Poznaj atom

Bezpieczny transport materiałów promieniotwórczych

Poniedziałek 23 lipca 2012

Każdego roku na całym świecie, także w Polsce, realizowanych jest setki tysięcy transportów materiałów promieniotwórczych. Jak podaje World Nuclear Association, w ciągu roku po drogach publicznych, koleją i drogą morską transportowanych jest 20 mln przesyłek różnych rozmiarów, zawierających średnio i wysokoaktywne materiały promieniotwórcze. Od roku 1971 r. wykonano ponad 20 tys. transportów wysokoaktywnych odpadów o łącznej wadze 80 tys. ton. Nigdy nie zarejestrowano przypadku uszkodzenia lub rozszczelnienia pojemnika z materiałem wysokoaktywnym.

Gdyby uwzględnić materiały niskoaktywne, bądź o znikomej promieniotwórczości – takie jak choćby popularne czujki dymu, w których stosuje się izotop promieniotwórczy Ameryk 241 - liczba takich przesyłek zapewne wzrosłaby kilkukrotnie. Pod pojęciem „materiału promieniotwórczego” nie kryją się bowiem tylko – jak mogłoby się wydawać – elementy paliwowe reaktorów jądrowych. Są to przede wszystkim materiały, elementy i urządzenia wykorzystywane w wielu dziedzinach działalności człowieka, na przykład w diagnostyce medycznej czy przemyśle. Swego czasu w ZSRR zjawisko promieniotwórczości wykorzystywano m.in. do wytwarzania wysokiej klasy powierzchni marmurowych czy klepek parkietowych.

Transport materiałów promieniotwórczych, jako zjawisko masowe, musi przebiegać w sposób, który wyeliminuje ryzyko związane z emisją promieniowania, uszkodzeniem przesyłki lub działaniem osób trzecich.
Podstawowym elementem zapewniającym bezpieczny transport materiału promieniotwórczego jest zastosowanie pojemnika bądź opakowania odpowiedniego do stopnia aktywności przewożonego elementu. W przypadku transportu bardzo małej ilości materiału radioaktywnego, jak ma to miejsce w przypadku przewożenia radiofarmaceutyków bądź drobnych elementów przemysłowych, stosuje się zwykłe opakowania kartonowe lub plastikowe. Każdy z nas może kupić czujnik dymu w sklepie, zawierający izotop promieniotwórczy, w opakowaniu typu „blister”. Ilość materiału aktywnego w urządzeniu jest tak znikoma, że żadne dodatkowe zabezpieczenie nie jest potrzebne.

W przypadku transportu dużej ilości materiałów, ale o niskiej aktywności, jak np. surowa bądź jedynie wstępnie przetworzona ruda uranowa, stosuje się popularne pojemniki przemysłowe, odporne na zagrożenia spotykane zwykle w przemyśle – upadek czy działanie czynników atmosferycznych. Dodatkowych zabezpieczeń, przeciw promieniowaniu czy ingerencji osób trzecich, nie stosuje się, ponieważ materiały przewożone w taki sposób są słabo aktywne lub ciężko miesza się je z innymi substancjami, dzięki czemu są z natury bezpieczne.

W transporcie radioizotopów do diagnostyki medycznej lub radioteriapii, generatorów używanych w diagnostyce niektórych nowotworów, a także niektórych materiałów związanych z cyklem paliwowym, stosuje się tzw. pojemniki typu A, spełniające określone wymagania stawiane przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej (MAEA) (Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material). Przepisy dokładnie określają testy, jakie muszą przejść pojemniki. Muszą wytrzymać swobodny upadek z wysokości 30 – 120 cm (w zależności od masy przewożonego materiału), być odporne na zakleszczenie i ściśnięcie oraz przebicie stalowym prętem o masie 6 kg spadającym z wysokości jednego metra., Podczas ćwiczeń Krajowego Systemu Wykrywania Skażeń i Alarmowania „Patrol ‘09” w Różanie niejednokrotnie udowodniono, że odpowiednio przygotowane stalowe hoboki (pojemniki przypominające wyglądem beczki) spełniają wymagania przepisów MAEA z nawiązką.

