί αντιδραστήρες και όπλα 137 Cs 30,17(χρόνια) Πυρηνικοί αντιδραστήρες και όπλα 30 Sr 28,78(χρόνια) Πυρηνικοί αντιδραστήρες και όπλα 99 Tc 2,11*10 5 (χρόνια) Διάσπαση από 99 Μο, χρήση στην ιατρική

31 Κεφάλαιο Pu 2,41*10 4 (χρόνια) Παραγωγή από νετρονιακό βοβαρδισμό του 238 U 85 Kr 10,73(χρόνια) Πυρηνικοί αντιδραστήρες και όπλα 2.4 Φυσική και τεχνητή ραδιενέργεια Ορισμένα ραδιενεργά στοιχεία μπορούν να ταξινομηθούν σε ορισμένες ακολουθίες, οι οποίες ονομάζονται οικογένειες. Τα μέλη κάθε οικογένειας έχουν μαζικούς αριθμούς που ανήκουν σε ένα γενικό τύπο. Οι οικογένειες αρχίζουν με ένα στοιχείο που έχει μεγάλο χρόνο ζωής και καταλήγουν σε σταθερά ισότοπα. Από τις τέσσερις οικογένειες οι τρεις περιλαμβάνουν τα φυσικά ραδιενεργά στοιχεία και η τέταρτη είναι η τεχνητή ραδιενεργός οικογένεια του ποσειδωνίου. Οι οικογένειες των φυσικών ραδιενεργών στοιχείων είναι: α) Η οικογένεια του θορίου β) Η οικογένεια του ακτινίου και γ) Η οικογένεια του ουρανίου, οι οποίες και καταλήγουν σε σταθερά ισότοπα του μολύβδου, ενώ η οικογένεια του ποσειδωνίου καταλήγει σε βισμούθιο. Το 1919 ο Rutherford επέφερε την πρώτη προκληθείσα πυρηνική αντίδραση με τεχνητό τρόπο, όταν βομβάρδισε το συνηθισμένο αέριο αζώτου (άζωτο-14) με τα άλφα σωματίδια και διαπίστωσε ότι οι πυρήνες αζώτου συνέλαβαν τα άλφα σωματίδια και εξέπεμψαν τα πρωτόνια πολύ γρήγορα, διαμορφώνοντας ένα σταθερό ισότοπο του οξυγόνου, το οξυγόνο-17. Το 1933 ήταν που καταδείχθηκε ότι τέτοιες πυρηνικές αντιδράσεις θα μπορούσαν μερικές φορές να οδηγήσουν στο σχηματισμό των νέων ραδιενεργών πυρήνων. Οι Γάλλοι χημικοί Irene και Frederic Joliot-Curie προετοίμασαν την πρώτη τεχνητή ραδιενεργό ουσία στο ίδιο έτος, όταν βομβάρδισαν το αργίλιο με άλφα σωματίδια. Οι πυρήνες αργιλίου συνέλαβαν τα άλφα σωματίδια και εξέπεμψαν έπειτα νετρόνια, με τον επακόλουθο σχηματισμό ενός ισοτόπου του φωσφόρου, το οποίο αποσυντέθηκε λόγω εκπομπής ποζιτρονίων, και που παρουσιάζει ένα μικρό χρόνο ημιζωής. Οι Joliot-Curie παρήγαγαν επίσης ένα ισότοπο του αζώτου από το βόριο και ένα του αργιλίου από το μαγνήσιο. Από τότε πολλές πυρηνικές αντιδράσεις έχουν

32 Ραδιενέργεια Περιβάλλοντος 24 ανακαλυφθεί, και οι πυρήνες των στοιχείων σ' όλο τον περιοδικό πίνακα έχουν βομβαρδιστεί με διαφορετικά σωματίδια, συμπεριλαμβανομένου των άλφα σωματιδίων, πρωτονίων, νετρονίων, και δευτερονίων (πυρήνες του δευτέριου, το ισότοπο υδρογόνου με μαζικό αριθμό=2). Αυτή η έρευνα έχει βοηθηθεί αποφασιστικά από την ανάπτυξη των επιταχυντών που επιταχύνουν τα σωματίδια που βομβαρδίζουν τους πυρήνες, με τεράστιες ταχύτητες, και κατά συνέπεια αυξάνοντας σε πολλές περιπτώσεις την πιθανότητα της σύλληψής τους από τους πυρήνες-στόχους.

33 Κεφάλαιο 3 25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ 3.1 Γενικά Τα σωματίδια της ραδιενεργού ακτινοβολίας ( νετρόνια, πρωτόνια, άλφα, βήτα, γάμμα κλπ) ανιχνεύονται, και μετρούνται, από τον ιοντισμό που προκαλούν, άμεσα ή έμμεσα, στην ύλη, ή ακόμα από τη διέγερση που προκαλούν στα ηλεκτρόνια κρυσταλλικών υλικών (ανιχνευτές στερεάς κατάστασης). Ξέρουμε ότι τα φορτισμένα σωματίδια είναι άμεσοι ιοντιστές της ύλης, ενώ τα νετρόνια και τα φωτόνια προκαλούν ιοντισμό έμμεσα. Έτσι οι ανιχνευτές νετρονίων περιέχουν κάποιο υλικό, του οποίου τα προϊόντα της αντίδρασης με νετρόνια προκαλούν ιοντισμό, παραδείγματος χάρη: Θερμικό νετρόνιο n 1 + B 10 Li 7 + a 4 + γ o Τα προϊόντα της αντίδρασης Li 7 και a 4 είναι θετικά ιόντα και προκαλούν ιοντισμό 3 2 της ύλης. Η διαδικασία ανίχνευσης των φωτονίων μπορεί να παρασταθεί από το σχήμα: γ αλληλεπίδραση με ύλη ηλεκτρόνια ιοντισμός ανίχνευση Ο ιοντισμός του υλικού του ανιχνευτή συνεπάγεται την εμφάνιση ηλεκτρικών φορτίων, η συλλογή των οποίων, με εφαρμογή κατάλληλων ηλεκτρικών πεδίων, συνιστά το βασικό σήμα ανίχνευσης του σωματιδίου που προκάλεσε, άμεσα ή έμμεσα, τον ιοντισμό. Στην αλληλεπίδραση ενός μόνο σωματιδίου με το υλικό του ανιχνευτή, το ηλεκτρικό ρεύμα i(t) που θα συλλέξει ο ανιχνευτής, ως συνάρτηση του χρόνου t, θα είναι παλμός. Ο χρόνος t που χρειάζεται για τη συλλογή του φορτίου είναι από μερικά ms c στους θαλάμους ιοντισμού ως μερικά ns στους ανιχνευτές διόδων ημιαγωγών. Αν υποθέσουμε ότι σωματίδια εισέρχονται στον ανιχνευτή το ένα μετά το άλλο, τότε οι αντίστοιχοι παλμοί ρεύματος θα είναι διακριτοί. Η μορφή των παλμών εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του ανιχνευτή και τα χαρακτηριστικά του ηλεκτρονικού κυκλώματος με το οποίο συνδέεται ο ανιχνευτής. (Μ. Αντωνόπουλος Ντόμης)

34 Ανιχνευτές Ανίχνευση ακτινοβολιών Ο όρος «ανίχνευση» χρησιμοποιείται για να δηλώσει όχι μόνο την παρουσία της πυρηνικής ακτινοβολίας, αλλά επίσης και μετρήσεις ποσοτικές της έντασης, της ενέργειας και των συναφών ιδιοτήτων της ακτινοβολίας. Ένα ανιχνευτικό σύστημα μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από δύο κύρια μέρη, τον ανιχνευτή, μέσα στον οποίο γίνεται η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με την ύλη και τη μετρητική συσκευή, που δέχεται το σήμα εξόδου του ανιχνευτή και εκτελεί τις απαραίτητες λειτουργίες για τη λήψη των τελικών μετρήσεων. Τα διάφορα είδη ανιχνευτών μπορούν να χαρακτηριστούν: α) Από τη φύση της αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας με τον ανιχνευτή. Διάφοροι τύποι ανιχνευτών λειτουργούν με βάση τον άμεσο ιονισμό που προκαλείται σ' αυτούς από το πέρασμα φορτισμένων σωματίων (πρωτόνια, ηλεκτρόνια κ.λπ.), ή όταν πρόκειται για αφόρτιστα σωμάτια (νετρόνια, γ ακτίνες κ.λπ.) με βάση τον ιονισμό που προκαλούν τα δευτερογενώς δημιουργούμενα φορτισμένα σωμάτια μέσα στον ανιχνευτή. Στην κατηγορία αυτή υπάγονται οι ανιχνευτές: - Θάλαμος ιονισμού (Ionization chamber) - Αναλογικός απαριθμητής (Proportional counter) - Απαριθμητής Geiger-Müller Counter - Ανιχνευτής ημιαγωγού (Semiconductor radiation detector), κ.ά. Άλλοι τύποι ανιχνευτών λειτουργούν με βάση κυρίως τη διέγερση των ατόμων τους. To φαινόμενο αυτό σε συνδυασμό με ιονισμό προκαλεί φθορισμό και χαρακτηρίζει τους σπινθηριστές (Scintillation detectors). β) Από το είδος της πληροφορίας που δίνουν, όπως: - ακριβής μέτρηση του χρόνου που έγινε το γεγονός - ακριβής μέτρηση του τόπου που έγινε το γεγονός - ακριβής μέτρηση της ενέργειας που εκλύεται στον ανιχνευτή, κ.ά.

35 Κεφάλαιο 3 27 γ) Από την απόδοση, δηλαδή την πιθανότητα να ανιχνευτεί ένα σωμάτιο, που διαπερνά την ύλη του ανιχνευτή. Για τις περισσότερες ακτινοβολίες που δημιουργούν αμέσως ιονισμό, η απόδοση στον ανιχνευτή φτάνει τη μονάδα. Στην ανίχνευση των γ και νετρονίων, η απόδοση εξαρτάται πολύ από την ενέργειά τους. δ) Από το νεκρό χρόνο, δηλαδή τον ελάχιστο χρόνο που πρέπει να περάσει μετά τη διέγερση από ένα σωμάτιο, για να επανέλθει ο ανιχνευτής στις αρχικές συνθήκες και να μπορέσει να ανιχνεύσει ένα δεύτερο σωμάτιο, σαν ξεχωριστό γεγονός. Ο νεκρός χρόνος βάζει έναν περιορισμό στο μέγιστο ρυθμό ακτινοβολίας που μπορεί να μετρήσει ένας ανιχνευτής. (G.F. Knoll, Marton, Rossi, L.R.B. Elton) 3.3 Ανιχνευτές γερμανίου Επειδή οι περισσότερες μετρήσεις μας πραγματοποιήθηκαν με ανιχνευτή γερμανίου, θα αναφέρουμε κάποια από τα χαρακτηριστικά τους. Οι απολύτως καθαροί ημιαγωγοί, αυτοί δηλαδή χωρίς την παραμικρή πρόσμιξη, ονομάζονται ενδογενείς (intrinsic) ημιαγωγοί. Ανιχνευτές κατασκευασμένοι από υπερκαθαρό γερμάνιο ονομάζονται ενδογενείς (intrinsic) ανιχνευτές γερμανίου ή ανιχνευτές γερμανίου υψηλής καθαρότητας (High Purity Germanium, HPGe). Τέτοιοι ανιχνευτές είναι διαθέσιμοι από τις αρχές της δεκαετίας του 80 και είναι πλέον οι μοναδικοί που χρησιμοποιούνται για φασματομετρία υψηλής διακριτικής ικανότητας ακτινοβολιών με μεγάλη εμβέλεια, όπως η ακτινοβολία γ. Είναι αδύνατη η λειτουργία του ανιχνευτή σε θερμοκρασία δωματίου, διότι το ρεύμα που προκύπτει από θερμική διέγερση είναι μεγάλο, με αποτέλεσμα τη μείωση του λόγου σήματος προς θόρυβο. Ως εκ τούτου λειτουργούν στη θερμοκρασία υγρού αζώτου (77 Κ), με χρήση μονωμένου δοχείου υγρού αζώτου και κατάλληλη διάταξη ψύξης του κρυστάλλου. Πολύ σημαντικό πλεονέκτημα των ανιχνευτών υπερκαθαρού γερμανίου, που συνέβαλε αποφασιστικά στην επικράτησή τους στην γ φασματομετρία υψηλής διακριτικής ικανότητας, αποτελεί το γεγονός ότι μπορούν να αφεθούν μεταξύ χρήσεων να θερμανθούν μέχρι θερμοκρασίας δωματίου, χωρίς να υποστούν βλάβη.

36 Ανιχνευτές Χαρακτηριστικά ανιχνευτών Απόδοση ανίχνευσης : έστω ότι ένα σωματίδιο εισέρχεται στον ανιχνευτή. Υπάρχει πεπερασμένη πιθανότητα το σωματίδιο να διασχίσει τον ανιχνευτή και να εξέλθει απ αυτόν χωρίς αλληλεπίδραση με το υλικό του ανιχνευτή. Ορίζεται ως ενδογενής ή εσωτερική απόδοση το μέγεθος. ε = int H ε εξαρτάται από το υλικό και τις διαστάσεις του ανιχνευτή, καθώς και από το είδος και int την ενέργεια του σωματιδίου. Στη διαδικασία της ανίχνευσης δεν προσπίπτουν στον ανιχνευτή όλα τα σωματίδια που εκπέμπονται από την πηγή. Ορίζεται ως απόλυτη απόδοση της μέτρησης το μέγεθος. ε abs = Η ε εξαρτάται όχι μόνο από τα χαρακτηριστικά του ανιχνευτή, εν προκειμένω από την abs ε, αλλά και από τη γεωμετρία της διάταξης της μέτρησης, διότι στις περισσότερες int διατάξεις μέτρησης ένα ποσοστό μόνο των εκπεμπόμενων από την πηγή σωματιδίων προσπίπτουν στον ανιχνευτή. Νεκρός χρόνος : έστω ότι σωματίδιο εισέρχεται στον ανιχνευτή και αλληλεπιδρά με το υλικό του. Προκειμένου να καταγραφεί το επόμενο σωματίδιο που εισέρχεται στον ανιχνευτή και αλληλεπιδρά με το υλικό του, θα πρέπει τα δύο γεγονότα να απέχουν χρονικά τουλάχιστον κατά κάποιον ελάχιστο χρόνο. Διαφορετικά θα υπάρχει επικάλυψη των δύο παλμών, οι παλμοί δεν θα είναι διακριτοί ως δύο διαφορετικοί και θα καταγραφεί ένας αντί δύο παλμών. Ο ελάχιστος αυτός χρόνος ονομάζεται νεκρός χρόνος και εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του ανιχνευτή και από την ηλεκτρονική διάταξη του συστήματος ανίχνευσης (του απαριθμητή). Ο νεκρός χρόνος μετράται πειραματικά. Σε περιπτώσεις μεγάλου ρυθμού παλμών το σφάλμα από τις απώλειες καταγραφής παλμών μπορεί να είναι σημαντικό και πρέπει να γίνεται σχετική διόρθωση της μέτρησης. Ενεργειακή διακριτική ικανότητα : θεωρούμε μετρητικό σύστημα το οποίο μετρά και καταγράφει τον αριθμό των παλμών Ν(Η) του ανιχνευτή με ύψη παλμών στο διάστημα

37 Κεφάλαιο 3 29 από Η μέχρι Η+ΔΗ. Το ύψος Η κάθε παλμού είναι ανάλογο της ενέργειας Ε που εναπόθεσε το αντίστοιχο σωματίδιο στον ανιχνευτή, οπότε με κατάλληλη βαθμονόμηση συνάγεται ο αριθμός Ν(Ε) σωματιδίων που εναπόθεσαν στον ανιχνευτή ενέργεια στο διάστημα από Ε ως Ε+ΔΕ. Για ΔΗ και ΔΕ αρκετά μικρά μπορούμε να συνάγουμε τις συναρτήσεις S(Η) και S(Ε). Το S(Η) ονομάζεται φάσμα ύψους παλμών και το S(Ε) ενεργειακό φάσμα ή απλά φάσμα. Τα φάσματα δίνουν την κατανομή ενέργειας που εναπόθεσαν τα σωματίδια στο ανιχνευτή. Έτσι ο αριθμός παλμών που εναπόθεσαν ενέργεια στο διάστημα από Ε ως Ε 1 2 είναι: αριθμός παλμών ενέργειας από E 1 σε Ε 2 = Η μέτρηση του φάσματος σωματιδίων ονομάζεται φασματική ανάλυση ή φασματομετρία. Η μορφή ενός φάσματος δεν εξαρτάται μόνον από την κατανομή ενέργειας των σωματιδίων που προσπίπτουν στον ανιχνευτή, αλλά και από τα χαρακτηριστικά του ανιχνευτή. (Μ. Αντωνόπουλος Ντόμης)

