PETR MERUNKA ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA BIOMEDICÍNSKÉHO INŽENÝRSTVÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE 2019

PETR

MERUNKA

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

FAKULTA

BIOMEDICÍNSKÉHO INŽENÝRSTVÍ

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

2019

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Fakulta biomedicínského inženýrství

Katedra zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva

Detektor SAFECAST a jeho využití při měření radiace v České republice jednotkami sborů dobrovolných hasičů obcí a hasičskými

záchrannými sbory podniků

SAFECAST detector and its use in radiation measurement in the Czech Republic by Voluntary Fightfighter Unit and The Fire Brigade of

Company

Bakalářská práce

Studijní program: Ochrana obyvatelstva

Studijní obor: Plánování a řízení krizových situací

Vedoucí práce: Ing. Petra Kadlec Linhartová

Petr Merunka

Kladno, květen 2019

Prohlášení

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci s názvem Detektor SAFECAST a jeho využití při měření radiace v České republice jednotkami sborů dobrovolných hasičů obcí a hasičskými záchrannými sbory podniků vypracoval samostatně pouze s použitím pramenů, které uvádím v seznamu bibliografických odkazů.

Nemám závažný důvod proti užití tohoto školního díla ve smyslu § 60 zákona č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon).

V Kladně dne 13.05.2019

……….

podpis

Poděkování

Mé poděkování patří Ing. Petře Kadlec Linhartové za odborné vedení, trpělivost a ochotu, kterou mi v průběhu zpracování bakalářské práce věnovala. Rád bych též poděkoval Ing. Petru Kučovi za odborné konzultace a podporu při získávání

podkladů.

Abstrakt

Předmětem této bakalářské práce je především popis možností využití výzkumného projektu „RAMESIS – SAFECAST pro veřejnost“ pro měření radiace jednotkami sborů dobrovolných hasičů obcí a jednotkami hasičských záchranných sborů podniků pomocí detektorů Safecast bGeigie Nano.

V teoretické části je popsán systém a technologie měření ionizujícího záření, organizace jednotek požární ochrany ve vztahu k radiační ochraně a jejich schopnost provádět tato měření.

Praktickou část tvoří popis využití přístroje Safecast bGeigie Nano v praxi jako součásti občanské měřicí sítě prostřednictvím jednotek sborů dobrovolných hasičů obcí a hasičských záchranných sborů podniků a geometrie měření.

Výsledky této práce jsou prezentovány a interpretovány prostřednictvím tabulek a mapových podkladů změřeného území v České republice. Na základě praktických zkušeností jsou navržena doporučení pro další získávání dat.

Klíčová slova

Safecast; detekce; radiační; ionizující; jaderné; záření; ramesis.

Abstract

The bachelor thesis describes possible ways of using “RAMESIS-SAFECAST for public” research project for monitoring radiation by voluntary firefighting units and corporate firefighting units using the Safecast bGeigie Nano detectors.

The theoretical part describes the system and the measuring technology, firefighting units organizing related to radiation defense and their ability to carry out those measurements.

The experimental part comprises the usage of Safecast bGeigie Nano device in the field as a part of civil measuring network by the voluntary firefighting units and the corporate firefighting units and measurement geometry.

The results of this work are presented and interpreted by the means of tables and map plans of a mapped territory in the Czech Republic. Suggestions for additional data acquisition are proposed based on practical experience.

Keywords

Safecast; detection; radiation; ionizing; nuclear; ramesis.

Obsah

1 Úvod ... 13

2 Radioaktivita ... 16

3 Detekce ionizujícího záření ... 19

3.1 Ionizační komory ... 20

3.2 Geiger – Müllerovy detektory ... 20

3.3 Proporcionální detektory ... 21

3.4 Polovodičové detektory ... 21

3.5 Scintilační detektory ... 21

3.6 Filmové dozimetry ... 22

3.7 Termoluminiscenční dozimetry ... 22

3.8 Jaderné emulze ... 23

4 Legislativa ... 24

5 Radiační ochrana v ČR - organizace ... 26

5.1 Státní úřad pro jadernou bezpečnost ... 26

5.2 Státní ústav radiační ochrany ... 27

5.3 Hasičský záchranný sbor České republiky ... 28

6 Současný stav ... 31

6.1 Monitorování radiační situace v České republice ... 31

6.2 Síť včasného zjištění ... 33

6.2.1 Měřicí místa Sítě včasného zjištění ... 34

6.2.2 Síť integrálního měření ... 35

6.2.3 Síť monitorovacích tras ... 36

6.2.4 Síť odběru vzorků životního prostředí ... 39

6.2.5 Síť odběru vzorků potravního řetězce ... 39

6.3 Monitorování radiační situace v zahraničí ... 40

7 Projekt Ramesis ... 42

8 Safecast ... 43

8.1 Detektor Safecast bGeigie Nano - technické parametry ... 44

8.2 Detektor Safecast bGeigie Nano – ovládací prvky ... 48

9 Metodika ... 50

9.1 Hodnoty příkonu prostorového dávkového ekvivalentu ... 50

9.2 Geometrie měření ... 50

9.3 Stažení dat ... 54

9.4 Doplňující informace ... 54

9.5 Struktura dat ... 56

9.6 Grafický výstup... 57

9.6.1 Zobrazení tras měření na mapě ... 57

9.6.2 Atributová tabulka ... 58

9.6.3 Úprava dat ... 59

9.6.4 Prezentace výsledků měření ... 59

10 Cíl práce ... 61

11 Výsledky ... 62

12 Diskuze ... 67

13 Závěr ... 69

14 Seznam použitých zkratek ... 70

15 Bibliografie ... 72

16 Seznam použitých obrázků ... 77

17 Seznamu použitých tabulek ... 79

13

1 ÚVOD

Dne 11. března 2011 v 6:46 hodin středoevropského času zasáhlo severovýchodní Japonsko zemětřesení a následně tsunami. Jednalo se o největší přístrojově zaznamenané zemětřesení v Japonsku a páté největší na světě po roce 1900. Síla zemětřesení dosáhla momentového magnituda 9,0, což přibližně odpovídá stupni 9 v Richterově škále. Epicentrum podmořského zemětřesení se nacházelo zhruba 70 km východně od poloostrova Ošika. Hloubka hypocentra se odhaduje na 10 až 30 km (1).

Po prvním otřesu došlo k automatickému vypnutí všech pracujících bloků jaderné elektrárny Fukušima a k odpojení od elektrické sítě. Světlo ve velínech zajistily záložní baterie až do doby, než byly zprovozněny náhradní dieselové zdroje elektřiny, s jejichž pomocí probíhalo dochlazování reaktorů (1).

Podle odhadu měla mít očekávaná vlna tsunami výšku 3 metry, ale ve skutečnosti dosáhla výšky téměř 15 metrů. Voda zaplavila celý areál jaderné elektrárny, zničila čerpadla mořské vody, elektrické rozvody a zdroje stejnosměrného proudu u bloku jedna, dvě a čtyři. Po zaplavení strojoven došlo ke zničení dieselových agregátů. Tsunami poškodilo také budovy včetně jejich vybavení, komunikace mezi budovami a veškerou techniku nacházející se v areálu jaderné elektrárny. Poškozené a zatarasené komunikace znesnadňovaly dopravu náhradních zařízení potřebných k zajištění havarijního chlazení reaktorů.

Následovala řada dílčích technologických havárií, které v konečném důsledku zapříčinily únik velkého množství radioaktivity. V důsledku nedostatečného chlazení prvního bloku došlo k vodíkové explozi, která zničila horní část budovy a narušila průběh záchranných prací na druhém bloku. Dopadající trosky poškodily náhradní elektrické vedení pro první a druhý blok a hadice přivádějící chladicí vodu pro první blok. Následovaly vodíkové exploze třetího a čtvrtého

14 bloku. Za hlavní zdroj radioaktivního zamoření okolí jaderné elektrárny je považován výbuch v oblasti komory potlačení na druhém bloku (1).