Przepisy Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej precyzują także wymagania stawiane przed pojemnikami stosowanymi do przewozu materiałów wysokoaktywnych, takich jak radioizotopy do zastosowań medycznych i naukowych, wypalonego paliwa jądrowego czy zeszklonych odpadów o dużej aktywności. Pojemniki takie, zwane “pojemnikami typu B”, muszą być w stanie wytrzymać przewidywane skutki ewentualnego wypadku bez naruszenia ich szczelności i niebezpiecznego wzrostu promieniowania. Przepisy nakazują, aby pojemniki tego typu były zdolne przetrwać wszystkie następujące po sobie testy:

  • swobodny upadek z wysokości 9 m lub upuszczenie masy 500 kg z wysokości 9 m na pojemnik,
  • narażenie na przebicie prętem o masie 6 kg spadającym z wysokości 1 m,
  • umieszczenie w temperaturze 800°C przez 30 minut,
  • zanurzenie na głębokość 15 m przez 8 godzin lub 200 m przez godzinę.


W przypadku transportu elementów cyklu paliwowego, zawierających wzbogacony uran lub pluton, istnieje możliwość zajścia reakcji łańcuchowej. Zapobiega się temu poprzez ograniczenie ilości materiału w jednym pojemniku typu B, odpowiednie ułożenie w nim materiałów rozszczepialnych, a także rozmieszczenie wielu pakietów względem siebie. W ten sposób zapobiega się osiągnięciu przez materiał masy krytycznej, niezbednej do rozwinięcia się samopodtrzymującej reakcji łańcuchowej. Pojemniki takie zapewniają także dobre odprowadzenie ciepła generowanego przez wypalone paliwo reaktorowe. Elementy paliwowe często zanurzone są w wodzie, dodatkowo chroniącą przed promieniowaniem (tzw. osłona biologiczna), a pojemniki pokryte są gęstym użebrowaniem skutecznie odprowadzającym ciepło. Temperatura na powierzchni pojemnika nie może przekraczać 80 °C, jednak zazwyczaj nie osiąga 30 °C.

Ważną kwestią związaną z bezpieczeństwem transportu materiałów promieniotwórczych, w szczególności tych wysokoaktywnych, jest ingerencja osób trzecich, które mogą chcieć zablokować transport lub wykraść albo zniszczyć materiały promieniotwórcze. Podejmuje się zatem odpowiednie dla wielkości transportu i rodzaju materiałów środki bezpieczeństwa, takie jak ochrona przez jednostki policji, wojska bądź innych służb, często jednocześnie utajniając czas i trasę przewozu.

W Wielkiej Brytanii przeprowadzono szereg publicznych demonstracji, w których pojemniki do przewozu wypalonego paliwa reaktorowego (wypełnione stalowymi prętami) były obiektem symulowanych wypadków transportowych. Losowo wybrany pojemnik wśród nowo wyprodukowanych (nigdy wcześniej nie używanych do transportu wypalonego paliwa) został początkowo zrzucony z wieży w taki sposób, aby jego najsłabsza część uderzyła o ziemię jako pierwsza. Pokrywa pojemnika została lekko uszkodzona, co spowodowało minimalne rozszczelnienie i wydostanie się na zewnątrz małej ilości wody, która wypełniała pojemnik. Jednakowoż w przypadku gdyby podobny scenariusz rozegrał się z udziałem prawdziwego materiału rozszczepialnego, nie doszłoby do skażenia promieniotwórczego, gdyż z pojemnika wydostała by się pomijalnie mała, a nawet zerowa ilość izotopów.

Jak podaje World Nuclear Association, z uwagi na wyrafinowanie technologiczne pojemników „typu B”, koszt wyprodukowania największych, stosowanych do przewozu wypalonego paliwa wynosi prawie 1,6 mln $ za sztukę. Masa takich pojemników, bez ładunku, może dochodzić nawet do 110 ton. Tymczasem pojedynczy pojemnik może pomieścić do 6 ton paliwa.

Zapraszamy do obejrzenia materiału poświęconego testowi pojemnika typu Castor (film poniżej)

FOT: World Nuclear Transport Institute

Facebook