38

39 Κεφάλαιο 4 31 Κεφάλαιο 4 ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΕΣ, ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΑΤΥΧΗΜΑΤΑ 4.1 Πυρηνικοί Αντιδραστήρες Ηλεκτροπαραγωγής Οι πρώτοι εμπορικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με βάση την πυρηνική σχάση άρχισαν τη λειτουργία τους στη δεκαετία του '50. Έκτοτε έχουν γίνει μεγάλα βήματα, καθώς σήμερα η πυρηνική ενέργεια συμμετέχει με ποσοστό πάνω από 13% στην κάλυψη των αναγκών ηλεκτροπαραγωγής του πλανήτη μας. Η αρχή έγινε στο Obninsk της Ρωσίας το 1954 και σηματοδότησε την έναρξη μιας περιόδου ανάπτυξης για τη νέα παγκόσμια πυρηνική βιομηχανία, με τον μέσο όρο κατασκευής αντιδραστήρων ετησίως να ανέρχεται στου επτά αντιδραστήρες μέχρι το έτος Ο ρυθμός κατασκευής επιταχύνθηκε ραγδαία από τα μέσα του 1960 έως τα έτη 1973/1974 λόγω της ενεργειακής κρίσης του πετρελαίου. Εκείνη την εποχή, στις περισσότερες χώρες οι επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας ήταν κρατικής ιδιοκτησίας με αποτέλεσμα να χτιστούν τη δεκαετία του 1970 και του 1980, εκατοντάδες πυρηνικά εργοστάσια. Ωστόσο, η πυρηνική βιομηχανία είχε εισέλθει σε μια σημαντική ύφεση από το 1980, που προκλήθηκε από την αύξηση του κόστους και των καθυστερήσεων στην κατασκευή των πυρηνικών αντιδραστήρων, σε συνδυασμό με τις ανησυχίες για την ασφάλεια μετά το ατύχημα στο Three Mile Island το 1979 στις Ηνωμένες Πολιτείες. Επιπλέον, το 1980 η τιμή του πετρελαίου μειώθηκε, κυρίως μετά το 1986 και έτσι αφαιρέθηκε μεγάλο μέρος του κινήτρου για την υποστήριξη της πυρηνικής επέκτασης (σε συνδυασμό με τις συνέπειες του ατυχήματος του Τσερνομπίλ το έτος αυτό). Τα υψηλά επιτόκια δανεισμού στις αρχές του 1980 αποθάρρυναν επίσης την κατασκευή πυρηνικών εργοστασίων. Στις δεκαετίες του 1980 και του 1990, η κυρίαρχη τάση ήταν να ξεφύγουμε από πετρέλαιο. Αλλά οι επικρατούσες εναλλακτικές λύσεις ήταν ο άνθρακας και το φυσικό αέριο και όχι η πυρηνική ενέργεια.

40 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 32 Από τα μέσα της δεκαετίας του 2000, η πυρηνική ενέργειας παρουσιάζει μια ανοδική τάση, κυρίως λόγω της ταχείας ανάπτυξης στην Ασία, αλλά και στις αναβαθμίσεις που γίνονται στα υπάρχοντα εργοστάσια έτσι ώστε να αυξηθεί η ισχύς εξόδου των αντιδραστήρων και τις επεκτάσεις της ζωής σε υπάρχουσες μονάδες των OECD χωρών. (οργανισμός για την οικονομική συνεργασία και εξέλιξη των χωρών) Το 2010, οι πυρηνικοί σταθμοί παρείχαν το 13% της παγκόσμιας ηλεκτρικής ενέργειας και το 22% στις χώρες του OECD. Μετά το ατύχημα του 2011 Fukushima Daiichi, οι παγκόσμιες πυρηνικές αξιολογήσεις ασφάλειας αναμένεται να οδηγήσουν σε ρυθμιστικές αλλαγές που θα επιβραδύνουν ή θα καθυστερήσουν τα σχέδια για την επέκταση και κατασκευή πυρηνικών εγκαταστάσεων. Ωστόσο, ο αντίκτυπος αναμένεται να είναι περιορισμένος. Ήδη η Κίνα έχει ανακοινώσει την κατασκευή 19 νέων πυρηνικών εργοστασίων. (Nuclear Energy Academy) Όλα τα παραπάνω συνοψίζονται στο παρακάτω γράφημα που δείχνει την κατασκευή πυρηνικών αντιδραστήρων ανά χρονιά. Σχ. 4.1 Διαχρονική μεταβολή πυρηνικής ισχύος του πλανήτη μας ανά έτος Δεκατρείς χώρες στον κόσμο εξαρτώνται από την πυρηνική ενέργεια για την κάλυψη τουλάχιστον του ενός τετάρτου της ετήσιας ηλεκτροπαραγωγής τους, (πίνακας 4.1). Η Γαλλία και η Λιθουανία (μέχρι το 2009) καλύπτουν περίπου τα τρία τέταρτα των

41 Κεφάλαιο 4 33 αναγκών τους από την πυρηνική ενέργεια, ενώ η Τσεχία, η Βουλγαρία, η Ουγγαρία, η Ιαπωνία, η Σλοβακία, η Νότια Κορέα, η Σουηδία, η Ελβετία, η Σλοβενία και η Ουκρανία καλύπτουν το ένα τρίτο. (Word nuclear association)

42 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 34 Πίνακας 4.1

43 Κεφάλαιο 4 35 Στον παρακάτω χάρτη παρουσιάζονται τα υπάρχοντα εργοστάσια παραγωγής πυρηνικής ενέργειας ανά ήπειρο και τα εργοστάσια που είναι υπό κατασκευή. Χάρτης 4.1 Παρατηρούμε ότι έχουμε 435 πυρηνικά εργοστάσια σε χρήση και 28 νέα να βρίσκονται υπό κατασκευή. (ΙΑΕΑ,2011). 4.2 Τύποι πυρηνικών αντιδραστήρων Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας παράγει και ελέγχει την απελευθέρωση της ενέργειας από την διάσπαση των ατόμων ορισμένων στοιχείων. Σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα ισχύος, η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται ως θερμότητα για να παράγει ατμό για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Οι αρχές για τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι ίδιες για τους περισσότερους τύπους αντιδραστήρων. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη συνεχή σχάση των ατόμων του καυσίμου αξιοποιείται για την θέρμανση ενός αέριου ή νερού το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού. Ο ατμός με την σειρά του χρησιμοποιείται για την κίνηση των στροβίλων που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα (όπως και στις περισσότερες εγκαταστάσεις ορυκτών καυσίμων). Στις μέρες μας χρησιμοποιούνται ανά τον κόσμο διάφορα είδη πυρηνικών

44 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 36 αντιδραστήρων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι κυριότεροι εξ αυτών είναι: Αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος (LWR, Light Water Rectors) Αντιδραστήρες πεπιεσμένου ύδατος (PWR, Pressurised Water Reactor) Αντιδραστήρες ζέοντος ύδατος (BWR, Boiling Water Reactors) Αντιδραστήρες βαρέως ύδατος (HWR, Heavy Water Reactors) CANDU Αντιδραστήρας γραφίτη ύδατος Αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες ταχέων νετρονίων Αντιδραστήρες ψύξης αερίου Στον πίνακα 4.2 παρουσιάζονται οι τύποι των πυρηνικών αντιδραστήρων που χρησιμοποιεί η κάθε χώρα. (Word nuclear association) Πίνακας Πυρηνικά ατυχήματα Παρά τη χρήση της πλέον σύγχρονης τεχνολογίας και τα τεράστια χρηματικά ποσά που δαπανώνται στον τομέα των πυρηνικών εφαρμογών, ατυχήματα καταγράφονται συνεχώς, με κύριο υπαίτιο το ανθρώπινο λάθος. Τα πυρηνικά ατυχήματα κατατάσσονται στις ακόλουθες κατηγορίες: κατηγορία Α' (άμεσος συναγερμός, σημαντική ανεπάρκεια της τεχνικής ασφάλεια).

45 Κεφάλαιο 4 37 κατηγορία Β' (συναγερμός μέσα σε 24 ώρες, πιθανότητα αστοχίας της τεχνικής ασφάλειας), κατηγορία Γ' (συναγερμός μέσα σε 5 ημέρες, μικρή πιθανότητα αστοχίας της ασφάλειας), και κατηγορία Δ' (πριν από τη φόρτωση του αντιδραστήρα με πυρηνικά καύσιμα, συναγερμός εντός των 10 ημερών). Και κατατάσσονται και με βάση την κλίμακα INES Η κλίμακα INES είναι μια κλίμακα που έχει ως στόχο να πολιτικοποιήσει κάπως τα αποτελέσματα και τους κινδύνους από ένα γεγονός ή ατύχημα που έχει σχέση με ραδιενεργά υλικά. Δηλαδή η κλίμακα δεν αφορά μόνο πυρηνικά ατυχήματα σε εργοστάσια ή τέτοιες εγκαταστάσεις, αλλά αφορά γενικά γεγονότα που έχουν σχέση με ραδιενεργά υλικά. Η κλίμακα έχει 8 βαθμίδες, ξεκινώντας από το μηδέν όπου καταχωρούνται περιστατικά που δεν παρουσιάζουν κανένα κίνδυνο και φτάνοντας στο 7 όπου κατατάσσονται τα πιο επικίνδυνα ατυχήματα. Η κλίμακα έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι λογαριθμική, δηλαδή η μία βαθμίδα σε σχέση με την άλλη περιέχει περιστατικά με 10 φορές μεγαλύτερη ή μικρότερη επικινδυνότητα. Στην κλίμακα, υπάρχουν 3 στοιχεία που εξετάζονται: i. Κατά πόσο υπήρξαν επιπτώσεις στους ανθρώπους και στο περιβάλλον από ραδιενέργεια. ii. iii. Κατά πόσο παρουσιάστηκαν προβλήματα διαρροής ραδιενέργειας σε περιοχές όπου δεν θα έπρεπε να υπάρχει ραδιενέργεια. Κατά πόσο υπήρχαν προβλήματα και αποτυχίες στα συστήματα ασφαλείας. Άρα η κλίμακα έχει ως: INES 7: Τεράστια έκκληση ραδιενεργών υλικών με ευρύτερες επιπτώσεις στην υγεία των ανθρώπων και στο περιβάλλον. Απαραίτητη η λήψη μέτρων για την αποκατάσταση της περιοχής. Στην κατηγορία αυτή ανήκει το Τσέρνπμπιλ. INES 6: Σημαντική έκκληση ραδιενεργού υλικού που πιθανώς να χρειαστεί να ληφθούν μέτρα για την αποκατάσταση της περιοχής. Στην κατηγορία αυτή ανήκει το ατύχημα στο εργοστάσιο του Mayak στην Ρωσία.

46 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 38 INES 5: Μικρή έκκληση ραδιενεργού υλικού στο περιβάλλον. Ύπαρξη θανάτων από έκθεση σε ραδιενέργεια. Σοβαρές ζημιές στον πυρήνα του αντιδραστήρα. Μεγάλη έκκληση ραδιενεργού υλικού στους χώρους του εργοστασίου. Στην κατηγορία αυτή ανήκει το ατύχημα στο Three Mile Island. INES 4: Ελάχιστη έκκληση ραδιενεργού υλικού στο περιβάλλον. Τουλάχιστον ένας θάνατος από έκθεση σε ραδιενέργεια. Ζημιά στις ράβδους καυσίμου ή μερική τήξη. Έκκληση σημαντικών ποσοτήτων ραδιενεργού υλικού στον χώρο του εργοστασίου. Μέχρι εδώ η κλίμακα αναφέρεται σε ατυχήματα. Από το 3 και κάτω η κλίμακα δεν μιλά για ατυχήματα, αλλά για περιστατικά. INES 3: Έκθεση σε δόση δεκαπλάσια από την μέγιστη ετήσια επιτρεπτή δόση για εργαζόμενους σε τέτοιες εγκαταστάσεις. Ύπαρξη εργαζομένων με τραυματισμούς από έκθεση σε μη θανάσιμη δόση ακτινοβολίας. Επίπεδο ραδιενέργειας περισσότερο από 1 Sv/h σε κάποιο χώρο της εγκατάστασης. Σοβαρή μόλυνση ραδιενέργειας σε περιοχή της εγκατάστασης που δεν είναι σχεδιασμένη για κάτι τέτοιο. Απώλεια των συστημάτων ασφαλείας, χωρίς όμως να συμβεί ατύχημα. Απώλεια ή κλοπή ραδιενεργούς πηγής η οποία όμως είναι θωρακισμένη και δεν υπάρχει διαρροή ραδιενέργειας. INES 2: Έκθεση μέλους του κοινού σε δόση μεγαλύτερη από 10mSv/h. Έκθεση εργαζομένων σε δόση μεγαλύτερη από το ετήσιο όριο για τους εργαζόμενους (το όριο είναι περίπου 100mSv). Επίπεδα ραδιενέργειας μεγαλύτερα από 50mSv/h σε κάποιους χώρους. Σημαντική μόλυνση ραδιενέργειας σε περιοχή της εγκατάστασης που δεν είναι σχεδιασμένη για κάτι τέτοιο. Σοβαρή απώλεια σε συστήματα ασφαλείας της εγκατάστασης, αλλά χωρίς άλλα προβλήματα. Απώλεια ραδιενεργούς πηγής η οποία όμως είναι θωρακισμένη και δεν υπάρχει διαρροή ραδιενέργειας. INES 1: Έκθεση μέλους του κοινού σε δόση μεγαλύτερη από το επιτρεπτό ετήσιο όριο. Μικροπροβλήματα με κάποιο από τα συστήματα ασφαλείας. Απώλεια ή κλοπή ραδιενεργούς πηγής μικρής ενεργότητας. INES 0: Κανένας κίνδυνος.

47 Κεφάλαιο 4 39 Σχ. 4.2 Σχηματική αναπαράσταση της κλίμακας INES. Η μεταφορά της ραδιενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις μετά από ένα ατύχημα γίνεται κυρίως με τους ανέμους. Η απόσταση δεν είναι τόσο σημαντικός παράγοντας, όσο η κατεύθυνση και η ένταση των ανέμων. Εάν η έκρηξη συνοδεύεται με πυρκαγιά, τότε η φωτιά μεταφέρει τα ραδιενεργά υλικά σε αρκετά μεγάλο ύψος από τα ανοδικά ρεύματα που προκαλούνται, με αποτέλεσμα τη μεταφορά ραδιενεργών υλικών σε μεγάλες αποστάσεις από το σημείο του ατυχήματος (περίπτωση Τσερνομπίλ). Μέρος των ραδιενεργών υλικών που διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα συσσωρεύονται στα σύννεφα της βροχής. Όταν στη συνέχεια βρέξει, οι σταγόνες παρασύρουν αρκετή από τη ραδιενέργεια με αποτέλεσμα να καταγράφεται μεγαλύτερη συγκέντρωση ραδιενεργών υλικών στο επιφανειακό νερό των λιμνών και των θαλασσών από ότι την ατμόσφαιρα. Όσον αφορά το έδαφος, ένα μέρος της ραδιενέργειας προχωρά μέσω της βροχής σε βαθύτερα στρώματα, ενώ ένα άλλο μέρος επικάθεται στα φυτά και στα δέντρα.(ιαεα). Στον πίνακα 4.3 παρουσιάζονται τα κυριότερα ατυχήματα μέχρι το 2000 σε εγκαταστάσεις ηλεκτροπαραγωγής ενέργειας.