V rámci preventivních opatření bylo v období mezi 11. březnem a 15. březnem 2011 evakuováno asi 85 000 osob bydlících v okruhu 20 km od jaderné elektrárny a z některých přilehlých území. Obyvatelstvu žijícímu v okruhu 20 – 30 km od jaderné elektrárny bylo doporučeno ukrytí ve vlastních domech. V dubnu 2011 byla doporučena evakuace dalších 10 000 osob žijících severozápadně od jaderné elektrárny (2).

V době, kdy japonská veřejnost příliš nedůvěřovala oficiálním informacím japonské vlády o vývoji radiační situace, vznikl projekt Safecast, který umožnil široké veřejnosti snadno sledovat úroveň radioaktivity v prostředí, ve kterém žijí.

Jedná se o mezinárodní organizaci zaměřující se na dobrovolníky a otevřené sdílení informací o radiační situaci v životním prostředí (3).

Krátce po havárii v jaderné elektrárně Fukušima spolu navázali prostřednictvím e-mailu kontakt Sean Bonner z Los Angeles, Joi Ito žijící střídavě v Bostonu, Dubaji a Tokyu a Pieter Franken z Tokya. Zpočátku šlo o to, aby se ujistili, že jsou přátelé v pořádku. Brzy se začali zajímat o možnost získat Geiger-Müllerův detektor (dále GM detektor), který by využili pro vlastní měření radiační situace, neboť neměli dostatek oficiálních informací. Vzhledem k tomu, že komerční přístroje byly prakticky hned vyprodány, zrodil se nápad sestavit a následně distribuovat vlastní zařízení. Na tomto základě se začala vytvářet komunita, která navázala kontakt s výrobcem GM detektorů společností International Medcom. Následně byl ve spolupráci se společností Tokyo Hackerspace vytvořen návrh hardware.

Souběžně s tím započaly práce na vytvoření webu komunity. 15. dubna 2011 se uskutečnilo první velké setkání členů Safecastu a vznikl plán pojezdových měření radiace a veřejného publikování dat. V první fázi byl vyroben přístroj Safecast bGeigie a po jeho úspěšném odzkoušení byl navržen přístroj menších

15 rozměrů s názvem Safecast bGeigie Nano, který se dostal na trh na jaře v roce 2013 (4).

16

2 RADIOAKTIVITA

Radioaktivita je jev, při kterém dochází k rozpadu atomových jader za současného uvolnění neviditelného (radioaktivního, neboli ionizujícího) záření.

„Ionizující záření je schopné při průchodu látkou způsobit ionizaci atomů této látky, tj. vytvořit z původně elektricky neutrálních atomů kladné a záporné ionty (iontové páry). S ohledem na charakter ionizačního procesu lze ionizující záření rozdělit na přímo ionizující a nepřímo ionizující (5).“

Kvanta přímo ionizujícího záření nesou elektrický náboj, proto přímo vyrážejí či vytrhávají elektrony z atomů. Kvanta nepřímo ionizujícího záření elektricky nabita nejsou. Předávají svou energii v látce nejprve nabitým částicím a ty potom přímými účinky na atomy látku ionizují (6).

Jako radioaktivní látky jsou označovány látky, které obsahují nestabilní izotopy prvků. Jádra těchto prvků neboli radionuklidy se přeměňují v jádra jiných izotopů a přitom emitují ionizující záření, především ve formě fotonů, beta částic, alfa částic, případně neutronů. Rentgenové záření a záření gama jsou schopné ionizovat hmotu, proto se řadí mezi elektromagnetické vlny. Jako částicové záření označujeme neutrony, alfa a beta částice a fragmenty rozštěpených jader (7).

Částice alfa jsou heliová jádra složená ze dvou neutronů a dvou protonů, proto mají kladný náboj. Předávají část své energie elektronům, které jsou poté ionizovány nebo excitovány. Emitované elektrony mohou sekundárně způsobit další ionizace tím, že část své energie předají dalším orbitálním elektronům. Alfa částice mají krátký dolet (7).

Beta částice vznikají při štěpení atomových jader, nicméně jsou identické s orbitálními elektrony, mají tudíž záporný elektrický náboj. Tak jako alfa částice předávají energii orbitálním elektronům, další interakcí částic beta s hmotou je tzv. brzdné záření. Beta částice při nárazu do atomového jádra předá část své

17 energie a zpravidla se v ostrém úhlu odrazí. Atomovým jádrem přijatá energie je poté vyzářena formou fotonů (7).

Rentgenové záření a záření gama mají malou vlnovou délku, ale dlouhý dolet.

V elektrickém poli se chovají neutrálně. Každé z těchto záření vzniká jinak. Fotony rentgenového záření jsou emitovány elektrony při přechodu do nižší energetické hladiny. Gama záření je vyzařováno atomovými jádry. Obě záření mohou interagovat s orbitálními elektrony za vzniku ionizace atomu nebo excitace elektronu. Interaguje-li uvolňovaná energie s atomovými jádry, vznikají další fotony s nižší energií (7).

Neutrony jsou elektricky neutrální stavební kameny atomových jader. Při nárazu neutronu do atomového jádra je neutron zcela pohlcen, odražen, nebo se jádro působením neutronu může rozštěpit. Záchytem neutronu zpravidla dochází k nestabilitě jádra a dalšímu radioaktivnímu rozpadu. Po kolizi s neutronem a jeho odrazu jádro emituje přebytečnou energii ve formě gama záření. Rozštěpením jader vznikají dva nestabilní a různě velké fragmenty reagující s okolní hmotou. Při štěpení velmi těžkých jader ²³⁵U a ²³⁹Pu jsou uvolňovány dva až tři neutrony aktivně štěpící okolní atomy, což je hojně využíváno k mírovým i vojenským účelům (7).

Doba, za kterou se vlivem nestability přemění polovina přítomných jader se nazývá poločas přeměny. Tento jev je nezávislý na původním množství radioaktivní látky a nelze ho ovlivnit změnou vnějších faktorů. Jedná se o konstantní veličinu, která je jiná pro každý prvek. Tři prvky s nejdelším poločasem přeměny jsou základem tří přírodních rozpadových řad. U thoria ²³²Th je poločas přeměny 3,9 miliard let, u uranu ²³⁸U 4,5 miliardy let a u uranu ²³⁵U 710 miliónů let. Po rozpadu všech tří uvedených prvků vznikají další radioaktivní nuklidy s výrazně kratším poločasem přeměny. Všechny tři přírodní rozpadové řady jsou zakončeny stabilními nuklidy olova (8).

18 Existuje ještě čtvrtá – umělá rozpadová řada, která začíná neptuniem ²³⁷Np a končí stabilním izotopem bismutu ²³⁹Bi (8).

Ionizující záření působí na lidský organismus. Na buněčné úrovni způsobuje zánik buněk, nebo buňky modifikuje zpravidla přímým účinkem na vlákna deoxyribonukleové kyseliny v chromosomech. Pokud záření poškodí nebo usmrtí dostatečný počet buněk, dochází ke smrti ozářeného subjektu. Může dojít k jinému poškození DNA, které buňku neusmrtí. Nedojde-li k opravě, nazýváme výslednou změnu mutací buňky, která v důsledku může vést ke vzniku rakoviny. Týká-li se takové poškození buněk odpovědných za přenos genetické informace, může být jeho důsledkem dědičné poškození (2).

