Strategiczny projekt badawczy TECHNOLOGIE WSPOMAGAJĄCE ROZWÓJ BEZPIECZNEJ ENERGETYKI JĄDROWEJ Zadanie badawcze nr 6. „Rozwój metod zapewnienia bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej dla bieżących i przyszłych potrzeb energetyki jądrowej”

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Zadanie 6, Etap 3, Cel 1 Metoda oceny odporności systemów hydrogeologicznych na wpływy zanieczyszczeń antropogenicznych związanych z eksploatacją elektrowni jądrowej Ireneusz Śliwka

Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk Zakład Fizykochemii Ekosystemów (NZ59)

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Skład osobowy realizujący projekt

Dr hab.Ireneusz Sliwka – kierownik NZ59 Dr Beata Grabowska - adiunkt Dr Joanna Najman – adiunkt (urlop wychowawczy) Dr Paweł Mochalski – adiunkt (staż zagraniczny) Dr Jacek Faber - adiunkt Mgr Monika Skowron - asystent Mgr Jaroslaw Bielewski – doktorant SDIFJ IVrok IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Plan wystąpienia

 Wprowadzenie, lokalizacja elektrowni jądrowej (EJ) w Polsce  Typy genetyczne wód podziemnych obszaru Polski  Znaczniki środowiskowe stosowane w badaniach hydrologicznych  Pobieranie próbek wody w terenie  Plany badawcze w 2012 roku IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

EJ wokół Polski

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Lokalizacje dla przyszłej elektrowni jądrowej (EJ) wytypowane przez Polską Grupę Energetyczną.

25.11.2011.

Największą szansę na budowę EJ na Pomorzu mają (od lewej) Gąski, Choczewo oraz Żarnowiec, od lutego 2012 ruszają prace badawcze.

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Cykl hydrologiczny, EJ a wody podziemne EJ Gąski, Choczewo, Żarnowiec Ok..30% światowych zasobów wody słodkiej zawierają wody gruntowe IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Wiek wody podziemnej

Odporność systemu wód podziemnych na zanieczyszczenia antropogeniczne jest skorelowana z

wiekiem wody

, im woda starsza tym system jest bardziej odporny na zanieczyszczenia.

Definicja wieku wody podziemnej: - wiek wody stagnacyjnej (pogrzebanej) – czas jej przebywania w systemie liczonym od momentu jej odseparowania od systemu aktywnej wymiany, - wiek wody dla systemów dynamicznych (mobilnych) – czas jaki upłynął od momentu pojawienia się wody na wejściu do systemu do momentu jej pojawienia się w miejscu pomiaru.

Wiek wody podziemnej oznacza się za pomocą

metod znacznikowych

wg. ściśle określonych procedur analitycznych i modelowania matematycznego .

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Wody podziemne, ze względu na wiek wody, można podzielić na:

-

wody współczesne

(młode), zawierające jakiś składnik antropogeniczny wskazujący na ich całkowite bądź dominujące zasilanie w „erze przemysłowej” -

wody holoceńskie

„ery przedprzemysłowej” lub „przedtermojądrowej”, tzn. bez składników antropogenicznych, -

wody plejstoceńskie

(paleoinfiltracyjne lub reliktowe) to wody infiltracyjne starsze niż wody holoceńskie. Infiltracyjne wody plejstoceńskie pochodzą najczęściej z opadów w końcowych etapach ostatniego glacjału, tzn. z zasilania w okresie od około 13,5 do 10 tys. lat i są one nazywane wodami wieku glacjalnego.

-

wody infiltracji przedpleistoceńskiej

(lub przedczwartorzędowej), pochodzą z zasilania w różnych okresach lądowych przed plejstocenem (bardzo stare).

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Zmiany stężeń w czasie wybranych znaczników w atmosferze Ziemi

Zuber A., Ciężkowski W., Różański K.

Metody znacznikowe w badaniach hydrogeologicznych – poradnik metodyczny

. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2007.

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Zakresy datowania wód podziemnych dla różnych znaczników

Zuber A., Ciężkowski W., Różański K.

Metody znacznikowe w badaniach hydrogeologicznych

Wrocław 2007.

– poradnik metodyczny

. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Schemat przenikania znaczników do wód podziemnych i pobieranie próbek wody ze studni głębinowej czas C pow = 5,5 ppt = 33 fg/cm 3 SF 6 .

.

.

SF .

6 .

.

F-11 .

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. .

.

.

.

.

.

.

C 1950 czas = 0,003 fg/cm 3 C = 0,3 fg/cm 3 IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

C = 0,003 fg/cm 3

Oznaczanie stężenia znaczników w wodzie podziemnej metodą chromatografii gazowej wymaga:

1.

pobrania próbki wody

bez kontaktu z powietrzem

z otoczenia, 2.

3.

wydzielenia gazów z próbki wody, wzbogacenia stężenia znacznika z próbki gazowej, 4. analizy próbki gazowej w układzie chromatograficznym.

Zdjęcie i schemat pojemnika pomiarowego IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

zastosowanego do pobierania próbek wody podziemnej

Schemat układu do pobierania wody podziemnej

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Pobieranie próbek wody w terenie ze studni głębinowych

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Uproszczony schemat metody chromatograficznej

N analizowana próbka, u - przepływ gazu nośnego Śliwka I., 2003 - . Raport IFJ PAN Nr 1924/AP –

Detektor wychwytu elektronów – podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań

. Rozprawa habilitacyjna.

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Układ do pomiaru stężenia F-11, F-12, F-113 oraz SF 6 metodą chromatografii gazowej

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Układ do pomiaru stężenia Ar i Ne metodą chromatografii gazowej

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Związek matematyczny między stężeniem znacznika na wejściu i wyjściu systemu hydrologicznego a wiekiem wody

gdzie: t jest czasem kalendarzowym, τ jest czasem przepływu tzw. wiekiem strugi wody, g(τ) jest funkcją odpowiedzi systemu tzw. funkcja rozkładu czasów przebywania, λ jest stałą rozpadu w przypadku znaczników promieniotwórczych.

IFJ PAN Kraków, 9.12.2011

Plany badawcze w 2012 roku

pobieranie terenowe próbek wody w obszarze lokalizacji EJ (dwie kampanie początek kwietnia i koniec września 2012) i ich chromatograficzna analiza -montaż nowego układu chromatograficznego do jednoczesnego pomiaru stężenia związków chlorowcowych, neonu i argonu z jednej próbki wody - testowanie zbudowanego układu pomiarowego na wodach powierzchniowych i podziemnych z rejonu Krakowa -nawiązanie współpracy z PIG (konsultacje) oraz z WFiIS AGH (konsultacje, pomiary trytu) IFJ PAN Kraków, 9.12.2011