48 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 40 Πίνακας 4.3 ΤΟΠΟΣ / ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΗΠΑ, 29 Μαρτίου 1979 Μερική τήξη του πυρήνα του αντιδραστήρα στον πυρηνικό σταθμό Three-Mile Island ΗΠΑ, 4 Αυγούστου 1984 Ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό Browns Ferry. Δεκατρείς εργάτες εκτίθενται σε υψηλές δόσεις ραδιενέργειας Ουκρανία, 26 Απριλίου 1986 Έκρηξη στη μονάδα 4 του πυρηνικού σταθμού του Τσερνομπίλ. Γερμανία, 4 Μαΐου 1986 Διαρροή ραδιενέργειας από τον πυρηνικό σταθμό Hamm-Üntrop Ιαπωνία, 17 Σεπτεμβρίου 1988 Διαρροή στον πυρηνικό σταθμό Τοκαχάμα. Ραδιενεργά αέρια διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα Ισπανία, 2 Δεκεμβρίου 1988 Φωτιά στον πυρηνικό σταθμό Vandelos Καναδάς, 20 Φεβρουαρίου 1990 Οκτώ εργαζόμενοι εκτίθενται σε ραδιενέργεια στον πυρηνικό σταθμό Point-Lepreau Γαλλία, 29 Σεπτεμβρίου 1990 Διαρροή νατρίου στον αντιδραστήρα Superphenix στην Creys-Malville. Τα συνεχή προβλήματα οδήγησαν στο οριστικό κλείσιμο του σταθμού αυτού. Σουηδία, 8 Σεπτεμβρίου1991 Ραδιενέργός ατμός διαφεύγει από τον πυρηνικό σταθμό Μπάρσεμπεκ Καναδάς, 10 Δεκεμβρίου 1996 Απώλεια ψυκτικού στον πυρηνικό σταθμό Pickering. Τέσσερις αντιδραστήρες παραμένουν κλειστοί στο Pickering μετά τα αποτελέσματα ανεξάρτητης μελέτης που τους έκρινε ανασφαλείς Ιαπωνία, 12 Μαρτίου 1997 Έκρηξη και πυρκαγιά στο σταθμό επανεπεξεργασίας πυρηνικών καυσίμων στο Τοκάι-Μούρα

49 Κεφάλαιο 4 41 Ιαπωνία, 29 Σεπτεμβρίου 1999 Διαρροή ραδιενέργειας σε μονάδα επεξεργασίας πυρηνικών καυσίμων στο Τοκάι-Μούρα. Δεκάδες άτομα προσβάλλονται από ραδιενέργεια Πυρηνικό ατύχημα στο Τσερνομπίλ Το πυρηνικό συγκρότημα του Τσερνομπίλ (σχήμα 4.4) βρίσκεται 130 χιλιόμετρα από το Κίεβο, την πρωτεύουσα της Ουκρανίας. Το συγκρότημα του Τσερνομπίλ αποτελείτο μέχρι το 1986 από δύο ζεύγη αντιδραστήρων τύπου RBMK 1000, ονομαστικής ισχύος 1000 MW ηλεκτρισμού το καθένα, ενώ ένα τρίτο ζεύγος βρισκόταν υπό κατασκευή, (Σχήμα 4.3). Σχ.4.3 Σχηματική απεικόνιση του RBMK 1000 Την Παρασκευής 25 Απριλίου 1986, διετάχθη η διεξαγωγή ενός πειράματος με σκοπό την αύξηση της ασφάλειας του αντιδραστήρα 4 στην περίπτωση που για οποιονδήποτε λόγο εμφανιζόταν πρόβλημα στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας προς το σύστημα που ήταν επιφορτισμένο με την ψύξη του πυρήνα μέσω αντλιών νερού.

50 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 42 Το ατύχημα συνέβη ξημερώματα του Σαββάτου 26 Απριλίου 1986 όταν σημειώθηκαν δύο εκρήξεις στο κτίριο του αντιδραστήρα Νο 4(σχήμα 4.3). Το αποτέλεσμα τους ήταν η διάνοιξη μιας τρύπας στην οροφή του κτιρίου και η εκτόξευση γραφίτη, σκυροδέματος και συντριμμιών. Ως αποτέλεσμα αυτών, ο πυρήνας του αντιδραστήρα βρέθηκε σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Μεγάλο μέρος του ουρανίου που χρησιμοποιούνταν ως καύσιμο έφυγε στον αέρα μαζί με υπερουράνια στοιχεία και προϊόντα της σχάσης από τον πυρήνα του αντιδραστήρα. Ο γραφίτης που έπαιζε το ρόλο του επιβραδυντή του αντιδραστήρα, ανεφλέγη από τη θερμότητα και την έκρηξη. Το ατύχημα στο Τσερνόμπιλ προήλθε γενικά από μια σειρά γεγονότων η οποία περιλάμβανε μεταξύ άλλων μη προβλεπόμενους χειρισμούς και λάθη, τα οποία σε συνδυασμό με τον σχεδιασμό του αντιδραστήρα RBMK-1000, που χρησιμοποιούσε το εργοστάσιο, οδήγησαν στο ατύχημα. Σύμφωνα με την επανεκτίμηση του ατυχήματος από τη Διεθνή Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας που έγινε το 1992, οι ακόλουθοι παράγοντες μπορεί να προκάλεσαν το Πυρηνικό Ατύχημα στο Τσερνόμπιλ ήταν: Κάποια βλάβη στην αντλία που πραγματοποιούσε την κυκλοφορία του ψυκτικού μέσου. Στο εργοστάσιο του Τσερνόμπιλ το ψυκτικό μέσον ήταν ζέον ύδωρ. Ενδεχόμενη διαταραχή λειτουργίας της αντλίας ψύξης ή κένωσή της από ψυκτικό. Κάποια βλάβη στα κανάλια καυσίμου που αποτελούνταν από κράμα Ζιρκονίου ή στις συγκολλήσεις μεταξύ αυτών και των σωληνώσεων ανοξείδωτου ατσαλιού, κατά πάσα πιθανότητα κοντά στο σημείο όπου συνδέονται με τον αντιδραστήρα στη βάση του. Ο αντιδραστήρας RBMK-1000 έχει τη δυνατότητα να τροφοδοτείται με καύσιμο κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του χωρίς διακοπή και η τροφοδότηση με καύσιμο γίνεται μέσα από τα κανάλια καυσίμου. Η βλάβη ενός καναλιού είναι δυνατόν να δημιουργήσει μια τοπική αύξηση της δραστικότητας που θα ενεργοποιούσε το φαινόμενο πολλαπλασιασμού της στο χώρο του πυρήνα του αντιδραστήρα.

51 Κεφάλαιο 4 43 Σχ.4.4 Εικόνα από το πυρηνικό συγκρότημα του Τσερνομπίλ μια μέρα μετά το ατύχημα Πυρηνικό ατύχημα στο Three Mile Island Ο σταθμός παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος του Three Mile Island (σχήμα 4.6) είναι κοντά στο Χάρισμπουργκ, στην Πενσυλβανία των ΗΠΑ. Οι αντιδραστήρες της πυρηνικής εγκατάστασης λειτουργούσαν με χρήση πεπιεσμένου ύδατος (σχήμα 4.5), αποδίδοντας ηλεκτρική ισχύ περίπου 1800MW. Μια σχετικά μικρή ανωμαλία συνέβη νωρίς της 28 ης Μαρτίου του 1979 στον πυρηνικό αντιδραστήρα της μονάδας 2. Η έκθεση στην ακτινοβολία στους εργαζομένους στο σταθμό αλλά και στον γενικό πληθυσμό ήταν ασήμαντα, αλλά οι οικονομικές συνέπειες του ατυχήματος ήταν τεράστιες. Το ατύχημα είχε ως αποτέλεσμα μεγάλο ψυχολογικό τραύμα μεταξύ των κατοίκων και οι κοινωνικοπολιτικές επιπτώσεις του ατυχήματος είχαν επίπτωση στην πυρηνική βιομηχανία σε μεγάλη έκταση, συνέβαλε στο σταμάτημα των πωλήσεων των αντιδραστήρων των πυρηνικών σταθμών στις ΗΠΑ.

52 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 44 Η μονάδα 2 του Three Mile Island περιλάμβανε τον ένα από τους δύο αντιδραστήρες νερού με πίεση. Κάθε ένας από τους δύο αντιδραστήρες ήταν 850 MW, η δε μονάδα ΤΜΙ-2 άρχισε να λειτουργεί το Δεκέμβριο του Στις 4 π.μ. της Τετάρτης 28 Μαρτίου 1979 οι αντλίες τροφοδοσίας νερού που τροφοδοτούσαν με νερό τις γεννήτριες ατμού του αντιδραστήρα τέθηκαν εκτός λειτουργίας, θέτοντας αυτόματα έκτος λειτουργίας τον αντιδραστήρα και το σύστημα παραγωγής του ατμού. Θερμότητα από την παραχθείσα ραδιενέργεια στην καρδία του αντιδραστήρα προκάλεσε ανύψωση της θερμοκρασίας και της πίεσης του συστήματος ψύξεως του αντιδραστήρα του αντιδραστήρα και μιας βαλβίδας εκτόνωσης του ατμού που ήταν επάνω στον συμπιεστή για να ανοίγει. Τελικό αποτέλεσμα ήταν η απώλεια του νερού ψύξεως, ενώ το ατύχημα ήταν σε εξέλιξη. Ο σταθμός ήταν εφοδιασμένος σε περίπτωση κατάστασης εκτάκτου ανάγκης με τρείς αντλίες τροφοδοσίας νερού, οι οποίες άρχισαν να λειτουργούν αυτόματα δεκατέσσερα δευτερόλεπτα μετά την πρώτη διακοπή λειτουργίας. Ο υπεύθυνος στην αίθουσα ελέγχου είχε τον φόβο πως αυτές οι αντλίες λειτουργούσαν μεν, αλλά δεν είχαν ανάψει δύο φώτα προειδοποίησης στον πίνακα ελέγχου, τα οποία τον προειδοποιούσαν πως το σύστημα εκτάκτου ανάγκης στις βαλβίδες τροφοδοσίας νερού ήταν κλειστό και τον νερό δεν ήταν δυνατόν να φτάσει στον αντιδραστήρα για την ψύξη του. Αποτέλεσμα όλων των ανωτέρων ήταν η στάθμη του νερού να εξακολουθεί να πέφτει, η θερμοκρασία να ανεβαίνει και η επένδυση της επιφάνειας των στερεών σχάσιμων προϊόντων του αντιδραστήρα να καταστρέφεται, ενώ η τήξη του πυρηνικού καυσίμου ήδη είχε αρχίσει και ήταν σε εξέλιξη. Έτσι, η ραδιενέργεια που πέρασε στο νερό του συστήματος ψύξεως διέφυγε από το σύστημα ψύξεως του αντιδραστήρα μέσω της βαλβίδας εκτόνωσης και συσσωρεύονταν στο δάπεδο του κτιρίου του αντιδραστήρα. Η θερμοκρασία της καρδίας του αντιδραστήρα ανέβηκε στο σημείο στο οποίο το κράμα του Ζιρκονίου της επενδύσεως του αντιδραστήρα είχε αρχίσει να αντιδρά με τον ατμό και να απελευθερώνει υδρογόνο με την υδρόλυση, μέρος του οποίου διέφυγε στο κτίριο του αντιδραστήρα. Νωρίς το απόγευμα της πρώτης μέρας, αρκετό υδρογόνο συσσωρεύτηκε στο κτίριο του αντιδραστήρα, με αποτέλεσμα να συμβεί έκρηξη σε μικρό βαθμό, αλλά χωρίς να συμβεί κάτι το σοβαρό. Στις 10:30 π.μ., έξι και μισή ώρες μετά την έναρξη του ατυχήματος, η καρδιά του αντιδραστήρα είχε πάλι καλυφθεί πλήρως με νερό και μέχρι το 1990 δεν είχε γίνει πλήρης

53 Κεφάλαιο 4 45 εκτίμηση του τι ακριβώς συνέβη στον αντιδραστήρα. Σχεδόν μια δεκαετία αργότερα, οπότε τα συντρίμμια είχαν πλήρως απομακρυνθεί από τον αντιδραστήρα κατέστη δυνατόν να γίνει περιγραφεί της βλάβης στον αντιδραστήρα. Περίπου το 50% της καρδιάς του αντιδραστήρα είχε υποστεί τήξη κατά τη διάρκεια του ατυχήματος. (Παπαστεφάνου) Σχ. 4.5 Σχηματική αναπαράσταση του αντιδραστήρα ΤΜΙ-2

54 Πυρηνικοί αντιδραστήρες, πυρηνικά ατυχήματα 46 Σχ.4.6 Εικόνα από το πυρηνικό συγκρότημα του Three Mile Island Πυρηνικό ατύχημα στο Κοζλοντούι Ο πυρηνικός σταθμός του Κοζλοντούι (σχήμα 4.7) αποτελεί πηγή μόλυνσης για το περιβάλλον και την υγεία των πολιτών της περιοχής. Πιο συγκεκριμένα, η Βουλγαρία διατηρεί σε λειτουργία έξι αντιδραστήρες ρωσικής κατασκευής στον πυρηνικό σταθμό του Κοζλοντούι. Οι αντιδραστήρες πρώτης γενιάς του Κοζλοντούι στερούνται μερικών από τα πλέον στοιχειώδη χαρακτηριστικά ασφαλείας. Η Ευρωπαϊκή Ένωση συμφώνησε με τη Βουλγαρία το κλείσιμο των 4 πυρηνικών αντιδραστήρων στο Κοζλοντούι την περίοδο Συγκεκριμένα, η Ε.Ε. ζήτησε να κλείσουν οι αντιδραστήρες Νο 1 και 2 στα τέλη του 2002 και οι Νο 3 και 4 το Το Κοζλοντούι έχει να επιδείξει μια μακρά ιστορία ατυχημάτων. Δύο μείζονα ατυχήματα, που παρ' ολίγον να οδηγήσουν σε τήξη του πυρήνα ενός εκ των αντιδραστήρων, συνέβησαν στις και Μόνο κατά την περίοδο έχουν γίνει επισήμως γνωστά 15 τέτοια ατυχήματα, ενώ σε τρεις τουλάχιστον περιπτώσεις σημειώθηκε διαρροή ραδιενέργειας. Τον Ιούλιο του 1991, σε μετρήσεις που έγιναν στην ευρύτερη περιοχή του σταθμού, διαπιστώθηκε ραδιενέργεια έως και 250 φορές υψηλότερη από τη συνήθη, χωρίς οι υπεύθυνοι να μπορούν να εντοπίσουν την πηγή ή την προέλευσή της. Τα ατυχήματα αυτά δεν είναι τυχαία, αλλά αναμενόμενα. Οι

55 Κεφάλαιο 4 47 πυρηνικοί αντιδραστήρες του Κοζλοντούι, μαζί με άλλους επτά ίδιας τεχνολογίας που εξακολουθούν να λειτουργούν σε χώρες της Ανατολικής Ευρώπης (Ρωσία, Σλοβακία και Αρμενία), χαρακτηρίζονται ως οι πιο επικίνδυνοι του κόσμου. Σχ.4.7 Εικόνα από το πυρηνικό συγκρότημα του Κοζλοντούι.