První poznatky o účincích ionizujícího záření přinesli již pionýři radiologických věd. Odhaduje se, že do konce padesátých let dvacátého století onemocnělo nebo zemřelo v důsledku expozice ionizujícím záření nejméně 359 ranných radiačních pracovníků, jelikož znalosti účinků záření na lidské tělo v této době nebyly zcela známy, např. Henri Becquerel si uložil ampulku s radiem do kapsy, ta poté způsobila poškození přilehlého okrsku kůže, Wilhelm Conrad Roentgen zemřel v roce 1923 na rakovinu střeva a Marie Curie zemřela v roce 1934 na krevní onemocnění. Tyto poznatky vedly k vytváření doporučení týkajících se radiační ochrany pracovníků. Ve výzkumu účinků záření na člověka a životní prostředí byla stěžejním zdrojem informací studie přibližně 86 500 osob, které přežily výbuch atomové bomby v Hirošimě a Nagasaki v roce 1945. Další velkou skupinou osob, od které jsou získávána spolehlivá data jsou lékařsky ozáření pacienti a pracovníci po havarijním ozáření např. v jaderné elektrárně Černobyl (2).

19

3 DETEKCE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ

Radiometrické přístroje a metody měření ionizujícího záření jsou založeny na vlastnostech tohoto záření a jeho interakcích s hmotným prostředím. Energie dopadajícího ionizujícího záření se v detektoru převádí na elektrický signál, který je následně zpracován tak, aby mohl být zaregistrován a vyhodnocen. Měřicí přístroje měří střední hodnotu proudu na detektoru, nebo registrují jednotlivé impulzy. Dle účelu lze přístroje rozdělit do tří skupin:

1. radiometry sloužící ke stanovení úrovně radioaktivity v prostoru;

2. spektrometry měřící energii ionizujícího záření;

3. průmyslová radiometrická zařízení - určená k širokému využití

radionuklidů v průmyslu, tato zařízení obsahují vhodný zdroj ionizujícího záření a měřicí aparaturu (9).

Průběžnou informaci o aktuální hodnotě detekovaného záření získáváme z kontinuálního detektoru. Po ukončení expozice klesne výstupní signál na nulu.

Další skupinou jsou integrální detektory, u kterých se hodnota signálu zvětšuje po celou dobu, po kterou je detektor exponován. Po ukončení expozice je informace o dávce uchována v detektoru. Integrální detektory se uplatňují především v osobní dozimetrii, v lékařství a radiační chemii. Dle principu detekce lze detektory dělit do tří hlavních skupin (9).

Elektrické detektory, tj. ionizační komory, proporcionální a Geiger – Müllerovy počítače, krystalové a polovodičové detektory jsou založeny na látkách měnících své elektrické vlastnosti působením ionizujícího záření (9). Elektrické detektory bývají různě upravené deskové nebo válcové kondenzátory. Je-li k izolovaným elektrodám kondenzátoru připojen zdroj elektrické energie, začne vzduchem přerušeným obvodem proudit měřitelný proud. Po vložení zdroje ionizujícího záření mezi elektrody mohou probíhat ionizace, rekombinace nebo přídavná

20 ionizace (9). Základem scintilačních detektorů jsou látky, v nichž působením ionizujícího záření vzniká luminiscenční záření, tedy dochází ke scintilaci. Světelný signál se po převedení na elektrický signál dále zpracovává (9).

Samostatné detektory obsahují látky dlouhodobě měnící své vlastnosti, jako je barva, objem nebo složení, a to po působení ionizujícího záření. Vesměs jde o integrální detektory (9).

3.1 Ionizační komory

Ionizační komora je tvořena dvěma elektrodami různého tvaru umístěnými ve vhodné plynové náplni. Jako náplň je používán vzduch nebo i jiné plyny za různého tlaku. Ionizujícím zářením vytvořené ionty se projevují po přivedení k elektrodám komory ionizačním proudem nebo krátkým elektrickým impulzem.

Pro měření alfa, beta i gama záření jsou používány různé postupy. Ionizační komory jsou využívány v dozimetrii při stanovení dávky, expozice a kermy ve vzduchu. V provozech s vysokými teplotami, jako jsou válcovny nebo hutě, ostatní známé detektory být umísťovány nemohou (9).

Kerma je součet počátečních kinetických energií všech nabitých částic uvolněných nenabitými ionizujícími částicemi v uvažovaném objemu látky.

Jednotka kermy je stejná jako jednotka absorbované dávky, tj. 1 Gy.

3.2 Geiger – Müllerovy detektory

Geiger – Müllerovy detektory tvoří trubice s kovovým nebo plastovým pláštěm.

Katoda bývá z tenkého plechu, anoda z tenkého drátku napnutého v ose trubice.

Vnikne-li nabitá částice do GM detektoru, dojde vlivem sekundární ionizace k lavinovitému nárůstu počtu iontů. Průchod každé částice doprovází samovolný výboj v celém objemu GM detektoru. Výboj následně vyvolá napěťový impulz na zatěžovacím odporu. Vzniklý výboj je nutné co nejdříve přerušit, jelikož

21 po dobu jeho trvání počítač neregistruje další částice. K přerušení výboje dochází nejsnáze ve vhodné plynové náplni. Účinnost GM detektoru se vyjadřuje v procentech. Hodnota udává poměr počtu částic zaregistrovaných čítačem k celkovému počtu částic, které na GM detektor dopadnou. Časový interval, za který se po výboji obnoví pracovní napětí, se nazývá mrtvá doba.

GM detektor je schopen registrace další částice až po uplynutí této doby.

U samozhášecích GM detektorů bývá mrtvá doba řádově 10^-4 s (9).

3.3 Proporcionální detektory

Proporcionální detektory jsou používány ve spektrometrech. Pracují v oboru úplné proporcionality, tudíž využívají sekundární ionizace.

To znamená, že primární ionty mohou být urychleny na energii větší, než je ionizační energie plynu mezi deskami kondenzátoru a mohou v tomto prostoru vytvářet další ionty nárazovou ionizací (9).

3.4 Polovodičové detektory

Polovodičové detektory lze využít jak pro detekci ionizujícího záření, tak i pro spektrometrická měření. Jejich energetická rozlišovací schopnost je značně lepší, než rozlišovací schopnost plynových a scintilačních detektorů. Polovodičové detektory pracují na principu vytváření ionizačních párů elektron – díra. Většina primárních elektronů má tak velkou energii, že způsobuje další nárazovou ionizaci prostředí. Dochází tak k lavinovitému uvolňování elektronů do vodivostního pásu a tvorbě děr ve valenčním páse (9).

3.5 Scintilační detektory

Scintilační detektor je tvořen scintilátorem, fotonásobičem a registračním zařízením. Jeho charakteristiky jsou podobné jako u Geiger – Müllerova detektoru.

Mrtvá doba bývá kratší, účinnost pro nabité částice a částice gama se blíží 100 %.

22 Scintilační detektory se používají ve spektrometrech. Scintilace je jev, kdy ionizující záření při dopadu na scintilační krystal (např. jodid sodný aktivovaný thaliem – NaI (Tl) ve formě monokrystalu) v něm vyvolává slabé světelné záblesky. Tyto světelné záblesky se pak registrují pomocí fotonásobičů. Fotony dopadají na fotokatodu fotonásobiče, uvolňují z ní elektrony, které se po urychlení dostávají na první elektrodu fotonásobiče. Na připojeném zatěžovacím odporu vzniká napěťový impulz, který je dále zpracováván v registračním bloku (9).

3.6 Filmové dozimetry

Filmové dozimetry jsou používány především v osobní dozimetrii pro detekci beta, gama a RTG záření. Pracují na principu ozáření fotografického materiálu, ve kterém vzniká latentní obraz, který lze následně vyvoláním zviditelnit. K výhodám této dozimetrické metody patří vysoká citlivost, trvalost záznamu, nízká cena, nebo možnost automatizace odečtu optických hustot a výpočtu dávek. Nevýhodami jsou malá přesnost, směrová závislost, zdlouhavé vyhodnocování, nebo vysoká citlivost na vnější vlivy jako jsou vlhkost, teplota nebo chemikálie (9).

