Urán- és transzurán nuklidok, valamint hasadványtermékek akkumulációja acélfelületeken II.
Szorpciós vizsgálatok dinamikus laboratóriumi modellrendszerben

Kádár Péter¹ – Varga Kálmán¹ – Baja Bernadett¹ – Németh Zoltán¹ – Vajda Nóra² – Stefánka Zsolt³ – Kövér László⁴ – Varga Dezső⁴ – Cserny István⁴ – Tóth József⁴ – Pintér Tamás⁵ – Schunk János⁵

(¹PE Radiokémia Intézeti Tanszék, Veszprém)

(²BME Nukleáris Technikai Intézet, Budapest)

(³MTA Izotópkutató Intézet, Budapest)

(⁴MTA ATOMKI Elektronspektroszkópiai Osztály, Debrecen)

(⁵Paksi Atomerőmű Zrt., Vegyészeti Főosztály, Paks)

A paksi atomerőműben – 2006 októberében megkezdődött és 2007 januárjában sikeresen befejeződött – sérült fűtőelem-eltávolítási (tokozási) munkálatokkal összefüggésben az urán- és transzurán nuklidok, valamint egyes hasadványtermékek kontaminációs (adszorpciós-deszorpciós) folyamatainak ismerete megkülönböztetett jelentőséggel bírt. Az 1. akna bórsavas közegébe bejutott urán- és transzurán nuklidok, valamint hasadványtermékek különböző kémiai formában (molekuláris, kolloid és/vagy diszperz) fordultak elő. Az átrakási munkálatok kapcsán alapvető fontosságú a pihentető medencébe kerülő radionuklidok mennyiségének (aktivitásának) becslése, a szennyeződés mértékének és kinetikájának megismerése az alkalmazott szerkezeti anyagok felületén. Az urán- és transzurán akkumuláció mechanizmusáról és kinetikájáról a fontosabb szerkezeti anyagok (korrózióálló acélok, Zr–Nb ötvözet) felületén ugyanis nem állt rendelkezésre kielégítő információ. Az elvégzett vizsgálatok fontos adatokat szolgáltattak a kiégett fűtőelemek kiszállíthatóságáról, különösen a 2. blokk esetén, ahol a pihentetőmedencében tárolják a tokozott, sérült fűtőelemeket.
Két részből álló sorozatunk első közleményében – a vonatkozó szakirodalmi adatok alapján – összefoglaltuk az urán- és transzurán (Pu, Am, Cm) elemek kémiáját (radiokémia, analitikai kémia, kolloidkémia, elektrokémia). Jellemeztük az urán- és transzurán (Pu, Am, Cm) elemek domináns kémiai formáit és azok relatív szorpciós képességét az aktív zóna szerkezeti anyagainak (elsősorban korrózióálló acél, Fe-oxidok és Zr–Nb ötvözet) felületén vizes, bórsavas oldatokban. A szakirodalmi adatok alapján áttekintettük az urán- és transzurán izotópok kontaminációjának jellegét és mértékét befolyásoló fontosabb tényezőket, valamint azok összefüggéseit fémes szerkezeti anyag/vizes oldat heterogén rendszerekben.
A sorozat jelen (második) részében ismertetjük a kétfajta acélcső mintán elvégzett laboratóriumi kontaminációs-dekontaminációs vizsgálatokat, valamint összefoglaljuk és értelmezzük a kapcsolódó felületanalitikai, oldatkémiai és radiokémiai mérések eredményeit. A munka során urán- és transzurán elemek (Pu, Cm), valamint egy hasadványtermék nuklid (Cs) akkumulációját vizsgáltuk a 2. blokki 1. akna hűtővizéből két primerköri szerkezeti anyag, az 1. blokki 5. gőzfejlesztőből kivágott cső és a sérült fűtőelemek tárolására szolgáló tokanyagból készített acélcső felületén, laboratóriumi dinamikus modellrendszerben. Az oldatokból és a csőszakaszokból vett mintákat több analitikai módszerrel (a- és g-spektrometria, ICP-MS, SEM-EDX, voltammetria, XPS) elemeztük.