56

57 Κεφάλαιο 5 49 Κεφάλαιο 5 Το πυρηνικό ατύχημα στον σταθμό Φουκουσίμα (σχήμα 5.1) το 2011 αναφέρεται στη σειρά των καταστροφικών γεγονότων στη μονάδα παραγωγής ενέργειας στην Fukushima την άνοιξη του 2011 και αποτελούν μία από τις πιο σημαντικές οικολογικές επιβαρύνσεις από καταστροφή πυρηνικών εγκαταστάσεων που έχουν καταγραφεί μέχρι σήμερα. Οι καταστροφές προέκυψαν ως ακολουθία του γεγονότος του μεγάλου σεισμού της 11ης Μαρτίου στο Σεντάι και του τσουνάμι που τον ακολούθησε. Τις μέρες μετά τα γεωλογικά συμβάντα, σημειώθηκαν εκρήξεις σε αντιδραστήρες του σταθμού και καταγράφηκε διαρροή μεγάλης ποσότητας ραδιενέργειας στο περιβάλλον. Κύρια αιτία που συνέτεινε στην καταστροφή στις εγκαταστάσεις ήταν η μη λειτουργία του συστήματος ψύξης των αντιδραστήρων, ως ακόλουθο του ανεπαρκούς σχεδιασμού προστασίας για περίπτωση φυσικής καταστροφής τέτοιου μεγέθους. Επιπλέον παράγοντες που συνετέλεσαν στα πυρηνικά ατυχήματα ήταν η κακή κατάσταση των αντιδραστήρων, (παλαιότητα, ρωγμές, προηγούμενα ατυχήματα που συγκαλύφθηκαν) και η αύξηση της παραγωγής (καταπόνηση), με ταυτόχρονες οικονομικές περικοπές (ανεπαρκής συντήρηση) εις βάρος της ασφάλειας. Το συγκεκριμένο εργοστάσιο ήταν προγραμματισμένο να τεθεί εκτός λειτουργίας στις αρχές του 2011 έχοντας ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής του αλλά πήρε δεκαετή παράταση λειτουργίας ένα μήνα πριν την καταστροφή. Σχ. 5.1 Πανοραμική άποψη των πυρηνικών εγκαταστάσεων της Φουκουσίμα

58 Πυρηνικό ατύχημα στη Φουκουσίμα 50 Το χρονικό του ατυχήματος. Η μονάδα της Φουκουσίμα περιελάμβανε 6 αντιδραστήρες ζέοντος ύδατος (σχήμα 5.2). Στην καρδιά του αντιδραστήρα βρίσκονται οι μεταλλικές ράβδοι, οι οποίες περιέχουν το σχάσιμο υλικό, συνήθως ουράνιο. Το περίβλημα των ράβδων καυσίμου είναι κράμα ζιρκονίου. Μέσα στις ράβδους παράγεται θερμότητα από τις σχάσεις και γύρω από αυτές ρέει νερό, ως ψυκτικό, με σκοπό την απαγωγή της θερμότητας και την παραγωγή ατμού, ο οποίος οδηγείται στη στρόβιλο γεννήτρια που παράγει το ηλεκτρικό ρεύμα. Σχ. 5.2 Αντιδραστήρας ζέοντος ύδατος Η καρδιά βρίσκεται μέσα σε χαλύβδινο δοχείο πίεσης, σχεδιασμένο να αντέχει προδιαγεγραμμένες πιέσεις, που μπορούν να αναπτυχθούν σε περίπτωση ατυχήματος. Η πίεση λειτουργίας είναι τέτοια (70 ατμόσφαιρες), ώστε ο ατμός να παράγεται στην καρδιά. Το δοχείο πίεσης της καρδιάς περιέχεται μέσα στο «στεγνό φρέαρ». Πρόκειται για χαλύβδινο δοχείο πίεσης, περιβαλλόμενο από οπλισμένο σκυρόδεμα, το οποίο χρησιμεύει και ως θωράκιση από τις ακτινοβολίες της καρδιάς και έχει βάση από μπετόν. Συνδέεται με σωληνώσεις με το «υγρό φρέαρ», σχήματος δακτυλιοειδούς σωλήνα, γεμάτου κατά το ήμισυ με νερό. Το στεγνό και το υγρό φρέαρ συνιστούν το περίβλημα ασφάλειας, δηλαδή σύστημα εγκλωβισμού των ραδιενεργών προϊόντων της σχάσης, ώστε να μην διαφύγουν

59 Κεφάλαιο 5 51 στο περιβάλλον, αν συμβεί το μεγαλύτερο δυνατό ατύχημα, δηλαδή Ατύχημα Απώλειας (σημαντικού μέρους) του Ψυκτικού (ΑΑΨ). Το ΑΑΨ αποτελεί τη βάση σχεδιασμού των αντιδραστήρων διότι, αν συμβεί το ΑΑΨ, μεγάλο μέρος του καυσίμου μπορεί να υποστεί τήξη, αν τα επιπλέον συστήματα επείγουσας ψύξης δεν λειτουργήσουν. Το τετηγμένο καύσιμο, ερχόμενο σε επαφή με νερό μπορεί να προκαλέσει έκρηξη ατμού και η πίεση που θα αναπτυχθεί μπορεί να διαρρήξει τα δοχεία, που απομονώνουν την καρδιά από το περιβάλλον και να διασπαρθούν έτσι τα ραδιενεργά προϊόντα της σχάσης. Το σύστημα ασφάλειας (και τελικού εγκλωβισμού), σε αυτόν τον τύπο αντιδραστήρα, φέρει το όνομα «σύστημα καταστολής πίεσης» λόγω του τρόπου λειτουργίας του: σε περίπτωση διάρρηξης σωλήνα του ψυκτικού κυκλώματος, νερό και ατμός υψηλής πίεσης ρέει στο στεγνό φρέαρ και αυξάνει την πίεση σε αυτό, με αποτέλεσμα τη ροή ατμού και νερού υψηλής θερμοκρασίας μέσα στο ψυχρό νερό του υγρού φρέατος, με αποτέλεσμα την υγροποίηση των ατμών, και την καταστολή της πίεσης στο στεγνό φρέαρ. Κριτήριο επιλογής αυτού του σχεδιασμού είναι οικονομία κλίμακας, διότι χωρίς το σύστημα καταστολής πίεσης το περίβλημα ασφάλειας θα έπρεπε να είναι πολύ μεγαλύτερο σε όγκο ή να αντέχει σε πολύ μεγαλύτερες πιέσεις, όπως π.χ. συμβαίνει στους Αντιδραστήρες Πεπιεσμένου Ύδατος. Από τις άλλες λειτουργίες ασφάλειας του υγρού φρέατος, θα αναφερθεί εδώ μόνο η εξής: οι αντλίες του «Συστήματος Επείγουσας Ψύξης», σε τέτοιο ατύχημα, αντλούν νερό από το υγρό φρέαρ και το διοχετεύουν στην καρδιά για να αποφευχθεί υπερθέρμανση και τήξη του καυσίμου. Το περίβλημα ασφάλειας περιέχεται σε κτίριο από μπετόν. Υπερκείμενο αυτού, βρίσκεται κτίριο ελαφράς κατασκευής, με τοίχους από μεταλλικά φύλλα, το οποίο περιέχει την πλατφόρμα φόρτωσης των στοιχείων που περιέχουν τις ράβδους του πυρηνικού καυσίμου. Θα το ονομάσουμε εδώ «υπερκείμενο» κτίριο. Αναλωμένα είναι εκείνα τα στοιχεία ράβδων καυσίμου των οποίων η περιεκτικότητα σε σχάσιμο υλικό έχει μειωθεί τόσο πολύ, από τις σχάσεις στην καρδιά, ώστε να μην είναι πλέον χρήσιμα για την παραγωγή ενέργειας. Αυτά απομακρύνονται από την καρδιά και τοποθετούνται σε δεξαμενή νερού, όπου πρέπει να ψύχονται επί έτη, διότι τα ραδιενεργά προϊόντα της σχάσης, τα οποία περιέχουν, εκπέμπουν ακτινοβολίες, η ενέργεια των οποίων μετατρέπεται σε θερμότητα. Σε αυτόν το τύπο αντιδραστήρα, η δεξαμενή αναλωμένου καυσίμου βρίσκεται λίγο πάνω από το ύψος της καρδιάς, έξω από

60 Πυρηνικό ατύχημα στη Φουκουσίμα 52 το περίβλημα ασφάλειας και κάτω από την πλατφόρμα φόρτωσης. Τα στοιχεία του αναλωμένου καυσίμου ανυψώνονται με τον γερανό από την καρδιά και μεταφέρονται στη δεξαμενή. Η επιλογή αυτή έγινε με κριτήρια όχι ασφάλειας, αλλά αποδοτικότητας και οικονομίας. Δεν υπάρχει σοβαρό φράγμα μεταξύ δεξαμενής και περιβάλλοντος, υπάρχει μόνο η ελαφρά κατασκευή του υπερκείμενου κτιρίου. Όταν έγινε ο σεισμός οι αντιδραστήρες 4,5 και 6 ήταν εκτός λειτουργίας. Οι αντιδραστήρες 1, 2 και 3 έκλεισαν, όπως προβλεπόταν, με ασφάλεια. Η ψύξη των αντιδραστήρων έπρεπε να συνεχιστεί, με χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας που θα παρείχαν οι προς τούτο προβλεπόμενες ντηζελογεννήτριες και μπαταρίες. Σύμφωνα με πληροφορίες, το σύστημα έκτακτης ψύξης λειτούργησε κανονικά επί μισή ώρα. Μέχρι εκείνη τη στιγμή οι αντιδραστήρες οδηγούνταν ομαλά προς ευσταθές κλείσιμο, ακολουθώντας την προβλεπόμενη ομαλή διαδικασία ασφάλειας. Το μεγάλο τσουνάμι που ακολούθησε κατέστρεψε τις ντήζελογεννήτριες και το τμήμα του συστήματος ψύξης που βρισκόταν στην παραλία, σε υψόμετρο μόλις έξι μέτρων από την επιφάνεια της θάλασσας. Τα συστήματα ασφάλειας έμειναν χωρίς ρεύμα και οι αντιδραστήρες χωρίς ψύξη, οπότε άρχισε το ατύχημα και στους τρεις αντιδραστήρες. Είναι ακατανόητο γιατί, σε μια χώρα με τέτοια συχνότητα σεισμών με τσουνάμι, δε είχε γίνει σχετική πρόβλεψη: αν τα ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη και συστήματα έκτακτης ψύξης ήταν σε αρκετό ύψος π.χ. τριάντα μέτρων, σήμερα δεν θα γνωρίζαμε την Φουκουσίμα. Σε άλλες χώρες, όπως π.χ. στη Γαλλία και στη Γερμανία, υπάρχει ξεχωριστό υδατοστεγές, σε περίπτωση πλημμύρας, π.χ. από ποτάμι, κτίριο με περισσότερες από μία ντηζελο γεννήτριες, αρκετές για να τροφοδοτήσουν τους αντιδραστήρες, ακόμα και σε περίπτωση απώλειας μερικών από αυτές. Σε σταθμούς με πολλές μονάδες, συχνά προβλέπεται και επιπλέον ανεξάρτητο σύστημα βοηθητικής ηλεκτροπαραγωγής. Υπάρχει επίσης πλήρες δευτερεύον θωρακισμένο σύστημα ελέγχου του αντιδραστήρα το οποίο, σε περίπτωση ανάγκης, παρακάμπτει το σύνηθες σύστημα ελέγχου και αναλαμβάνει την ασφαλή οδήγηση του αντιδραστήρα σε ευσταθή κατάσταση. Στη Φουκουσίμα, με έξι αντιδραστήρες, αυτά τα, όντως δαπανηρά, συστήματα δεν υπάρχουν. Οι λόγοι είναι προφανείς: οικονομία χάριν του κέρδους. Δεδομένου ότι όλα αυτά ήταν γνωστά, η ρυθμιστική αρχή της Ιαπωνίας ελέγχεται ως τουλάχιστον ανεπαρκής. Οι ράβδοι καυσίμου, στους τρείς αντιδραστήρες, γυμνώθηκαν και υπερθερμάνθηκαν. Το υπέρθερμο ζιρκόνιο των ράβδων καυσίμου οξειδώνονταν

61 Κεφάλαιο 5 53 (καιγόταν) από το οξυγόνο του νερού και απελευθερώνονταν υδρογόνο. Ελεύθερο υδρογόνο κατέληξε στο υπερκείμενο κτίριο, με αποτέλεσμα εκρήξεις στα υπερκείμενα κτίρια των αντιδραστήρων 1, 3 και 2. Οι εκρήξεις διέλυσαν τους τοίχους από μεταλλικά φύλα και αποκάλυψαν και τραυμάτισαν τις δεξαμενές αναλωμένου καυσίμου (σχήμα 5.3). Επίσης, από το σεισμό, το τσουνάμι ή τις εκρήξεις, καταστράφηκε, όπως φαίνεται σήμερα, μέρος του συστήματος ψύξης των αντιδραστήρων 1,2 και 3. Οι δεξαμενές του αναλωμένου καυσίμου έχασαν έτσι την ψύξη τους, μέρος των ράβδων γυμνώθηκαν, υπερθερμάνθηκαν, καίγονταν και άρχισε σημαντική διαρροή ραδιενέργειας και από αυτές. Υπήρξαν προσπάθειες να γεμίσουν αυτές τις δεξαμενές με νερό, χρησιμοποιώντας πυροσβεστικές αντλίες. Δυστυχώς, οι ανησυχίες για αυτόν τον τρόπο αποθήκευσης αναλωμένου καυσίμου στο υπερκείμενο κτίριο επιβεβαιώθηκαν στη Φουκουσίμα. Σχ. 5.3 Οι επιπτώσεις της έκρηξης στο περίβλημα του κτιρίου Οι πιθανές αιτίες της διαρροής υδρογόνου στα υπερκείμενα κτήρια έχουν ως εξής: Όταν η πίεση στο δοχείο πίεσης της καρδιάς και στο περίβλημα ασφάλειας άρχισε να αυξάνεται επικίνδυνα, λόγω των ατμών και του υδρογόνου, το προσωπικό διοχέτευσε αέρια από το περίβλημα ασφάλειας στο περιβάλλον. Μέρος αυτών φαίνεται πως διέρρευσε και συσσωρεύθηκε στο υπερκείμενο κτίριο. Καθώς η πίεση στο περίβλημα ασφάλειας αυξανόταν, το προσωπικό πραγματοποίησε, ορθώς και όπως προβλέπεται, μία ή περισσότερες ελεγχόμενες εκτονώσεις αερίων στην ατμόσφαιρα, συμπεριλαμβανομένου υδρογόνου και ραδιενεργών αερίων, προκειμένου να μειωθεί η πίεση. Οι χειριστές στην Φουκουσίμα, προκειμένου να μειώσουν την εκροή ραδιενεργών αερίων στην ατμόσφαιρα, επέτρεψαν την αύξηση της πίεσης του συστήματος εγκλωβισμού αρκετά πάνω από την πίεση λειτουργίας, οπότε προέκυψε διαρροή αερίων υψηλής πίεσης από το σύστημα εγκλωβισμού στο υπερκείμενο κτίριο. Οι συνέπειες των εκρήξεων είναι πλέον σαφείς: διαρροή ραδιενέργειας στο περιβάλλον από τις δεξαμενές αναλωμένου καυσίμου, βλάβες στον εξοπλισμό ψύξης και ηλεκτροδότησης στις αίθουσες των στρόβιλογεννητριών, άρα δυσκολία αποκατάστασης

62 Πυρηνικό ατύχημα στη Φουκουσίμα 54 επαρκούς ψύξης της καρδιάς, με συνέπεια την επί εβδομάδες, αδυναμία αποκατάστασης ευσταθούς ασφάλειας. Η συγκεκριμένη τοποθέτηση των δεξαμενών αναλωμένου καυσίμου, απεδείχθη ότι είναι συμβιβασμός εις βάρος της ασφάλειας, χάριν της οικονομίας. Στην περίπτωση του ατυχήματος της Φουκουσίμα φαίνεται ότι: (i) Οι αντιδραστήρες άντεξαν το μεγάλο σεισμό, έκλεισαν όπως προβλεπόταν και όδευαν ομαλά προς ευσταθές κλείσιμο, (ii) το ατύχημα προέκυψε από το εξαιρετικά μεγάλο τσουνάμι, για το μέγεθος του οποίου δεν είχαν λάβει μέτρα ασφάλειας, ως όφειλαν, (iii) στο συγκεκριμένο σταθμό υπήρχαν ελλείψεις, όντως δαπανηρών, εγκαταστάσεων ασφάλειας, (iv) προτεραιότητα της TEPCO υπήρξε το κέρδος, μέχρι βαθμού αβελτηρίας, εις βάρος της ασφάλειας, (v) η ρυθμιστική αρχή απεδείχθη, τουλάχιστον, ανεπαρκής και (vi) ενώ οι αντιδραστήρες είναι τεχνολογίας και προδιαγραφών που ίσχυαν προ πενήντα ετών, στη Φουκουσίμα δεν προέβησαν, ως όφειλαν, στις εξαιρετικά σημαντικές βελτιώσεις της ασφάλειας αντίστοιχων αντιδραστήρων, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε άλλες χώρες.