3.7 Termoluminiscenční dozimetry

Termoluminiscenční dozimetry mají malé rozměry a velký rozsah dávek, které jimi lze změřit. Nevýhodou při jejich používání je nákladné vyhodnocovací zařízení. Princip funkce termoluminiscenčních dozimetrů spočívá v ozáření určitých dielektrických pevných látek, což vede k zachycení uvolněných elektronů nebo děr v lokálních poruchách mřížky. Toto je nazýváno elektronovou nebo děrovou pastí. K opuštění pasti je nutné dodat z vnějšku určitou energii a jednou možností je ohřev látky. Při návratu nosičů náboje do stabilního stavu může být část uvolněné energie vyzářena ve formě viditelného nebo ultrafialového světla.

Takový jev se nazývá termoluminiscence (9).

23

3.8 Jaderné emulze

Jaderné emulze jsou citlivé emulze používané při výrobě fotografií, obsahující halogenid stříbra. Odezvou na radioaktivitu je počet stop částic v emulzi. Tvoří se vyvolatelná zrna, která po chemickém zpracování emulze vytvoří latentní obraz.

Jaderné emulze jsou používány např. v jaderném výzkumu a ve fyzice kosmického záření (9).

24

4 LEGISLATIVA

Od 1. ledna 2017 nahradil původní zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů nový zákon č. 263/2016 Sb., atomový zákon (10).

Ve sbírce zákonů byly publikovány následující prováděcí právní předpisy k novému atomovému zákonu:

• 379/2016 Sb. - Vyhláška o schválení typu některých výrobků v oblasti mírového využívání jaderné energie a ionizujícího záření a přepravě radioaktivní nebo štěpné látky;

• 378/2016 Sb. - Vyhláška o umístění jaderného zařízení;

• 377/2016 Sb. - Vyhláška o požadavcích na bezpečné nakládání

s radioaktivním odpadem a o vyřazování z provozu jaderného zařízení nebo pracoviště III. nebo IV. kategorie;

• 376/2016 Sb. - Vyhláška o položkách dvojího použití v jaderné oblasti;

• 375/2016 Sb. - Vyhláška o vybraných položkách v jaderné oblasti;

• 374/2016 Sb. - Vyhláška o evidenci a kontrole jaderných materiálů a oznamování údajů o nich;

• 362/2016 Sb. - Vyhláška o podmínkách poskytnutí dotace ze státního rozpočtu v některých existujících expozičních situacích;

• 361/2016 Sb. - Vyhláška o zabezpečení jaderného zařízení a jaderného materiálu;

• 360/2016 Sb. - Vyhláška o monitorování radiační situace;

• 359/2016 Sb. - Vyhláška o podrobnostech k zajištění zvládání radiační mimořádné události;

• 358/2016 Sb. - Vyhláška o požadavcích na zajišťování kvality a technické bezpečnosti a posouzení a prověřování shody vybraných zařízení;

25

• 347/2016 Sb. - Nařízení vlády o sazbách poplatků na odbornou činnost Státního úřadu pro jadernou bezpečnost;

• 408/2016 Sb. - Vyhláška o požadavcích na systém řízení;

• 409/2016 Sb. - Vyhláška o činnostech zvláště důležitých z hlediska jaderné

bezpečnosti a radiační ochrany, zvláštní odborné způsobilosti a přípravě osoby zajišťující radiační ochranu registranta;

• 422/2016 Sb. – Vyhláška o radiační ochraně a zabezpečení radionuklidového zdroje;

• 21/2017 Sb. - Vyhláška o zajišťování jaderné bezpečnosti jaderného zařízení;

• 162/2017 Sb. - Vyhláška o požadavcích na hodnocení bezpečnosti podle atomového zákona;

• 329/2017 Sb. - Vyhláška o požadavcích na projekt jaderného zařízení (10).

Dosavadní zákon č. 18/1997 Sb. byl ve zbytkové podobě ponechán a upravuje jen odpovědnost za jaderné škody. Byl změněn zákonem č. 264/2016 Sb., kterým se mění některé zákony v souvislosti s přijetím atomového zákona (10).

26

5 RADIAČNÍ OCHRANA V ČR - ORGANIZACE 5.1 Státní úřad pro jadernou bezpečnost

Dle zákona č. 2/1969 Sb. je Státní úřad pro jadernou bezpečnost (dále SÚJB) ústředním orgánem státní správy. V jeho čele stojí předsedkyně, kterou jmenovala vláda České republiky, jíž je úřad přímo podřízen (11).

Státní úřad pro jadernou bezpečnost vykonává státní správu v oblasti využívání jaderné energie a ionizujícího záření a v oblasti nešíření jaderných, chemických a biologických zbraní. Tyto jeho kompetence vyplývají z ustanovení zákona č. 263/2016 Sb., zákona č. 19/1997 Sb. a zákona č. 281/2002 Sb. V souladu s věcným zaměřením a vykonávanými činnostmi je organizačně rozčleněn do tří sekcí a to:

• Sekce jaderné bezpečnosti;

• Sekce radiační ochrany;

• Sekce řízení a technické podpory (11).

Předsedkyni úřadu je přímo podřízen odbor krizového řízení a informatiky, který zajišťuje výkon státní správy nad zvládáním radiační mimořádné události, činnost pracoviště krizového řízení a řízení monitorování radiační situace prostřednictvím monitorovacích sítí na území České republiky, dále interní audit a bezpečnostní ředitel (11).

Součástí Státního úřadu pro jadernou bezpečnost jsou regionální centra v Praze, Plzni, Českých Budějovicích, Ústí nad Labem, Hradci Králové, Brně a Ostravě a dvě lokalitní pracoviště na jaderné elektrárně Dukovany a jaderné elektrárně Temelín, zajišťující plnění úkolů Státního úřadu pro jadernou bezpečnost v přímé vazbě na regiony, v nichž se nacházejí jaderná zařízení a velmi významné zdroje ionizujícího záření (11).

27 Státní úřad pro jadernou bezpečnost je dále zřizovatelem dvou veřejných výzkumných institucí, a to Státního ústavu radiační ochrany, v. v. i. (dále SÚRO, v. v. i.) se sídlem v Praze a Státního ústavu jaderné, chemické a biologické ochrany, v. v. i. (dále SÚJCHBO, v. v. i.) se sídlem v Příbrami – Kamenné (11).

5.2 Státní ústav radiační ochrany

Státní ústav radiační ochrany je veřejnou výzkumnou institucí zabývající se odbornou činností v oblasti ochrany obyvatelstva před ionizujícím zářením. Jeho zřizovatelem je Státní úřad pro jadernou bezpečnost. SÚRO, v. v. i. sídlí v Praze, dále má tři pobočky, a to v Českých Budějovicích, Hradci Králové a Ostravě.

Ve smyslu zákona č. 341/2005 Sb., ve znění pozdějších předpisů, o veřejných výzkumných institucích má Státní ústav radiační ochrany, v. v. i. ustavenu devítičlennou radu. Tuto radu tvoří pět členů z řad zaměstnanců Státního ústavu radiační ochrany a čtyři externisté (12).

Ve zřizovací listině Státního ústavu radiační ochrany je stanovena jeho působnost jako odborná, metodická, vzdělávací, doškolovací a informační činnost, která souvisí s výkonem státní správy v oblasti ochrany před ionizujícím zářením na území České republiky (13).

Mezi nejvýznamnější odborné činnosti ústavu patří zajištění monitorování radiační situace v České republice, činnost mobilní skupiny pro analýzu radiačních nehod a mimořádných událostí, systematické vyhledávání budov se zvýšenou koncentrací radonu vč. vedení centrálních databází a expertní činnost. Součástí monitorování je i síť včasného zjištění s kontinuálním měřením na 169 místech v ČR. V rámci expertní činnosti se Státní ústav radiační ochrany zabývá např.

vypracováním odborných zpráv, poskytováním konzultací, hodnocením radiační ochrany v oblasti lékařského ozáření atd (14).

28

5.3 Hasičský záchranný sbor České republiky

Na vybraných pracovištích Hasičského záchranného sboru České republiky jsou umístěna měřicí zařízení Sítě včasného zjištění. Dále Hasičský záchranný sbor České republiky zabezpečuje prozatímní službu osobní dozimetrie (dále PSOD), v jejímž rámci se zajišťuje sledování a evidence dávek obdržených příslušníky Hasičského záchranného sboru České republiky a jinými osobami, vydávání dozimetrických měřidel, jejich kalibrace, ověřování a evidence a dále školení příslušníků o rizicích ionizujícího záření a ochraně před ním a jeho evidenci (15).

Prozatímní služba osobní dozimetrie byla ustanovena do doby, než bude Státním úřadem pro jadernou bezpečnost vydáno povolení k provozování služby osobní dozimetrie. Je součástí oddělení služeb generálního ředitelství Hasičského záchranného sboru České republiky, Hasičských záchranných sborů krajů a Záchranného útvaru Hasičského záchranného sboru České republiky a na jejich úrovni je zabezpečována (15).

Prostředky využívané prozatímní službou osobní dozimetrie jsou osobní dozimetr, zásahový dozimetr, zásahový radiometr, programový balík SEOD HZS, čtečka osobních dozimetrů, čtečka zásahových dozimetrů, terminál elektronické dozimetrie a program DOSIMASS (15).

Osobami zabezpečujícími činnost prozatímní služby osobní dozimetrie jsou nositel osobního dozimetru, nositel skupinového dozimetru, správce databáze, krajský dozimetrista, územní dozimetrista, inspektor PSOD a pracovník určený opravárenským závodem (15).

29 V souvislosti se změnou atomového zákona č. 263/2016 Sb. byly upraveny limity pro omezování ozáření:

• obecný, tj. pro obyvatelstvo 1 mSv za rok;

• pro radiační pracovníky 20 mSv za rok;

• pro ozáření předurčených zasahujících osob 100 mSv za rok bez nutnosti dobrovolnosti;

• pro ozáření zasahujících osob v případech, jedná-li se o záchranu

lidského života či zabránění rozvoje nehodové expoziční situace s možnými rozsáhlými společenskými a hospodářskými důsledky 500 mSv za rok za předpokladu, že se zasahující osoba zúčastní zásahu dobrovolně (16).

V operačním řízení se všechny jednotky požární ochrany řídí bojovým řádem jednotek požární ochrany vydaným ve sbírce interních aktů generálního ředitele Hasičského záchranného sboru České republiky č. 41 z roku 2017. Před účinky ionizujícího záření se chrání časem a vzdáleností, popř. stíněním. Z tohoto důvodu se zřizují ochranné zóny a stanoviště dekontaminace, kde se uplatňují režimová opatření. Hranice vnější zóny se vytyčuje nejméně 50 m od místa předpokládaného výskytu zdroje ionizujícího záření. Zároveň je na hranici vnější zóny dávkový příkon menší než 1 µGy/h nebo plošná aktivita menší než 3 Bq/cm². Dekontaminační stanoviště se umísťuje v prostoru vnější zóny, limity dávkového příkonu nebo plošné aktivity jsou stejné jako pro vnější zónu. V místech, kde je dávkový příkon 10 µGy/h nebo plošná aktivita 10 Bq/cm², se vytyčuje hranice bezpečnostní zóny. V bezpečnostní zóně se již uplatňují zásady radiační ochrany a je třeba používat osobní ochranné prostředky. Na úrovni dávkového příkonu 1 mGy/h nebo plošné aktivity 1 000 Bq/cm² se vytyčuje hranice nebezpečné zóny.

V nebezpečné zóně se v souvislosti s ochranou zdraví a životů zasahujících osob uplatňují režimová opatření spojená s omezením doby pobytu (17).

30 Chemické laboratoře poskytují jednotkám požární ochrany podporu ve smyslu pokynu generálního ředitele Hasičského záchranného sboru České republiky č. 49/2016, kterým se stanoví působnost a úkoly chemických laboratoří Hasičského záchranného sboru České republiky (18).

31

6 SOUČASNÝ STAV

6.1 Monitorování radiační situace v České republice

Systematické plošné monitorování, které vyústilo ve zřízení Radiační monitorovací sítě započalo v tehdejším Československu začátkem dubna v roce 1986. Počínaje 29. dubnem 1986 byl měřen příkon dávkového ekvivalentu, objemová aktivita ovzduší a vodotečí a ostatních povrchových vod.

Dále byl měřen atmosférický spad na zemský povrch. V červnu 1986 proběhlo podrobné stanovení povrchové aktivity radionuklidů deponovaných v půdě (19).

Kromě přírodních radionuklidů se na území České republiky vyskytují v různých složkách životního prostředí umělé radionuklidy pocházející především ze zkoušek jaderných zbraní prováděných v 50. a 60. letech 20. století a z havárií jaderných elektráren v Černobylu a ve Fukušimě. Jedná se zejména o cesium ¹³⁷Cs a ¹³⁴Cs, stroncium ⁹⁰Sr, tritium ³H, uhlík ¹⁴C, jód ¹³¹I, plutonium ²³⁸Pu, ²³⁹Pu, ²⁴⁰Pu a krypton ⁸⁵Kr (20).

Činnost Radiační monitorovací sítě a její schopnost pružně reagovat na aktuální situaci byla ověřena v reálných podmínkách na jaře 2011, kdy došlo k havárii v jaderné elektrárně Fukušima (19).

Za účelem stanovení velikosti zevního a vnitřního ozáření obyvatelstva je na území České republiky na základě vyhl. č. 360/2016 Sb. prováděno monitorování radiační situace. Dle zákona č. 263/2016 Sb. probíhá formou normálního monitorování a formou havarijního monitorování.

Monitorování radiační situace formou normálního monitorování se provádí za obvyklé radiační situace, včetně monitorování při havarijním cvičení, nácviku a porovnávacím měření za plánované a existující expoziční situace.

32 Monitorování radiační situace formou havarijního monitorování se provádí za nehodové expoziční situace.

Za expoziční situace jsou pokládány všechny v úvahu připadající okolnosti vedoucí k vystavení fyzické osoby nebo životního prostředí ionizujícímu záření.

Atomový zákon vymezuje tři možné typy expozičních situací:

• plánovaná expoziční situace, která je spojena se záměrným využíváním zdroje ionizujícího záření;

• nehodová expoziční situace, která může nastat při plánované expoziční

situaci nebo být vyvolána svévolným činem a vyžaduje přijetí okamžitých opatření k odvrácení nebo omezení důsledků;

• existující expoziční situace, která již existuje v době, kdy se rozhoduje o její regulaci, včetně dlouhodobě trvajícího následku nehodové

expoziční situace nebo ukončené činnosti v rámci plánované expoziční situace (21).

Monitorování radiační situace na území ČR se provádí měřením a vyhodnocením fyzikálních veličin charakterizujících pole záření a obsah radionuklidů v monitorovacích položkách v monitorovacích místech nebo monitorovacích trasách uspořádaných v monitorovacích sítích, přímým měřením a jeho vyhodnocením v monitorovacích místech anebo monitorovacích trasách, nepřímým měřením a jeho vyhodnocením ve vzorcích odebraných v monitorovacích místech anebo monitorovacích trasách a předáváním dat z monitorování datovému středisku Státního úřadu pro jadernou bezpečnost, které provádí jejich zpracování, hodnocení a zveřejnění. Povinnosti datového střediska Státního úřadu pro jadernou bezpečnost vymezuje §12 vyhl. č. 360/2016 Sb.

Monitorování radiační situace na území České republiky je prováděno prostřednictvím monitorovacích sítí. Monitorovací sítě na území České republiky

33 se dle územního rozložení dělí na teritoriální a lokální. Veřejně dostupné informace z monitorování radiační situace na území České republiky jsou k dispozici na webových stránkách Státního úřadu pro jadernou bezpečnost.

6.2 Síť včasného zjištění

Síť včasného zjištění (dále SVZ) zajišťuje průběžné sledování radiační situace na území České republiky, v okolí jaderné elektrárny Dukovany a jaderné elektrárny Temelín je doplněna teledozimetrickými systémy (dále TDS).