63 Κεφάλαιο 6 55 Κεφάλαιο Εισαγωγή Μετά από το πυρηνικό ατύχημα στη Φουκουσίμα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις της ραδιενέργειας σε όλες τις περιοχές της υφηλίου από τα αντίστοιχα εργαστήρια μέτρησης ραδιενέργειας περιβάλλοντος. Ο πιο πιθανός κίνδυνος για τον γενικό πληθυσμό από την έκθεση σε χαμηλά ποσά ραδιενέργειας είναι η εμφάνιση καρκίνου αρκετά χρόνια αργότερα. Ορισμένα ραδιενεργά υλικά απορροφώνται γρήγορα από τον οργανισμό και παραμένουν εκεί, όπως το ιώδιο (πηγαίνει στον θυρεοειδή αδένα) εκπέμποντας ραδιενέργεια μέσα στο σώμα, που μπορεί να προκαλέσει καρκίνο ή λευχαιμία. Άλλα ραδιενεργά υλικά, που απειλούν περισσότερο την υγεία είναι το Cs (για μακροπρόθεσμη επίδραση). Το 131 Ι είναι υποπροϊόν των διαδικασιών πυρηνικής σχάσης στις δοκιμές πυρηνικών όπλων και σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Σαν προϊόν πυρηνικής σχάσης, είναι ένα σκούρο πορφυρό αέριο που μπορεί να το εισπνεύσει κανείς, ή να απορροφηθεί μέσω του δέρματος. Το 131 Ι στη ραδιενεργό τέφρα από πυρηνικά όπλα ή ατυχήματα σε αντιδραστήρες μπορεί να εμφανιστεί σε μορφή σωματιδίων, τα οποία μπορούν να βρεθούν στα τρόφιμα, στον αέρα ή στο νερό. Το 131 Ι είναι ένα από τα πιο βραχύβια ραδιενεργά ισότοπα που απελευθερώνονται σε ένα πυρηνικό ατύχημα. Ο χρόνος ημιζωής του είναι 8,06 μέρες. Ως εκ τούτου, η μεγαλύτερη ανησυχία προκαλείται τις πρώτες μέρες και εβδομάδες μετά το ατύχημα. Είναι επίσης πτητικό και εξαπλώνεται εύκολα. Το ιώδιο απορροφάται κυρίως μέσω μολυσμένων τροφών (και ελάχιστα με την εισπνοή), ιδιαίτερα μέσω του γάλακτος και των προϊόντων του. Στο ανθρώπινο σώμα εισχωρεί και συγκεντρώνεται στο θυρεοειδή, όπου μπορεί να προκαλέσει καρκίνο του θυρεοειδούς μετέπειτα στη ζωή. Η πιθανότητα αυτή είναι μεγαλύτερη στα παιδιά. Για να αποφευχθεί η απορρόφηση του 131 Ι, οι άνθρωποι λαμβάνουν προληπτικά χάπια ιωδίου καλίου, έτσι ώστε ο θυρεοειδής να κορεστεί με μηραδιενεργό ιώδιο και να μην είναι σε θέση να απορροφήσει το 131 Ι. Το 137 Cs είναι ένα από τα υποπροϊόντα των διαδικασιών πυρηνικής σχάσης στη δοκιμή πυρηνικών όπλων και στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Μικρές ποσότητες 137 Cs μπορούν να βρεθούν στο περιβάλλον από τις δοκιμές πυρηνικών όπλων που εμφανίστηκαν στη δεκαετία του '50 και στη δεκαετία του '60 από τα ατυχήματα πυρηνικών

64 Πειραματικό μέρος 56 αντιδραστήρων, όπως το 1986 όταν μετέφεραν μέσα από τα ρεύματα αέρα 137 Cs σε πολλές χώρες στην Ευρώπη μετά από το ατύχημα των εγκαταστάσεων παραγωγής ενέργειας του Τσερνομπίλ. Το ισότοπο 137 Cs έχει χρόνο ημιζωής περίπου 30 χρόνια, το 137 Cs χρειάζεται πάνω από 200 χρόνια για να μειωθεί στο 1% του αρχικού επιπέδου του. Το 137 Cs αναμειγνύεται εύκολα με το νερό και είναι χημικά όμοιο με το κάλιο. Έτσι, μιμείται τον τρόπο με τον οποίο το κάλιο μεταβολίζεται στον οργανισμό και μπορεί να εισέλθει μέσω πολλών τροφών στο ανθρώπινο σώμα, μεταξύ των οποίων και του γάλακτος. Αφού εισέλθει στον οργανισμό, διασπείρεται ευρέως. Οι συγκεντρώσεις του είναι μεγαλύτερες στους μυϊκούς ιστούς και μικρότερες στα οστά. Μπορεί να προκαλέσει πολλούς διαφορετικούς τύπους καρκίνου. Το 134 Cs έχει χρόνο ημίσειας ζωής των 2,0652 χρόνια. Παράγεται άμεσα ως ένα προϊόν σχάσης και μέσω σύλληψης νετρονίου από μη-ραδιενεργό 133 Cs, το οποίο είναι ένα κοινό προϊόν σχάσης. 6.2 Παρουσίαση πειραματικών μετρήσεων Στους παρακάτω πίνακες παρουσιάζονται οι μέσες και οι μέγιστες συγκεντρώσεις των ισοτόπων 131 I, 137 Cs, 134 Cs και 133 Xe όπως αυτές μετρήθηκαν μετά από το ατύχημα στην Φουκουσίμα, σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη. Επιπλέον, για κάποια από αυτά τα γεωγραφικά πλάτη έχουμε καταγράψει σε πίνακες και το 7 Be. Το χρονικό διάστημα που χρησιμοποιήσαμε για τον υπολογισμό των μέσων και μέγιστων τιμών ήταν σαράντα πέντε ημέρες. Αυτό το χρονικό διάστημα το χωρίσαμε σε επτά διαφορετικές χρονικές περιόδους. Επιλέξαμε η πρώτη και η τελευταία περίοδος να αποτελείται από δέκα ημέρες και οι υπόλοιπες πέντε χρονικές περίοδοι να περιέχουν μετρήσεις πέντε ημερών. Αυτό έγινε γιατί κατά τις πρώτες ημέρες του ατυχήματος οι αέριες μάζες κινήθηκαν πάνω από τον ωκεανό και έτσι δεν ανιχνεύονταν ραδιενεργά ισότοπα. Από την στιγμή που οι αέριες μάζες έφτασαν στην ξηρά μικρύναμε το βήμα των ημερών. Το τελευταίο χρονικό διάστημα επιλέχθηκε και αυτό να περιέχει δέκα ημέρες διότι τα ισότοπα δεν ήταν πλέον ανιχνεύσιμα σε αρκετές περιοχές.

65 Κεφάλαιο 6 57 Ένας επιπλέον παράγοντας που συντέλεσε στην επιλογή αυτών των χρονικών διαστημάτων ήταν το γεγονός ότι στην Ευρώπη υπήρχαν δύο μέγιστα συγκεντρώσεων των ραδιενεργών ισοτόπων στις 30-31/3/2011 και στις 4-5/4/2011. Πιο συγκεκριμένα, οι χρονικές περίοδοι είναι: 1 η περίοδος από τις 12 Μαρτίου έως τις 21 Μαρτίου, 2 η περίοδος από τις 22 Μαρτίου έως τις 26 Μαρτίου, 3 η περίοδος από τις 27 Μαρτίου έως τις 31 Μαρτίου, 4 η περίοδος από 1 Απριλίου έως τις 5 Απριλίου, 5 η περίοδος από τις 6 Απριλίου έως τις 10 Απριλίου, 6 η περίοδος από τις 11 Απριλίου έως τις 15 Απριλίου, 7 η περίοδος από τις 16 Απριλίου έως τις 25 Απριλίου. Για κάθε περιοχή μέτρησης υπολογίσαμε τις μέσες και μέγιστες τιμές της συγκέντρωσης των ισοτόπων σε μbq/m 3.

66 Πειραματικό μέρος 58 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέσες τιμές για το 131 Ι όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.1 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' N 44 24'20,51'' N 45 28'04,38'' N 45 28'04,38'' N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' N 48 18'31,09'' N 48 18'31,09'' N 50 04'38,76'' N 48 12'32,87'' N 48 12'32,87'' N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' N 59 13'43,94'' N 51 45'32,67'' N 51 45'32,67'' N N N 41 04'38,76'' N 40 38'21,66'' N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' N ' N 21 01'59,65'' N 10 49'20,27'' N 11 56'25,36'' N 20 41'54'' 117

67 Κεφάλαιο N 23 28'07'' N 25 02'26'' N 25 37'12'' N ,18'' N 37 04'32,02'' 44 N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' N 36 19'20,28'' N 37 57'06,04'' N 35 41'11,92'' N 35 41'11,92'' N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' N 36 06' N 13 29'04,64'' N 44 48'30'' N 37 18' N 37 22' 38'' N 39 30' 20'' N 53 20'58,00'' N 37 15'41,00'' N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' N 40 42'50,58'' N 45 25'09,99'' N 38 53'41,34'' N 35 55' N 35 14'08,96'' N 28 04'07,42'' N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' N 62 27'14,30'' N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' N 38 35'17,66'' N 47 36'21,93'' N 48 38'59,52'' N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' N 19 17'07,50''

68 Πειραματικό μέρος 60

69 Κεφάλαιο 6 61 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέγιστες τιμές για το 131 Ι όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.2 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' N 44 24'20,51'' N 45 28'04,38'' N 45 28'04,38'' N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' N 48 18'31,09'' N 48 18'31,09'' N 50 04'38,76'' N 48 12'32,87'' N 48 12'32,87'' N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' N 59 13'43,94'' N 51 45'32,67'' N 51 45'32,67'' N N N 41 04'38,76'' N 40 38'21,66'' 27 N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' N ' N 21 01'59,65'' N 10 49'20,27'' N 11 56'25,36'' N 20 41'54'' 200

70 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' N 25 02'26'' N 25 37'12'' N ,18'' 43 N 37 04'32,02'' 44 N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' N 36 19'20,28'' N 37 57'06,04'' N 35 41'11,92'' N 35 41'11,92'' N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' N 36 06' N 13 29'04,64'' N 44 48'30'' N 37 18' N 37 22' 38'' N 39 30' 20'' N 53 20'58,00'' N 37 15'41,00'' N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' N 40 42'50,58'' N 45 25'09,99'' N 38 53'41,34'' N 35 55' N 35 14'08,96'' N 28 04'07,42'' N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' N 62 27'14,30'' N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' N 38 35'17,66'' N 47 36'21,93'' N 48 38'59,52'' N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' N 19 17'07,50''

71 Κεφάλαιο 6 63 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέσες τιμές για το 137 Cs όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.3 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' N 45 28'04,38'' N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' 18 N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' N 59 13'43,94'' 21 N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' N ' N 21 01'59,65'' N 10 49'20,27'' N 11 56'25,36'' N 20 41'54'' 10

72 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' N 25 02'26'' N 25 37'12'' N ,18'' N 37 04'32,02'' N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' N 36 19'20,28'' 47 N 37 57'06,04'' N 35 41'11,92'' N 35 41'11,92'' N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' 52 N 35 36'25,28'' N 36 06' N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' N 37 18' N 37 22' 38'' N 39 30' 20'' N 53 20'58,00'' N 37 15'41,00'' N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' N 40 42'50,58'' N 45 25'09,99'' N 38 53'41,34'' N 35 55' N 35 14'08,96'' 68 N 28 04'07,42'' 69 N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' N 62 27'14,30'' N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' N 48 38'59,52'' N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' N 19 17'07,50''

73 Κεφάλαιο 6 65 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέγιστες τιμές για το 137 Cs όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.4 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' N 45 28'04,38'' N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' 18 N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' N 59 13'43,94'' 21 N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' N ' N 21 01'59,65'' N 10 49'20,27'' N 11 56'25,36'' N 20 41'54'' 10

74 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' N 25 02'26'' N 25 37'12'' N ,18'' N 37 04'32,02'' N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' 46 N 36 19'20,28'' N 37 57'06,04'' N 35 41'11,92'' 49 N 35 41'11,92'' N 35 36'25,28'' 51 N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' N 36 06' N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' N 37 18' N 37 22' 38'' N 39 30' 20'' N 53 20'58,00'' N 37 15'41,00'' N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' N 40 42'50,58'' N 45 25'09,99'' N 38 53'41,34'' N 35 55' N 35 14'08,96'' 68 N 28 04'07,42'' 69 N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' N 62 27'14,30'' N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' N 48 38'59,52'' N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' N 19 17'07,50''

75 Κεφάλαιο 6 67 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέσες τιμές για το 134 Cs όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.5 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' 3 N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' N 45 28'04,38'' N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' 18 N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' N 59 13'43,94'' 21 N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' N ' N 21 01'59,65'' N 10 49'20,27'' N 11 56'25,36'' N 20 41'54'' 10

76 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' N 25 02'26'' N 25 37'12'' N ,18'' N 37 04'32,02'' N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' N 36 19'20,28'' 47 N 37 57'06,04'' 48 N 35 41'11,92'' N 35 41'11,92'' N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' 52 N 35 36'25,28'' N 36 06' N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' N 37 18' N 37 22' 38'' 58 N 39 30' 20'' 59 N 53 20'58,00'' 60 N 37 15'41,00'' 61 N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' 63 N 40 42'50,58'' N 45 25'09,99'' 65 N 38 53'41,34'' N 35 55' 67 N 35 14'08,96'' 68 N 28 04'07,42'' 69 N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' 71 N 62 27'14,30'' 72 N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' 76 N 48 38'59,52'' 77 N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' 82 N 19 17'07,50''

77 Κεφάλαιο 6 69 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέγιστες τιμές για το 134 Cs όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.6 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' 3 N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' N 45 28'04,38'' N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' 18 N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' N 59 13'43,94'' 21 N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' N 37 59'01,33'' N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' 34 N ' N 21 01'59,65'' N 10 49'20,27'' N 11 56'25,36'' N 20 41'54'' 10

78 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' N 25 02'26'' N 25 37'12'' N ,18'' N 37 04'32,02'' N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' 46 N 36 19'20,28'' N 37 57'06,04'' 48 N 35 41'11,92'' 49 N 35 41'11,92'' N 35 36'25,28'' 51 N 35 36'25,28'' N 35 36'25,28'' N 36 06' N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' N 37 18' N 37 22' 38'' 58 N 39 30' 20'' 59 N 53 20'58,00'' 60 N 37 15'41,00'' 61 N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' 63 N 40 42'50,58'' N 45 25'09,99'' 65 N 38 53'41,34'' N 35 55' 67 N 35 14'08,96'' 68 N 28 04'07,42'' 69 N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' 71 N 62 27'14,30'' 72 N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' 76 N 48 38'59,52'' 77 N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' 82 N 19 17'07,50''

79 Κεφάλαιο 6 71 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέσες τιμές για το Be-7 όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.7 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' 3 N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' 8 N 45 28'04,38'' 9 N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' 20 N 59 13'43,94'' 21 N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' 23 N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' 29 N 37 59'01,33'' 30 N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' N ' N 21 01'59,65'' 36 N 10 49'20,27'' 37 N 11 56'25,36'' 38 N 20 41'54''

80 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' 40 N 25 02'26'' 41 N 25 37'12'' 42 N ,18'' 43 N 37 04'32,02'' 44 N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' 46 N 36 19'20,28'' 47 N 37 57'06,04'' 48 N 35 41'11,92'' 49 N 35 41'11,92'' 50 N 35 36'25,28'' 51 N 35 36'25,28'' 52 N 35 36'25,28'' 53 N 36 06' N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' 56 N 37 18' 57 N 37 22' 38'' 58 N 39 30' 20'' 59 N 53 20'58,00'' 60 N 37 15'41,00'' 61 N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' 63 N 40 42'50,58'' 64 N 45 25'09,99'' 65 N 38 53'41,34'' N 35 55' 67 N 35 14'08,96'' 68 N 28 04'07,42'' 69 N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' 71 N 62 27'14,30'' 72 N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' 76 N 48 38'59,52'' 77 N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' 82 N 19 17'07,50''