Zařízení SVZ a TDS umožňují kontinuální měření příkonu prostorového dávkového ekvivalentu (dále PPDE). Měřicí místa sítě včasného zjištění jsou vybavena detekční jednotkou, která je většinou umístěna na volném prostranství s přírodním povrchem, v dostatečné vzdálenosti od budov, stromů a podobných útvarů, které by mohly stíněním ovlivňovat kvalitu měření. Detektory jsou umístěny na stojanu v úchytu tak, aby geometrický střed měřicího objemu detektoru byl ve výši 1 metru nad úrovní terénu.

Každá detekční jednotka většinou obsahuje dva detektory s různým rozsahem měření veličiny příkonu prostorového dávkového ekvivalentu, lze tak měřit příkon dávkového ekvivalentu v rozsahu desítek nSv/h až jednotek Sv/h (19).

Data z měřicích míst Sítě včasného zjištění jsou předávána do datového střediska Státního úřadu pro jadernou bezpečnost v 10 minutových intervalech (tj. 6x za hodinu) a zobrazována v databázi MonRaS. Dlouhodobě měřené hodnoty příkonu prostorového dávkového ekvivalentu na území České republiky se pohybují mezi 0,1 až 0,2 µSv/hod. Případné výkyvy v naměřených hodnotách jsou způsobené především sezónními vlivy, změnou počasí apod. Měření může ovlivňovat např. sněhová pokrývka a srážky (19).

34 Na činnosti Sítě včasného zjištění se kromě Státního úřadu pro jadernou bezpečnost podílejí i Státní ústav radiační ochrany, v. v. i., Český hydrometeorologický ústav (dále ČHMÚ) a Armáda České republiky (dále AČR).

Činnost teledozimetrických systémů je zajišťována provozovatelem jaderných elektráren ČEZ, a. s. Některá měřicí místa Sítě včasného zjištění provozovaná Státním úřadem pro jadernou bezpečnost jsou umístěna na vybraných pracovištích Hasičského záchranného sboru České republiky (19).

6.2.1 Měřicí místa Sítě včasného zjištění

Teritoriální síť SVZ tvoří celkem 71 měřicích míst:

• Regionální centra Státního úřadu pro jadernou bezpečnost – 9 měřicích

míst (České Budějovice, Plzeň, Kamenná, Ústí nad Labem, Hradec Králové, Brno, Ostrava, Praha – SÚJB, Týn nad Vltavou);

• Státní ústav radiační ochrany Praha – 1 měřicí místo;

• Hasičský záchranný sbor České republiky – 7 měřicích míst (Frenštát pod Radhoštěm, Hodonín, Jihlava, Kamenice, Olomouc, Tišnov, Zlín);

• Český hydrometeorologický ústav – 38 měřicích míst;

• Armáda České republiky – 16 měřicích míst (22).

Lokální síť SVZ tvoří 51 měřicích míst v okolí jaderné elektrárny Dukovany a 47 měřicích míst v okolí jaderné elektrárny Temelín:

• Jaderná elektrárna Dukovany – TDS 1. okruh tvoří 27 měřicích míst;

• Jaderná elektrárna Dukovany – TDS 2. okruh tvoří 8 měřicích míst;

• Jaderná elektrárna Dukovany – TDS 3. okruh tvoří 16 měřicích míst;

• Jaderná elektrárna Temelín – TDS 1. okruh tvoří 24 měřicích míst;

• Jaderná elektrárna Temelín – TDS 2. okruh tvoří 7 měřicích míst;

• Jaderná elektrárna Temelín – TDS 3. okruh tvoří 16 měřicích míst (22).

35

Obrázek 1 Síť včasného zjištění

6.2.2 Síť integrálního měření

Integrální měření prostorových dávkových ekvivalentů (PDE) patří mezi další měření určená ke zjištění odchylek od dlouhodobého průměru jednoho ze základních parametrů pro hodnocení radiační situace, tj. příkonu prostorového dávkového ekvivalentu. Příkon prostorového dávkového ekvivalentu je stanovován na základě změření prostorového dávkového ekvivalentu a znalosti doby integrace. Tato integrální měření jsou prováděna termoluminiscenčními dozimetry, které jsou umístěny na vhodných místech v terénu nebo v budovách.

Umístění v budovách bylo zvoleno pro případ nutnosti posoudit účinnost ukrytí obyvatelstva v době radiační havárie. Kazety s termoluminiscenčními dozimetry jsou umístěny na stojanu v úchytu tak, aby byly 1 metr nad zemí. Každá kazeta je osazena 4 ks detektorů, které jsou obvykle na měřicím místě exponovány po dobu tří měsíců. Po změření integrálního údaje hodnoty prostorového dávkového ekvivalentu je proveden následný přepočet na příkon prostorového dávkového ekvivalentu (19).

36 Činnost teritoriální sítě integrálních dozimetrů kromě Státního úřadu pro jadernou bezpečnost zajišťuje i Státní ústav radiační ochrany, v. v. i., činnost lokálních sítí zajišťuje provozovatel jaderných elektráren, tj. ČEZ, a. s., Státní úřad pro jadernou bezpečnost a Státní ústav radiační ochrany, v. v. i (19).

Teritoriální síť tvoří celkem 180 měřicích míst, lokální síť je tvořena 123 měřicími místy (19).

Obrázek 2 Síť integrálního měření

6.2.3 Síť monitorovacích tras

Při pozemním monitorování se mapování radiační situace provádí kontinuálním měřením příkonu prostorového dávkového ekvivalentu za jízdy po určené trase automobilem jedoucím rychlostí cca 40 km/hod. Spolu s hodnotou příkonu prostorového dávkového ekvivalentu se automaticky zaznamenává i poloha měřeného místa na trase a čas měření. Naměřené hodnoty se pomocí počítačových programů zakreslují do map. Při obvyklé radiační situaci se pozemní monitorování provádí cvičně, a to po vybraných trasách o délce asi 50 km jednou měsíčně. V případě radiační havárie se pozemní monitorování provádí jako

37 doplňkové měření k leteckému monitorování, není-li možné letecké monitorování, je pozemní monitorování hlavním zdrojem informací o rozsahu a úrovni kontaminace území zasaženého radiační havárií. Získání rychlých informací o rozsahu a úrovni kontaminace zasaženého území je nezbytné pro rozhodování o včasném zavedení ochranných opatření v tomto území. Pozemní monitorování zajišťují kromě Státního úřadu pro jadernou bezpečnost i Státní ústav radiační ochrany, v. v. i, Hasičský záchranný sbor České republiky, Generální ředitelství cel, Armáda České republiky, Policie České republiky a provozovatel jaderných elektráren, tj. ČEZ, a. s. (19).

Teritoriální síť je tvořena 23 měřicími místy, lokální síť tvoří 2 měřicí místa a trasy pro havarijní monitorování (22).

38 Mobilní skupiny jsou vybaveny detektory dávkového příkonu, příkonu dávkového ekvivalentu, plošné kontaminace, mobilním systémem MobDOSE, přístrojem pro určování zeměpisných souřadnic, osobními elektronickými dozimetry, stojanem na přístroje, kontrolním zdrojem ¹³⁷Cs a délkovým měřidlem, sadou pro odběry vzorků apod. Dále mobilní skupiny používají spotřební materiál jako jsou osobní ochranné oděvy typu Tyvek nebo Tychem, rukavice, roušky, návleky, polyetylenové sáčky, psací potřeby, záznamní archy pro zápis naměřených hodnot atd.