81 Κεφάλαιο 6 73 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέγιστες τιμές για το 7 Be όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.8 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' N 41 23' 05,8'' 3 N 45 17' N 43 50' N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' 8 N 45 28'04,38'' 9 N 44 11'35,03'' N 44 27'53,11'' N 78 58' N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' N 48 08'46,43'' N 48 08'46,43'' 20 N 59 13'43,94'' 21 N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' 23 N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' 27 N 40 38'21,66'' N 42 41'48,00'' 29 N 37 59'01,33'' 30 N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' N 54 41'10,47'' N ' N 21 01'59,65'' 36 N 10 49'20,27'' 37 N 11 56'25,36'' 38 N 20 41'54''

82 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' 40 N 25 02'26'' 41 N 25 37'12'' 42 N ,18'' 43 N 37 04'32,02'' 44 N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' 46 N 36 19'20,28'' 47 N 37 57'06,04'' 48 N 35 41'11,92'' 49 N 35 41'11,92'' 50 N 35 36'25,28'' 51 N 35 36'25,28'' 52 N 35 36'25,28'' 53 N 36 06' N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' 56 N 37 18' 57 N 37 22' 38'' 58 N 39 30' 20'' 59 N 53 20'58,00'' 60 N 37 15'41,00'' 61 N 38 48' 50'' N 47 33'34,32'' 63 N 40 42'50,58'' 64 N 45 25'09,99'' 65 N 38 53'41,34'' N 35 55' 67 N 35 14'08,96'' 68 N 28 04'07,42'' 69 N 40 52'07,30'' 70 N 74 41'08,36'' 71 N 62 27'14,30'' 72 N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' 76 N 48 38'59,52'' 77 N 48 4'43'' N 55 21'10,10'' N 21 26'16,40'' 80 N 21 26'16,40'' 81 N 53 53'01,54'' 82 N 19 17'07,50''

83 Κεφάλαιο 6 75 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέσες τιμές για το 133 Xe όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.9 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' 2 N 41 23' 05,8'' 3 N 45 17' 4 N 43 50' 5 N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' 8 N 45 28'04,38'' 9 N 44 11'35,03'' 10 N 44 27'53,11'' 11 N 78 58' 12 N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' 18 N 48 08'46,43'' 19 N 48 08'46,43'' 20 N 59 13'43,94'' N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' 23 N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' 27 N 40 38'21,66'' 28 N 42 41'48,00'' 29 N 37 59'01,33'' 30 N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' 33 N 54 41'10,47'' 34 N ' 35 N 21 01'59,65'' 36 N 10 49'20,27'' 37 N 11 56'25,36'' 38 N 20 41'54''

84 Πειραματικό μέρος N 23 28'07'' 40 N 25 02'26'' 41 N 25 37'12'' 42 N ,18'' 43 N 37 04'32,02'' 44 N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' N 36 19'20,28'' N 37 57'06,04'' 48 N 35 41'11,92'' 49 N 35 41'11,92'' 50 N 35 36'25,28'' 51 N 35 36'25,28'' 52 N 35 36'25,28'' 53 N 36 06' 54 N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' 56 N 37 18' 57 N 37 22' 38'' 58 N 39 30' 20'' 59 N 53 20'58,00'' 60 N 37 15'41,00'' 61 N 38 48' 50'' 62 N 47 33'34,32'' N 40 42'50,58'' 64 N 45 25'09,99'' N 38 53'41,34'' 66 N 35 55' 67 N 35 14'08,96'' N 28 04'07,42'' N 40 52'07,30'' N 74 41'08,36'' 71 N 62 27'14,30'' N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' 76 N 48 38'59,52'' 77 N 48 4'43'' 78 N 55 21'10,10'' 79 N 21 26'16,40'' N 21 26'16,40'' N 53 53'01,54'' 82 N 19 17'07,50''

85 Κεφάλαιο 6 77 Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μέγιστες τιμές για το 133 Xe όπως αυτές καταγράφηκαν σε διάφορες γεωγραφικές θέσεις και σε διάφορες χρονικές περιόδους. Πίνακας 6.10 Latitude 12-21/ / /3 1-5/4 6-10/ / /4 1 N 42 54'32,96'' 2 N 41 23' 05,8'' 3 N 45 17' 4 N 43 50' 5 N 45 14'07,30'' 6 N 44 24'20,51'' 7 N 45 28'04,38'' 8 N 45 28'04,38'' 9 N 44 11'35,03'' 10 N 44 27'53,11'' 11 N 78 58' 12 N 42 02'53,95'' 13 N 48 18'31,09'' 14 N 48 18'31,09'' 15 N 50 04'38,76'' 16 N 48 12'32,87'' 17 N 48 12'32,87'' 18 N 48 08'46,43'' 19 N 48 08'46,43'' 20 N 59 13'43,94'' N 51 45'32,67'' 22 N 51 45'32,67'' 23 N N N 41 04'38,76'' 26 N 40 38'21,66'' 27 N 40 38'21,66'' 28 N 42 41'48,00'' 29 N 37 59'01,33'' 30 N 37 59'01,33'' 31 N 37 59'01,33'' 32 N 54 41'10,47'' 33 N 54 41'10,47'' 34 N ' 35 N 21 01'59,65'' 36 N 10 49'20,27'' 37 N 11 56'25,36'' 38 N 20 41'54'' 39 N 23 28'07''

86 Πειραματικό μέρος N 25 02'26'' 41 N 25 37'12'' 42 N ,18'' 43 N 37 04'32,02'' 44 N 36 38' 45 N 36 19'20,28'' 1,5E N 36 19'20,28'' N 37 57'06,04'' 48 N 35 41'11,92'' 49 N 35 41'11,92'' 50 N 35 36'25,28'' 51 N 35 36'25,28'' 52 N 35 36'25,28'' 53 N 36 06' 54 N 13 29'04,64'' 55 N 44 48'30'' 56 N 37 18' 57 N 37 22' 38'' 58 N 39 30' 20'' 59 N 53 20'58,00'' 60 N 37 15'41,00'' 61 N 38 48' 50'' 62 N 47 33'34,32'' N 40 42'50,58'' 64 N 45 25'09,99'' N 38 53'41,34'' 66 N 35 55' 67 N 35 14'08,96'' N 28 04'07,42'' 69 N 40 52'07,30'' N 74 41'08,36'' 71 N 62 27'14,30'' N 46 21'06'' N 56 09'08,9'' 74 N 38 35'17,66'' 75 N 47 36'21,93'' 76 N 48 38'59,52'' 77 N 48 4'43'' 78 N 55 21'10,10'' 79 N 21 26'16,40'' N 21 26'16,40'' N 53 53'01,54'' 82 N 19 17'07,50''

87 Κεφάλαιο 6 79

88

89 Κεφάλαιο 7 81 Κεφάλαιο 7 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ- ΣΧΟΛΙΑ- ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 7.1 Διαγράμματα μέσων τιμών Σε αυτή την ενότητα παρουσιάζονται σε διαγράμματα οι μέσες τιμές των συγκεντρώσεων των ισοτόπων ως συνάρτηση του γεωγραφικού μήκους για 7 χρονικές περιόδους. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΜΕΣΩΝ ΤΙΜΩΝ 12-21/3 1E I-131 Cs-137 Cs-134 Be Bq/m Longitude Στις 12-21/3 παρατηρούμε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις των ραδιενεργών ισοτόπων 131 I, 134,137 Cs κοντά στην Φουκουσίμα ( N E), οι οποίες οφείλονται στις εκρήξεις που έγιναν στο πυρηνικό εργοστάσιο της TEPCO (τόσο στον αντιδραστήρα 1 και 3 όσο και στον αντιδραστήρα 2). Επιπλέον παρατηρούμε ότι οι συγκεντρώσεις στα δυτικά της Φουκουσίμα στο Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44'') (Draxler et al., 2012) είναι τρείς τάξεις

90 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 82 μεγέθους χαμηλότερες από αυτές που συναντάμε στην Ιαπωνία, τόσο για το 131 I όσο και για το 137 Cs, λίγες μοίρες ανατολικότερα στο Ketchikan (N 55 21'10,10'' W '40,98'') (Miley et al.) η συγκέντρωση του 131 I είναι έξι τάξεις μικρότερη και του 134,137 Cs πέντε τάξεις. Χρησιμοποιούμε το Dutch Harboz ως σημείο αναφοράς γιατί είναι το δυτικότερο σημείο. Όπως μπορούμε να δούμε στην Ευρώπη για αυτό το χρονικό διάστημα δεν ανιχνεύεται κανένα ισότοπο. Στην παρούσα εργασία όταν θα αναφερόμαστε στην Ευρώπη θα εννοούμε το γεωγραφικό τμήμα που έχει ως δυτικό όριο το χερσαίο τμήμα της Πορτογαλίας, ανατολικό όριο το χερσαίο τμήμα της Ουκρανίας, βόρειο όριο το χερσαίο τμήμα της Νορβηγίας και νότιο το χερσαίο τμήμα της Ελλάδας. Πιο ανατολικά από την Ευρώπη, στην Fukuoka (N E ), (Momoshimaa et al., 2012) για αυτό το χρονικό διάστημα δεν ανιχνεύονται τα ισότοπα 134,137 Cs, ενώ το 131 I είναι σε πολύ χαμηλά επίπεδα, πάντα σε σχέση με τα επίπεδα που συναντάμε στη Φουκουσίμα.

91 Bq/m 3 Κεφάλαιο /3 1E I-131 Cs-137 Cs-134 Be Longitude Στις 22-26/3 παρατηρούμε ότι η συγκέντρωση των ραδιενεργών ισοτόπων 131 I, 137 Cs, 134 Cs κοντά στην Φουκουσίμα παραμένει υψηλή (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO), αλλά οι συγκεντρώσεις των 134,137 Cs έχουν πέσει μια τάξη μεγέθους. Ο Stohl et al., (2012), αναφέρει ότι οι μετρήσεις του 137 Cs στους σταθμούς μέτρησης της ραδιενέργειας στην Ιαπωνία έχουν προβλήματα που οφείλονται στην «μόλυνση» που είχαν υποστεί οι σταθμοί μέτρησης κατά την διέλευση του πρώτου ραδιενεργού νέφους, με αποτέλεσμα να μετράνε 137 Cs ακόμα και όταν αυτό δεν υπήρχε στην ατμόσφαιρα. Στα δυτικά της Φουκουσίμα από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) οι συγκεντρώσεις των τριών ισοτόπων παραμένουν σταθερές με πολύ μικρές αυξομειώσεις, επιπλέον τα ισότοπα είναι ανιχνεύσιμα σε περισσότερες πόλεις (Draxler et al., 2012; Miley et al., Biegalski et al., 2012; MacMulin al., 2012; Leon et al., 2011; Kitto et al., 2012, Canadian Radiation Readings). Ακόμα, για πρώτη φορά παρατηρούμε μετρήσεις όλων των ισοτόπων στην Ευρώπη. Για αυτό το χρονικό διάστημα η συγκέντρωση του 131 I στην Ευρώπη δεν ξεπερνά τα 1000 μbq/m 3, ενώ για το 134,137 Cs η συγκέντρωση δεν ξεπερνά τα 100 μbq/m 3 ( Evrard

92 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 84 et al., 2012; Baeza et al., 2012; Loaiza et al., 2012; Pham et al., 2012; Barsanti et al., 2012; Bossewa et al., 2012; Clemenza et al., 2012; Ioannidou et al., 2012; Tossiti et al., 2012; Paatero et al., 2012; Rinker et al., 2011; Dlugoz et al.; Steinhauser et al.,; Povenic et al., 2012; Nikolic et al., 2012; Potiriadis et al., 2012; Manolopoulou et al., 2013; Mitev et al., 2011; Kritidis et al., 2012; Gudelis et al., 2012; Momoshimaa et al., 2012; Perrot et al.; Garcia et al.; Carvalho et al., 2012; Draxler et al., 2012; Ringer et al., 2011). Τέλος, σε αυτό το διάγραμμα παρατηρούμε ότι υπάρχουν ανιχνεύσιμες συγκεντρώσεις ισοτόπων λίγες μοίρες ανατολικότερα της Φουκουσίμα στο Upi Guam (N 13 29'04,64'' E '46,88''), (Biegalski et al., 2012) και δυτικότερα της Φουκουσίμα στο NK (N 25 02'26''E '05''), (Huh et al., 2012) οι οποίες βρίσκονται σε χαμηλά επίπεδα, πάντα σε σχέση με τα επίπεδα που συναντάμε σε περιοχές κοντά στη Φουκουσίμα.

93 Κεφάλαιο / I-131 Cs-137 Cs Be Bq/m Longitude Στις 27-31/3 παρατηρούμε ότι η συγκέντρωση του 131 I κοντά στην Φουκουσίμα, πέφτει κατά μια τάξη μεγέθους, ενώ των 134,137 Cs παραμένουν στην ίδια τάξη μεγέθους (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Η συγκέντρωση του 131 I στα δυτικά από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το Chapel Hill (N 35 55' W 79 2'), (MacMulin et al., 2012) παρουσιάζει μια ελαφρώς πτωτική τάση, ενώ οι συγκεντρώσεις των 134,137 Cs δεν παρουσιάζουν αξιοσημείωτες μεταβολές (Draxler et al., 2012; Miley et al.; Biegalski et al., 2012; MacMulin al., 2012; Leon et al., 2011; Kitto et al., 2012; Canadian Radiation Readings). Στο St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) παρατηρούμε ότι το ιώδιο αρχίζει να παρουσιάζει αύξηση της συγκέντρωσης του σε σχέση με την προηγούμενη περίοδο. Την ίδια και μεγαλύτερη αύξηση παρουσιάζει και η Ευρώπη και πλέον η συγκέντρωση του 131 Ι στην Ευρώπη φτάνει σχεδόν στις ίδιες τιμές με τις συγκεντρώσεις στην Αμερική, το ίδιο συμβαίνει και με το 134,137 Cs ( Evrard et al., 2012; Baeza et al., 2012; Loaiza et al., 2012; Pham et al., 2012; Barsanti et al., 2012; Bossewa et al., 2012; Clemenza et al., 2012; Ioannidou et al., 2012; Tossiti et al., 2012; Paatero et al., 2012;

94 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 86 Rinker et al., 2011; Dlugoz et al.; Steinhauser et al.,; Povenic et al., 2012; Nikolic et al., 2012; Potiriadis et al., 2012; Manolopoulou et al., 2013; Mitev et al., 2011; Kritidis et al., 2012; Gudelis et al., 2012; Momoshimaa et al., 2012; Perrot et al.; Garcia et al.; Carvalho et al., 2012; Draxler et al., 2012; Ringer et al., 2011). Λίγες μοίρες δυτικά της Φουκουσίμα από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως το PCY (N 25 37'12'' E '12''), (Huh et al., 2012) οι συγκεντρώσεις παραμένουν στα ίδια επίπεδα αλλά τώρα τα ισότοπα είναι ανιχνεύσιμα σε περισσότερες περιοχές. Ανατολικότερα, στο Upi Guam (N 13 29'04,64'' E '46,88''), (Biegalski et al., 2012) παρατηρείται μείωση της συγκέντρωσης του 131 Ι.