Obrázek 3 Monitorovací trasy

Tabulka 1 Tabulkový výstup z mobilního měření

Datum a čas měření

Název mobilní skupiny Min. hodnota naměřená na trase [nSv/h]

Max. hodnota naměřená na trase [nSv/h]

08.09.1999 12:44 3 MS HZS Třemošná < 30 105 12.09.1999 16:23 5 MS Celní správa Ostrava < 30 244 18.09.1999 16:37 5 MS Celní správa Ostrava < 30 461

16.04.2019 09:04 1 MS ETE 87 276

16.04.2019 09:21 4 MS ETE 75 268

16.04.2019 09:23 5 MS ETE 72 238

18.04.2019 14:32 1 MS Celní správa Brno < 30 251

23.04.2019 08:16 1 MS RC Brno < 30 176

23.04.2019 12:36 1 MS RC Brno < 30 154

24.04.2019 10:14 2 MS Celní správa České Budějovice

44 351

24.04.2019 13:38 2 MS Celní správa České

Budějovice 30 274

39 28.04.2019 01:40 7 MS Celní správa Praha < 30 304

29.04.2019 01:28 7 MS Celní správa Praha < 30 271 30.04.2019 09:55 6 MS Celní správa Plzeň < 30 283 30.04.2019 10:29 1 MS HZS Lázně Bohdaneč < 30 121 02.05.2019 08:21 1 MS RC České Budějovice < 30 307 02.05.2019 09:35 2 MS HZS Kamenice < 30 144

03.05.2019 10:16 1 MS SÚRO < 30 147

03.05.2019 11:34 1 MS SÚRO < 30 135

03.05.2019 23:29 8 MS Celní správa Ústí nad

Labem < 30 145

06.05.2019 10:38 1 MS Celní správa Brno < 30 340

06.05.2019 14:00 1 MS RC Plzeň < 30 101

06.05.2019 14:28 1 MS Celní správa Brno < 30 187 07.05.2019 09:07 5 MS HZS Frenštát < 30 199

6.2.4 Síť odběru vzorků životního prostředí

Jedná se o monitorování obsahu radionuklidů v ovzduší, půdách a vodě.

Monitorování obsahu radionuklidů ve složkách životního prostředí slouží mimo jiné i ke stanovení radiační zátěže obyvatel z inhalace a z ingesce, tedy v tomto případě z toho, co dýcháme a pijeme (19).

6.2.5 Síť odběru vzorků potravního řetězce

Monitorování obsahu radionuklidů ve vybraných položkách potravního řetězce, tj. především mléko, maso, ryby, brambory, lesní plody a houby lesní, případně i med. Součástí monitorování složek potravního řetězce je i stanovování obsahu radionuklidů v krmivech (19).

40

Obrázek 4 Radiometrická mapa ČR, https://www.suro.cz/cz/faq/jake-hodnoty-davkoveho-prikonu-muzeme-v-cr-ocekavat

Pozn.: na obrázku 4 je pro zjednodušení uváděna veličina "dávkový příkon"

s jednotkou "µSv/h", tak jak se celosvětově používají při komunikaci s veřejností, nejen mezi uživateli přístrojů Safecast. Přesněji se jedná o hodnoty příkonu prostorového dávkového ekvivalentu záření gama.

6.3 Monitorování radiační situace v zahraničí

Systém monitorování radiační situace existuje ve většině evropských zemí.

V rámci Evropské unie se informace o tomto monitorování sdružují v systému EURDEP (EUropean Radioactivity Data Exchange Platform). Jedná se o informační systém, který provozuje Společné informační středisko EU. Členské státy Evropské unie si v něm vyměňují data ze svých radiačních monitorovacích sítí. Do systému jsou na bázi dobrovolnosti zapojeny i některé evropské státy mimo Evropskou unii. Díky tomuto systému má veřejnost možnost sledovat výsledky měření příkonu fotonového nebo prostorového dávkového ekvivalentu z více než čtyř tisíc měřicích míst. Data jsou do systému předávána v hodinovém intervalu. Naměřené hodnoty jsou odlišeny barevně a velikostí zobrazovaných bodů. Data zatížená chybou měření, kalibrací přístrojů nebo manipulací se zdroji ionizujícího záření většinou nejsou zveřejňována. Každý jednotlivý stát má odlišný přístup

41 k publikaci dat. Přístupy jsou popsány na webových stránkách informačního systému. Například na internetových stránkách německého Spolkového úřadu pro radiační ochranu jsou průběžně zveřejňovány hodnoty dávkového příkonu asi z 1 800 monitorovacích stanic rozmístěných na území Spolkové republiky Německo (23).

Obrázek 5 Data zveřejňovaná Spolkovým úřadem pro radiační ochranu

42

7 PROJEKT RAMESIS

RAMESIS je radiační měřicí síť pro instituce a školy k zajištění včasné informovanosti a zvýšení bezpečnosti občanů měst a obcí. Jedná se o zapojení veřejnosti do měření, podporu porozumění problematice radiační ochrany a zvýšení důvěry ve výsledky měření. Cílem projektu je vytvoření a provozování občanské měřicí sítě pro monitorování dávkového příkonu záření gama v České republice. Za tímto účelem pořídil Státní ústav radiační ochrany několik desítek mobilních detektorů Safecast bGeigie Nano, které bezplatně zapůjčuje dobrovolníkům z řad laické veřejnosti (24).

Projekt RAMESIS zahrnuje jak stacionární, tak i mobilní detektory dávkového příkonu. Naměřená data se prostřednictvím webové aplikace nahrávají do databáze, kde jsou dále zpracovávána. Administrátoři zkontrolují relevantnost přijatých dat a prověří případný výskyt naměřených anomálií. Poté data zveřejní na serveru projektu Safecast, kde jsou nadále k dispozici široké veřejnosti v podobě zpráv a grafického znázornění na různých mapových podkladech (24).

Obrázek 6 Schéma sítě RAMESIS, https://suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/b/b9/Ramesis_schema.png

43

8 SAFECAST

Safecast bGeigie Nano je detektor záření gama na bázi GM (Geiger-Müllerova) detektoru. Byl vyvinut pro radiační mapování terénu. Součástí přístroje je GPS přijímač. Na paměťovou microSD kartu se ukládají naměřená data z GM detektoru, souřadnice GPS a datum a čas měření (25).

Detektor Safecast bGeigie Nano byl vyvinut společností SAFECAST, která vznikla v Japonsku po havárii v jaderné elektrárně Fukušima v březnu roku 2011.

Za vznikem organizace SAFECAST stála snaha o zapojení široké veřejnosti do monitoringu úrovně radioaktivity a získání dalšího zdroje informací jako alternativy k oficiálním japonským zdrojům. Systém je dnes nastaven tak, že umožňuje sběr dat po celém světě, jejich následné odeslání do databáze a zobrazení na mapě (25).

Obrázek 7 Safecast - mapa ČR, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/8/81/Safecast_Tile_Map_Czech.jpg

44 Do projektu Safecast pro veřejnost se může zapojit kdokoli. Po vzájemné dohodě Státní ústav radiační ochrany, v. v. i. bezplatně zapůjčí detektor Safecast bGeigie Nano na předem domluvenou dobu a v případě úspěšné spolupráce lze výpůjční dobu dále prodloužit. Uživatel po dobu zápůjčky detektoru, posílá naměřená data spolu s doplňkovými informacemi na danou e-mailovou adresu. Po formální kontrole jsou data zveřejněna v interaktivní mapě. Uživatel má k dispozici bezplatné nástroje pro převod dat pro jednoduché zobrazení například v tabulkovém procesoru, ale také na mapových podkladech (26).

Obrázek 8 Mapový výstup Safecast, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/8/87/Safecast_map_Czech_web.jpg

8.1 Detektor Safecast bGeigie Nano - technické parametry

Detektor Safecast bGeigie Nano je dodáván buď jako hotový přístroj, vhodný k okamžitému použití, nebo jako stavebnice. Ke kompletaci detektoru jsou třeba znalosti z oboru elektrotechniky jako je osazování součástek a pájení. Vnitřní blok elektroniky přístroje tvoří řídicí 8 bitový mikropočítač Arduino, osazený OLED grafickým displejem, GPS modulem a slotem pro paměťovou kartu microSD.

Mikropočítač ukládá a zpracovává naměřená data, GPS souřadnice, datum a čas.