95 Κεφάλαιο / I-131 Cs-137 Cs-134 Be Bq/m Longitude Στις 1-5/4 παρατηρούμε ότι η συγκέντρωση του 131 Ι στα δυτικά και συγκεκριμένα στο Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) πέφτει αλλά παραμένει σταθερή ανατολικότερα από το Ketchikan (N 55 21'10,10'' W '40,98''), (Miley et al.) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings). Το 137 Cs στο Dutch Harboz φτάνει στα ίδια επίπεδα που είχε στην πρώτη περίοδο μέτρησης (12-21/3), και αυξάνει για τις περιοχές από το Ketchikan έως τη New York (N 40 42'50,58'' W 74 00'21,78''), (Kitto et al., 2012). Στο St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) παρατηρούμε ότι το 137 Cs μειώνεται σε σχέση με την περίοδο 27-31/3. Το 134 Cs μειώνεται οριακά σε όλη την δυτική περιοχή από το Ketchikan έως το St. John's. Στην Ευρώπη όλα τα ισότοπα παρουσιάζουν μικρές αυξομειώσεις σε σχέση με την προηγούμενη περίοδο, ενώ στις πόλεις Vilnuis (N 54 41'10,47'' E 25 16'44,92') (Gudelis et al., 2012; Lujaniene et al., 2012) και M. Zeppelin (N 78 o 58' E '), (Paatero et al., 2012) παρατηρείται αύξηση του 134,137 Cs. Κοντά στην Φουκουσίμα το 131 Ι έχει πτωτική τάση αλλά παραμένει στην ίδια τάξη μεγέθους με τις 27-31/3. Την ίδια κατάσταση

96 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 88 παρουσιάζει και το 137 Cs, ενώ το 134 Cs πέφτει οριακά μια τάξη μεγέθους (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Λίγες μοίρες μακριά από την Φουκουσίμα από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως το PCY (N 25 37'12'' E '12''), (Huh et al., 2012) η κατάσταση παραμένει σταθερή για όλα τα ισότοπα. Ενώ για το Upi Guam (N 13 29'04,64'' E '46,88''), (Biegalski et al., 2012) παρατηρείται και άλλη μείωση της συγκέντρωσης του 131 Ι.

97 Bq/m 3 Κεφάλαιο / I-131 Cs-137 Cs-134 Be Longitude Στις 6-10/4 παρατηρούμε ότι η συγκέντρωση του 131 I κοντά στην Φουκουσίμα πέφτει άλλη μια τάξη μεγέθους, ενώ το 137 Cs αυξάνει μια τάξη και το 134 Cs παραμένει στη ίδια τάξη αλλά σε χαμηλότερα επίπεδα (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Δυτικότερα, στο Βόρειο τμήμα της Αμερικής, από το Seatlle (N 47 36'21,93'' W '55,51''), (Draxler et al., 2012) έως τη New York (N 40 42'50,58'' W 74 00'21,78''), (Kitto et al., 2012) οι συγκεντρώσεις του 131 I και του 137 Cs πέφτουν, ενώ του 134 Cs παραμένει σταθερή. Σε πολλές περιοχές του Καναδά δεν ανιχνεύονται πλέον συγκεντρώσεις του 131 I και του 134,137 Cs. Παρόμοια συμπεριφορά ανιχνεύεται και στην Ευρώπη. (Evrard et al.; Baeza et al., 2012; Loaiza et al., 2012; Pham et al., 2012; Barsanti et al., 2012; Bossewa et al., 2012; Clemenza et al., 2012; Ioannidou et al., 2012; Tossiti et al., 2012; Paatero et al., 2012; Rinker et al., 2011; Dlugoz et al.; Steinhauser et al.; Povenic et al., 2012; Nikolic et al., 2012; Potiriadis et al., 2012; Manolopoulou et al., 2013; Mitev et al., 2011; Kritidis et al., 2012; Gudelis et al., 2012; Momoshimaa et al., 2012; Perrot et al.; Garcia et al.; Carvalho

98 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 90 et al., 2012; Draxler et al., 2012). Ακόμα παρατηρούμε ότι τιμές του 134,137 Cs στην Ευρώπη είναι μεγαλύτερες από την δύση, ενώ αυτή του 131 I είναι σχεδόν ίδια. Στην Fukuoka (N E ), (Momoshimaa et al., 2012) για αυτό το χρονικό διάστημα παρατηρούμε αύξηση της συγκέντρωσης του 134,137 Cs κατά μια τάξη μεγέθους, ενώ το 131 I παραμένει στα ίδια επίπεδα με την προηγούμενη περίοδο. Από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως το PCY (N 25 37'12'' E '12''), (Huh et al., 2012) και για το Upi Guam (N 13 29'04,64'' E '46,88''), (Biegalski et al., 2012) οι συγκεντρώσεις όλων των ισοτόπων αυξάνουν.

99 Κεφάλαιο / Bq/m I-131 Cs-137 Cs-134 Be Longitude Στις 11-15/4 παρατηρούμε ότι η συγκέντρωση του 131 I κοντά στην Φουκουσίμα πέφτει άλλη μια τάξη μεγέθους (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Λίγες μοίρες ανατολικότερα της Φουκουσίμα από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012) έως το PCY (N 25 37'12'' E '12''), (Huh et al., 2012) όλα τα ισότοπα παρουσιάζουν μείωση, με οριακά μεγαλύτερη μείωση αυτή του 134 Cs. Δυτικότερα στο Βόρειο τμήμα της Αμερικής από το YellowKnife (N 62 27'14,30'' W '18,44''), (Canadian Radiation Readings) έως τη New York (N 40 42'50,58'' W 74 00'21,78''), (Kitto et al., 2012) παρατηρούμε ότι τα ισότοπα είναι ανιχνεύσιμα σε πολύ λιγότερες πόλεις και σε αυτές τις πόλεις οι συγκεντρώσεις είναι μειωμένες σε σχέση με την προηγούμενη περίοδο. Στην Ευρώπη παρατηρούμε και εδώ πτωτική τάση των συγκεντρώσεων όλων των ισοτόπων αλλά οι συγκεντρώσεις στην Ευρώπη εξακολουθούν να είναι υψηλότερες από την δύση (Evrard et al.; Baeza et al., 2012; Loaiza et al., 2012; Pham et al., 2012; Barsanti et al., 2012; Bossewa et al., 2012; Clemenza et al., 2012; Ioannidou et al., 2012; Tossiti et al., 2012; Paatero et al., 2012; Rinker et al., 2011; Dlugoz et al.; Steinhauser et al.; Povenic et al., 2012; Nikolic et al., 2012; Potiriadis et al., 2012; Manolopoulou et al., 2013; Mitev

100 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 92 et al., 2011; Kritidis et al., 2012; Gudelis et al., 2012; Momoshimaa et al., 2012; Perrot et al.; Garcia et al.; Carvalho et al., 2012; Draxler et al., 2012).

101 Κεφάλαιο / Bq/m I-131 Cs-137 Cs-134 Be Longitude Στις 16-25/4 παρατηρούμε παντού μείωση των συγκεντρώσεων. Αναλυτικότερα, από το Βορειοδυτικό τμήμα της Αμερικής έως τη New York (N 40 42'50,58'' W 74 00'21,78''), (Kitto et al., 2012) τα ισότοπα είναι ανιχνεύσιμα σε ελάχιστες πόλεις. Η συγκέντρωση του 131 I είναι στην ίδια τάξη μεγέθους αλλά σε πιο χαμηλά επίπεδα, το ίδιο συμβαίνει και για τα ισότοπα του 134,137 Cs. Παρόμοια συμπεριφορά ανιχνεύεται και στην Ευρώπη (Evrard et al.; Baeza et al., 2012; Loaiza et al., 2012; Pham et al., 2012; Barsanti et al., 2012; Bossewa et al., 2012; Clemenza et al., 2012; Ioannidou et al., 2012; Tossiti et al., 2012; Paatero et al., 2012; Rinker et al., 2011; Dlugoz et al.; Steinhauser et al.; Povenic et al., 2012; Nikolic et al., 2012; Potiriadis et al., 2012; Manolopoulou et al., 2013; Mitev et al., 2011; Kritidis et al., 2012; Gudelis et al., 2012; Momoshimaa et al., 2012; Perrot et al.; Garcia et al.; Carvalho et al., 2012; Draxler et al., 2012; Lujaniene et al., 2012). Κοντά στην Φουκουσίμα το 131 I έχει πέσει τρείς τάξης μεγέθους από τη περίοδο 12-21/3. Το 137 Cs πέφτει άλλη μία τάξη μεγέθους από την προηγούμενη περίοδο και συνολικά έχει πέσει δύο τάξεις μεγέθους από την μέρα του ατυχήματος. Το 134 Cs βρίσκεται στην ίδια τάξη μεγέθους με την περίοδο 6-10/4. (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Στο Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 )

102 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 94 η συγκέντρωση του 131 I πέφτει μια τάξη μεγέθους και φτάνει σε σχεδόν μηδενικά επίπεδα, το ίδιο συμβαίνει και με το 134,137 Cs. Από το Hanoi ανατολικότερα και ως τη Φουκουσίμα παρατηρούμε παντού μείωση των συγκεντρώσεων. Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζεται η συγκέντρωση κάθε ισότοπου ξεχωριστά ως συνάρτηση του γεωγραφικού μήκους και για τις 7 χρονικές περιόδους.

103 Κεφάλαιο Ι 1E / / / / / / /2011 Bq/m 3 Bq/m Longitude 137 Cs / / / / / / / Longitude

104 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα Cs / / / / / / /2011 Bq/m Longitude 7 Be Bq/m / / / / / / / Longitude

105 Bq/m 3 Κεφάλαιο Διαγράμματα μέγιστων τιμών Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζονται οι μέγιστες τιμές ως συνάρτηση του γεωγραφικού μήκους, όπως προέκυψαν ύστερα από επεξεργασία των μετρήσεων. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΜΕΓΙΣΤΩΝ ΤΙΜΩΝ 12-21/3 1E8 1E max-i-131 max-cs-137 max-cs-134 max-be Longitude Στις 12-21/3 παρατηρούμε ότι κοντά στη Φουκουσίμα η μέγιστη συγκέντρωση του 131 I υπερβαίνει τα 100 Bq/m 3, ενώ το 134,137 Cs είναι κοντά στα 7 Bq/m 3, (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Στις περιοχές εκτός Ιαπωνίας η μεγαλύτερη συγκέντρωση του ιωδίου που βλέπουμε είναι στην Melbourne Florinda (N 28 04'07,42'' W 80 33'37,67''), με το 131 I να μην υπερβαίνει τα μbq/m 3. Το 137 Cs παρουσιάζει μέγιστο στο Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) με τιμή κοντά στα 2000 μbq/m 3. Τέλος, το 134 Cs παρουσιάζει μέγιστο στη Washigton (N 38 53'41,34'' W 77 12'10,68''), (Leon et al., 2011).

106 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα /3 1E max-i-131 max-cs-137 max-cs-134 max-be Bq/m Longitude Στις 22-26/3 παρατηρούμε ότι κοντά στη Φουκουσίμα η μέγιστη τιμή του 131 I υπερβαίνει τα 10 Bq/m 3, ενώ το 134,137 Cs είναι κοντά στο 1 Bq/m 3, (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Στις περιοχές δυτικά της Ιαπωνίας και πιο συγκεκριμένα από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) η μεγαλύτερη τιμή του ιωδίου είναι στο Dutch Harboz, με την συγκέντρωση να είναι κάτω από τα μbq/m 3, ενώ του 137 Cs είναι στο Sidney (BC) (N 48 38'59,52'' W '57,02''), (Canadian Radiation Readings) με την συγκέντρωση να μην υπερβαίνει τα 400 μbq/m 3. Για το 134 Cs η μεγαλύτερη συγκέντρωση είναι στο Richland (N 46 21'06'' W '56,05''), (Miley et al.) κοντά στα 240 μbq/m 3. Στην Ευρώπη το 131 I υπερβαίνει οριακά τα 1000 μbq/m 3, στο Sacavem (N 38 48' 50''W 9 05' 38'') (Carvalho et al., 2012), ενώ οι συγκεντρώσεις για το 134,137 Cs είναι κάτω από τα 100 μbq/m 3.

107 Κεφάλαιο 7 99 Δυτικότερα της Φουκουσίμα στο NK (N 25 02'26''E '05''), (Huh et al., 2012) η συγκέντρωση του 131 I δεν υπερβαίνει τα 500 μbq/m 3, ενώ λίγο πιο ανατολικά από το ΝΚ, στο Chuncheon (N ,18 E ,51 ),(Hernadez et al., 2012) η συγκέντρωση του 134,137 Cs είναι 22 μbq/m 3.

108 Bq/m 3 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα / max-i-131 max-cs-137 max-cs-134 max-be Longitude Στις 27-31/3 παρατηρούμε ότι κοντά στη Φουκουσίμα η μέγιστη τιμή του 131 I υπερβαίνει το 1 Bq/m 3, ενώ το 134,137 Cs είναι κάτω από 1 Bq/m 3, (Priest et al.;amano et al., 2012MEXT, CTBTO). Στις περιοχές εκτός Ιαπωνίας από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) η μεγαλύτερη συγκέντρωση του ιωδίου είναι οριακά κάτω από τα μbq/m 3,στο Resolute Bay (N 74 41'08,36'' W 94 54'35,75'') (Canadian Radiation Readings), ενώ του 137 Cs είναι 500 μbq/m 3 στο St. John's και του 134 Cs η συγκέντρωση φτάνει κοντά στα 200 μbq/m 3, στο Ketchikan (N 55 21'10,10'' W '40,98'') (Miley et al.). Στην Ευρώπη το 131 I έχει μέγιστη συγκέντρωση στο Lodz (N 51 45'32,67'' E 19 27'22,6''), (Nikolic et al., 2012), κοντά στα 8500 μbq/m 3, ενώ σε αυτό το διάγραμμα παρατηρούμε ότι το 137 Cs εμφανίζει συγκέντρωση μεγαλύτερη και από αυτή του ιωδίου στη Huelva (N 37 15'41,00''W 6 56'41,01''), (Draxler et al., 2012), (μια παρατήρηση που εμφανίζεται μόνο σε ένα σημείο και δεν είναι γενικό φαινόμενο και μπορεί να οφείλεται

109 Κεφάλαιο σε σφάλμα στην επεξεργασία των μετρήσεων), ενώ το 134 Cs δεν ξεπερνά τα 650μBq/m 3, με την μέγιστη συγκέντρωση να είναι στο Lodz. Λίγες μοίρες ανατολικότερα της Φουκουσίμα από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως τη Fukuoka (N E ), (Momoshimaa et al., 2012) η μέγιστη συγκέντρωση του 131 I είναι κοντά στα 500 μbq/m 3 στο NK (N 25 02'26''E '05''), (Huh et al., 2012) ενώ του 137 Cs λίγο πάνω από τα 100 μbq/m 3 και του 134 Cs κάτω από τα 100 μbq/m 3 στην ίδια περιοχή.

110 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα / max-i-131 max-cs-137 max-cs-134 max-be Bq/m Longitude Στις 1-5/4 παρατηρούμε ότι κοντά στη Φουκουσίμα η μέγιστη τιμή του 131 I εξακολουθεί να υπερβαίνει το 1 Bq/m 3, ενώ το 134,137 Cs είναι κάτω από 1 Bq/m 3, (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Στις περιοχές εκτός Ιαπωνίας από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) η μεγαλύτερη συγκέντρωση του ιωδίου παραμένει στο Resolute Bay (N 74 41'08,36'' W 94 54'35,75'') (Canadian Radiation Readings) αλλά είναι κάτω από 7500 μbq/m 3, ενώ του 137 Cs είναι κοντά 3000 μbq/m 3 στο Dutch Harboz και του 134 Cs είναι 120 μbq/m 3 στο Ketchikan (N 55 21'10,10'' W '40,98''), (Miley et al.). Στην Ευρώπη παρατηρούμε ότι η μέγιστη συγκέντρωση του 131 I είναι κοντά στα 4000 μbq/m 3 στη Vilnius (N 54 41'10,47'' E 25 16'44,92'), (Gudelis et al., 2012; Lujaniene et al., 2012), ενώ η μέγιστη συγκέντρωση του 134,137 Cs είναι πάλι στην ίδια πόλη με τιμή κοντά 1000 μbq/m 3.

111 Κεφάλαιο Στις περιοχές πολύ κοντά στην Fukushima από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως τη Fukuoka (N E ), (Momoshimaa et al., 2012) η μέγιστη συγκέντρωση όλων των ισοτόπων δεν υπερβαίνει τα 550 μbq/m 3.

112 Bq/m 3 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα / max-i-131 max-cs-137 max-cs-134 max-be Longitude Στις 6-10/4 παρατηρούμε ότι κοντά στη Φουκουσίμα η μέγιστη τιμή του 131 I υπερβαίνει το 1 Bq/m 3, ενώ τώρα και το 137 Cs την ξεπέρνα. Το 134 Cs είναι κάτω από 1 Bq/m 3, αλλά σε υψηλότερα επίπεδα από την προηγούμενη περίοδο (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Στις περιοχές εκτός Ιαπωνίας από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) η μεγαλύτερη συγκέντρωση του 131 I έχει μετατοπιστεί ανατολικότερα από το Resolute Bay στην New York (N 40 42'50,58'' W 74 00'21,78''), (Kitto et al., 2012) και φτάνει κοντά στα 1400 μbq/m 3, ενώ του 134,137 Cs η μέγιστη συγκέντρωση είναι στο Chapel Hill (N 35 55' W 79 2'), (MacMulin et al., 2012) τα 110 μbq/m 3. Στην Ευρώπη παρατηρούμε ότι όλα τα ισότοπα δεν υπερβαίνουν τα 3000 μbq/m 3. Η μέγιστη συγκέντρωση του 131 I είναι κοντά στα 2800 μbq/m 3, στο Vilnius (N 54 41'10,47'' E 25 16'44,92'), (Gudelis et al., 2012; Lujaniene et al., 2012), στην ίδια πόλη παρουσιάζουν μέγιστο και το 134,13 Cs με την συγκέντρωση να ξεπερνά τα 500 μbq/m 3. Σε

113 Κεφάλαιο αύτη την χρονική περίοδο παρατηρούμε για πρώτη φορά την Ευρώπη να έχει υψηλότερες μέγιστες τιμές από την δύση. Στις περιοχές πολύ κοντά στην Φουκουσίμα από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως τη Fukuoka (N E ), (Momoshimaa et al., 2012) η μέγιστη συγκέντρωση του 131 I είναι κοντά στα 700 μbq/m 3 στο Sacramento (N 38 35'17,66'' W '39,84''), (Biegalski et al., 2012) ενώ του 134,137 Cs είναι κοντά στα 1100 μbq/m 3, στο PCY (N 25 37'12'' E '12''), (Huh et al., 2012).

114 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα / max-i-131 max-cs-137 max-cs-134 max-be Bq/m Longitude Στις 11-15/4 παρατηρούμε ότι κοντά στη Φουκουσίμα η μέγιστη τιμή του 131 I δεν υπερβαίνει για πρώτη φορά το 1 Bq/m 3, ενώ τώρα και το 134,137 Cs είναι μεγαλύτερο από 1 Bq/m 3, (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Στις περιοχές εκτός Ιαπωνίας από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) η μεγαλύτερη συγκέντρωση του 131 I είναι κοντά στα 370 μbq/m 3, στη New York (N 40 42'50,58'' W 74 00'21,78''), (Kitto et al., 2012), ενώ του 137 Cs είναι στο Chapel Hill (N 35 55' W 79 2'), (MacMulin et al., 2012) κοντά στα 100 μbq/m 3, το 134 Cs δεν ξεπερνά τα 50 μbq/m 3, στη New York. Στην Ευρώπη παρατηρούμε ότι η μέγιστη συγκέντρωση για το 131 I είναι στα 1000 μbq/m 3, στην Αθήνα (Kritidis et al., 2012; Potiriadis et al., 2012; Bossew et al., 2012), ενώ το 137 Cs είναι κοντά στα 250 μbq/m 3 στο Vilnius (N 54 41'10,47'' E 25 16'44,92'), (Gudelis et al., 2012; Lulaniene et al., 2012) και το 134 Cs κοντά στα 70 μbq/m 3, στο Karajovic (N E ), (Nikolic et al., 2012), Και σε αύτη την χρονική περίοδο παρατηρούμε ότι η Ευρώπη έχει υψηλότερες τιμές από την δύση.

115 Κεφάλαιο Στις περιοχές πολύ κοντά στην Φουκουσίμα από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως τη Fukuoka (N E ), (Momoshimaa et al., 2012) η μέγιστη τιμή του 131 I είναι κοντά στα 270 μbq/m 3, στο NK (N 25 02'26'' E '05''), (Huh et al., 2012), ενώ του 134,137 Cs είναι 100 μbq/m 3, στην ίδια πόλη.

116 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα / max-i-131 max-cs-137 max-cs-134 max-be Bq/m Longitude Στις 16-25/4 παρατηρούμε ότι κοντά στη Φουκουσίμα η μέγιστη τιμή όλων των ισοτόπων είναι κοντά στο 1 Bq/m 3, (Priest et al.; Amano et al., 2012; MEXT; CTBTO). Στις περιοχές εκτός Ιαπωνίας από το Dutch Harboz (N 53 53'01,54'' W '07,44''), (Draxler et al., 2012) έως το St. John's (N 47 33'34,32'' W 52 42'45,45''), (Canadian Radiation Readings) η μεγαλύτερη συγκέντρωση του 131 I και του 137 Cs είναι στη New York (N 40 42'50,58'' W 74 00'21,78''), (Kitto et al., 2012), με τιμές κάτω από 200 μbq/m 3, ενώ το 134 Cs δεν ξεπερνά τα 60 μbq/m 3, στην ίδια πόλη. Στην Ευρώπη παρατηρούμε ότι το 131 I είναι στα 300 μbq/m 3,στο Montecuccolino (N 44 27'53,11'' E 11 19'43,19'') ενώ το 134,137 Cs είναι κοντά στα 100 μbq/m 3, στο Mt. Cimone (N 44 11'35,03'' E 10 42'05,02''), (Tossiti et al., 2012). Και σε αύτη την χρονική περίοδο παρατηρούμε ότι η Ευρώπη έχει οριακά υψηλότερες τιμές από την δύση. Στις περιοχές πολύ κοντά στην Φουκουσίμα από το Hanoi (N 21 01'59,65'' E '59,95''), (Long et al., 2012 ) έως τη Fukuoka (N E ), (Momoshimaa et al., 2012) η μέγιστη συγκέντρωση όλων των ισοτόπων είναι κοντά στα 100 μbq/m 3.

117 Κεφάλαιο Προβλέψεις και προσομοιώσεις για την πορεία του ραδιενεργού νέφους Στην προσομοίωση που πραγματοποίησε ο Draxler με το μοντέλο HYSPLIT παρουσιάζει μια συνεχή απελευθέρωση του ιχνηθέτη σωματιδίων 137 Cs σε ποσοστό 100 σωματίδια ανά ώρα που αντιπροσωπεύει την περιεκτικότητα του 137 Cs που εκπέμπεται από τη Fukushima Daiichi, (σχήμα 7.1). Κάθε αλλαγή στο χρώμα των σωματιδίων (κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, κυανό, πράσινο, μπλε, βιολετί, πορφυρό) αντιπροσωπεύει μια μείωση της ραδιενέργειας κατά έναν παράγοντα 10. Η ραδιενέργεια μειώνεται μόνο λόγω της υγρής (βροχόπτωση) και ξηρής εναπόθεσης. Η διάσπαση του 137 Cs δεν λαμβάνεται υπόψη σε αυτό το σύντομο χρόνο προσομοίωσης, λόγω του μεγάλου χρόνου ημιζωής. Σε αυτή την προσομοίωση οι εκπομπές συμβαίνουν από τις 12/3/2011 έως τις 31/3/2011, αλλά τα σωματίδια ακολουθούνται μέχρι το τέλος του Απριλίου. Παρατηρούμε ότι οι μέγιστες εκπομπές 137 Cs συμβαίνουν στις 15/3 (φαίνεται από το κόκκινο χρώμα) πάνω από την Ιαπωνία. Μέχρι τη στιγμή που τα σωματίδια έφτασαν στις Ηνωμένες Πολιτείες, στον αέρα οι συγκεντρώσεις ήταν 1000 φορές χαμηλότερες, που αντιπροσωπεύει μια έκθεση στην ακτινοβολία αρκετά κάτω από τα φυσιολογικά επίπεδα υποβάθρου.

118 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 110 Σχ. 7.1 Στιγμιότυπο της προσομοίωσης του Draxler Μια ακόμα εκτίμηση της ρύπανσης και πρόβλεψης της τροχιάς των ραδιενεργών σωματιδίων έπειτα από το πυρηνικό ατύχημα της Φουκουσίμα, πραγματοποίησαν και οι Lujaniene et al. (2012), οι οποίοι έτρεξαν ένα Λαγκρατζιανό μοντέλο μεταφοράς, με σκοπό να περιγράψουν ρεαλιστικά τις ατμοσφαιρικές διεργασίες. Ως δεδομένο εισαγωγής στο μοντέλο θεώρησαν την απελευθέρωση Bq 137 Cs που συνέβη στις 12 Μαρτίου του 2011, στην Φουκουσίμα. Το αρχικό ύψος της κυψελίδας επιλέχθηκε να παραμείνει στα m. Τα μετεωρολογικά δεδομένα και η προσομοίωση τροχιών αποκάλυψε ότι οι χρόνοι άφιξης των σωματιδίων που απελευθερώθηκαν στις 11/3/2011 και στις 12/3/2011 ήταν διαφορετικοί και τα σωματίδια μεταφέρονται σε διαφορετικά υψόμετρα. Είναι φανερό ότι οι αεροχείμαροι επηρέασαν την μεταφορά των εκπεμπόμενων σωματιδίων σε ανώτερα επίπεδα. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης με βάση το Λαγκρατζιανό μοντέλο μεταφοράς παρουσιάζονται στο σχήμα 7.2.

119 Κεφάλαιο Σχ. 7.2 Σωματιδιακή διασπορά στις 20 Μαρτίου :00 UTC (επάνω) και στις 27 Μαρτίου 2011 στις 18:00 UTC (κάτω). Αποχρώσεις του κόκκινου δείχνουν σωματίδια στο κατώτερο στρώμα, μέχρι 3 χιλιόμετρα. Αποχρώσεις του μαύρο και σκούρο μπλε δείχνουν το μεσαίο στρώμα, μέχρι 6 km ύψος. Το γαλάζιο δείχνει το ανώτερο στρώμα.(χρόνος της απελευθέρωσης των σωματιδίων ήταν στις 12 Μαρτίου 2011). ( Lujaniene et al., 2012) Τα πρώτα ραδιονουκλίδια ανιχνεύονται στη Ευρώπη στις 20/3/2011. Οι διεργασίες προσομοίωσης έδειξαν ότι τα σωματίδια που απελευθερώθηκαν στις 11/3/2011 εμφανίστηκαν στην Ευρώπη στις 13/4/2011 στα 850hPa, στις 30/3/2011 στα 700hPa και στις 20/3/2011 στα 500hPa. Παρόμοια κατάσταση παρατηρήθηκε για τα σωματίδια που εκλύθηκαν στις 12/3/2011 τα οποία έφτασαν στην Ευρώπη στα 700hPa την 1/4/2011, στα 500hPa στις 21/3/2011, όμως τα σωματίδια στα 850hPa δεν έφτασαν σε Ευρωπαϊκό έδαφος. Για τον εντοπισμό της προέλευσης των ραδιονουκλιδίων που παρατηρήθηκαν στην Μπρατισλάβα έπειτα από το πυρηνικό ατύχημα στη Φουκουσίμα, ο Povenic et al. (2012)

120 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 112 χρησιμοποίησαν ένα αριθμητικό μοντέλο υπολογισμού τροχιών, το οποίο παρέχεται από το European Center για την μεσοπρόθεσμη πρόγνωση καιρού. Για τις εμπροσθιοτροχιές χρησιμοποιήθηκαν σωματίδια που απελευθερώθηκαν από την Φουκουσίμα σε τέσσερα διαφορετικά επίπεδα πίεσης: στα 925hPa (800m), στα 850hPa (1500m), στα 700hPa (3000m) και στα 500hPa (5000m). Υπόθεσαν ότι τα σωματίδια κατά την μεταφορά τους θα έμεναν στα αρχικά τους επίπεδα πίεσης. Οι τροχιές διαμορφώθηκαν με συχνότητα 6 ωρών. Η πηγή των πληροφοριών για την προσομοίωση των τροχιών ήταν μια ανάλυση της κατάστασης της ατμόσφαιρας κατά την διάρκεια ενός δεδομένου διαστήματος, το οποίο ήταν διαθέσιμο από την ECMWF. Οι οπισθοτροχιές υπολογίσθηκαν με ανάλογο τρόπο. Τα αποτελέσματα του μοντέλου παρουσιάζονται στα σχήματα 7.3 και 7.4

121 Κεφάλαιο Σχ. 7.3 Προσομοιώσεις των επροσθιοτροχιών μεταξύ της Φουκουσίμα και της Μπρατισλάβα. Τα γκρι σημεία αντιπροσωπεύουν το επίπεδο πίεσης 925hPa (800m), τα μαύρα σημεία τα 850 hpa (1500m ), τα βιολετί σημεία τα 700 hpa (3000 m) και τα μπλε σημεία τα 500 hpa (5000m). Το έγχρωμοo φόντο αντιπροσωπεύει τη θάλασσα στο επίπεδο της πίεσης κατά την έναρξη της προσομοίωσης. Η απελευθέρωση των σωματιδίων από την Φουκουσίμα έγινε a) στις 12 Μαρτίου στις 12:00 UTC b) στις 20 Μαρτίου 12:00UTC και c) στις 30 Μαρτίου, στις 00:00UTC. (Povenic et al., 2012)

122 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 114 Σχ. 7.4 Έναρξη της προσομοίωσης από Μπρατισλάβα των οπισθοτροχιών : d ) στις 22 Μαρτίου στις 12:00UTC, e) στις 31 Μαρτίου 12:00UTC και f) στις 13 Απριλίου στις 00:00. (Povenic et al., 2012) Στους παρακάτω χάρτες εμφανίζονται τα αποτελέσματα που πρόεκυψαν για τον υπολογισμό τον οπισθοτροχιών και εμπροσθιοτροχιών για διάφορες περιοχές, σύμφωνα με το μοντέλο HYSPLIT.

123 Κεφάλαιο Σχ. 7.5 Οπισθοτροχιές για την Θεσσαλονίκη(Ionnidou et al., 2013) Στους παραπάνω χάρτες παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που κατάληξαν στην Θεσσαλονίκη στις 26/3/2011 και στις 10/4/2011. (Ionnidou et al., 2013)

124 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 116 Σχ. 7.6 Οπισθοτροχιά για το Μιλάνο(Ionnidou et al., 2013) Στο σχήμα 7.6 παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που κατάληξαν στο Μιλάνο στις 7/4/2011. (Ionnidou et al., 2013) Σχ. 7.7 Εμπροσθιοτροχιά για το Μιλάνο και την Θεσσαλονίκη(Ionnidou et al., 2013) Στο σχήμα 7.7 παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που ξεκίνησαν από την Ιαπωνία και κατάληξαν στο Μιλάνο και στην Θεσσαλονίκη στις 3/4/2011. (Ionnidou et al., 2013)

125 Κεφάλαιο Σχ. 7.8 Εμπροσθιοτροχίες για τέσσερις μέρες (Long et al., 2012) Στο σχήμα 7.8 α) παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που ξεκίνησε από την Ιαπωνία στις 17/3/ :00 UTC και έφτασε στο Βιετνάμ στις 25/3/2011, β) παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που ξεκίνησε από την Ιαπωνία στις 23/3/2011 6:00 UTC και έφτασε στο Βιετνάμ στις 31/3/2011, γ) παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που ξεκίνησε από την Ιαπωνία στις 26/3/ :00 UTC και άλλαξε κατεύθυνση φτάνοντας στις Φιλιππίνες χωρίς να περάσει από το Βιετνάμ, δ) παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που ξεκίνησε από την Ιαπωνία στις 3/4/ :00 UTC και έφτασε στο Βιετνάμ στις 11/4/2011. (Long et al., 2012)

126 Επεξεργασία πειραματικών δεδομένων- Σχόλια- Συμπεράσματα 118 Σχ. 7.9 Εμπροσθιοτροχία με έναρξη από την Fukushima (Thakur et al., 2012) Στο σχήμα 7.9 παρατηρούμε ποια ήταν η πορεία των αέριων μαζών που ξεκίνησε από την Ιαπωνία και κινήθηκε για 13 ημέρες. (Thakur et al., 2012) Στο σχήμα 7.10 παρατηρούμε τις οπισθοτροχιές 8 ημερών για την Ουάσιγκτον και την Χουέλβα. (Lazano et al., 2011)

127 Κεφάλαιο Σχ Οπισθοτροχιά για την Ουάσιγκτον και την Χουέλβα (Lazano et al., 2011)