45

Obrázek 9 Safecast bGeigie Nano, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/1/1f/BGeigie_tech1.jpg

Obrázek 10 Safecast bGeigie Nano, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/4/46/BGeigie_tech2.jpg

GPS souřadnice jsou udávány ve stupních (systém WGS 84). Orientační nadmořská výška je odvozena od GPS souřadnic a je udávána v metrech.

Při vyhodnocení dat je nutné přičíst výšku detektoru na zemským povrchem (4).

46 Obvyklá nejistota GPS modulu je udávána v toleranci 3 – 5 metrů, při velmi špatných podmínkách až 30 metrů (4).

Napájení zajišťuje Li-ion akumulátor. Obdobné akumulátory se běžně používají v mobilních telefonech. Akumulátor dle výrobce zajistí provoz až na čtyřicet hodin (27).

Detekční část je tvořena detektorem typu LND 7317 pancake GM se zdrojem vysokého napětí a potřebnou elektronikou. Výška detektoru je cca 1,5 cm a v průměru měří cca 5,5 cm (28).

GM trubice obsahuje plynnou směs neonu a halogenu o nižším tlaku, než je tlak atmosférický. Je připojena ke zdroji vysokého napětí, cca 400 – 700 V. Průlet částice způsobí ionizaci, která je přes zesilovač zaznamenána čítačem impulzů. Halogen působící v trubici jako zhášecí plyn zajistí, aby výboj po průletu částice přestal co nejrychleji a trubice byla schopna zaznamenat průlet další částice. Pro indikaci impulzů je připojen reproduktor (4).

Safecast bGeigie Nano měří záření gama, jehož nejvýznamnějšími zdroji jsou přírodní nuklidy ²²⁶Ra, izotopy uranu ²³⁸U a ²³⁵U, ²³²Th, ⁴⁰K a produkty jejich rozpadu, případně ¹³⁷Cs pocházející z černobylského spadu, ale to zachytí jen velmi citlivé přístroje. Geiger-Müllerův detektor pouze zaznamenává ionizující záření, ale nerozlišuje jednotlivé radionuklidy, ani to, jestli jde o přírodní či umělé radionuklidy (4).

Přístroj měří a na paměťovou microSD kartu ukládá spolu s GPS souřadnicemi počet impulzů v intervalu 5 sekund, tedy 12x za minutu, dále datum a čas začátku každého měřicího intervalu. Displej zobrazuje hodnotu klouzavého průměru za poslední minutu, tj. za posledních dvanáct 5 sekundových měření. Počet impulzů za minutu zaznamenaných v GM trubici je označen CPM.

Z detekovaných impulzů přístroj automaticky počítá příkon prostorového

47 dávkového ekvivalentu v µSv/h. Přepočet je prováděn na základě orientační kalibrace přístroje zářičem ¹³⁷Cs (4).

Obrázek 11 Princip funkce detektoru Safecast bGeigie Nano, Ivana, Fojtíková, a další. Safecast bGeigie Nano: Prezentace komunitního detektoru na měření radioaktivity. [PDF dokument] Praha : Státní ústav radiační ochrany, v. v. i., 2015.

Před použitím je vhodné akumulátor detektoru plně nabít. Po otevření pouzdra lze připojit nabíjecí kabel k tomu určenému miniUSB konektoru. Pro nabíjení stačí proud 1 A, což si přístroj sám reguluje, takže použití výkonnější nabíječky nemá smysl. Průběh nabíjení je signalizován rozsvícenou LED diodou, která po úplném nabití akumulátoru zhasne. Výrobce doporučuje před započetím nabíjení přístroj vypnout. Provozní teplota akumulátoru je v rozmezí -10 °C až +40 °C. Teploty mimo tento rozsah mohou vést k poškození akumulátoru (29).

Aby nedošlo k mechanickému poškození, nebo k poškození vlivem klimatických podmínek, je vše uzavřeno v polykarbonátovém pouzdru Pelican 1010 Micro Case. Vnější rozměry pouzdra jsou 14,9 x 10,3 x 5,4 cm, vnitřní potom 11,1 x 7,3 x 4,3 cm. Obsah pouzdra je 0,35 cm3. Rozsah teplot, ve kterých lze pouzdro používat je od mínus 23 °C do plus 93 °C. Pouzdro je vodotěsné

48 s certifikací IP67, což znamená, že si tuto vlastnost udrží v hloubce jednoho metru po dobu třiceti minut (28).

8.2 Detektor Safecast bGeigie Nano – ovládací prvky

Veškeré ovládací prvky přístroje Safecast bGeigie Nano jsou umístěny uvnitř polykarbonátového pouzdra, aby při měření nemohlo dojít k nechtěné manipulaci s nimi.

Vpravo od displeje je páčkový přepínač pro zobrazení naměřených hodnot na displeji a možnost jejich ukládání na paměťovou microSD kartu. Je-li páčka přepnuta nahoru, je hodnota na displeji zobrazována v µSv/h a dále v Bq/m² a CPM, v tomto režimu se naměřená data neukládají na paměťovou microSD kartu, ale pouze zobrazují. Je-li páčka přepnuta dolu, je hodnota na displeji zobrazována v CPM a dále v µSv/h, v tomto režimu se naměřená data ukládají na paměťovou microSD kartu.

Zapnutí přístroje se provádí posuvným vypínačem umístěným vpravo dole, který se přesune z polohy 0 do polohy 1. Ve chvíli, kdy se vpravo od displeje rozsvítí červená LED dioda, začne přístroj měřit a zapisovat data na paměťovou microSD kartu. Pod červenou diodou je modrá dioda, která blikáním signalizuje, že přístroj detekuje ionizující záření vč. přírodního pozadí (30).

49

Obrázek 12 Safecast bGeigie Nano - ovládací prvky, Jan, Helebrant. SAFECAST bGeigie Nano - stručný návod k měření.

[PDF dokument] Praha : Státní ústav radiační ochrany, v. v. i., 2015.

50

9 METODIKA

9.1 Hodnoty příkonu prostorového dávkového ekvivalentu

• Obvyklé hodnoty PPDE přírodního pozadí v České republice jsou v rozmezí cca 0,05 – 0,3 µSv/h.

• Hodnoty PPDE v rozmezí 0,3 – 0,5 µSv/h nejsou zdraví nebezpečné, ale

mohou indikovat geologické podloží s vyšším obsahem přírodních radionuklidů, což může být zajímavé.

• Hodnoty v rozmezí 0,5 – 1 µSv/h jsou vyšší, ale z hlediska legislativy jde stále o přípustné hodnoty pro obytné prostory vč. ložnic. (4).

9.2 Geometrie měření

Pro měření pomocí detektoru Safecast bGeigie Nano je ideální poloha ve výšce 1 metr nad zemí, mřížkou dolů. Detektor lze umístit i jinak např. v batohu, v kabelce, na jízdní kolo, v automobilu atd. (viz Obrázek 13-15).

Při umísťování detektoru ve vozidle je třeba dbát na bezpečnost posádky. Detektor by měl být umístěn tak, aby v případě dopravní nehody nebyl zdrojem zranění cestujících osob např. vlivem vymrštění nebo roztříštění o pevné součásti vozidla.

Hlavní zásadou při umísťování je, aby bylo zajištěno co nejmenší stínění detektoru.

Měření detektorem SAFECAST bGeigie Nano se neprovádí ve vlaku a v tramvaji, neboť je zde detektor stíněn masivním podvozkem. V lanovce a v letadle není známa výška, ve které se nachází, a navíc se po dobu jízdy nebo letu mění. V letadle nebývá dostupný signál GPS (31).

51

Obrázek 13 Jak měřit, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/8/8a/Safecast_umisteni_web_1_batoh.png

Obrázek 14 Jak měřit, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/a/ae/Safecast_umisteni_web_2_bok.png

52

Obrázek 15 Jak měřit, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis-wiki/images/7/71/Safecast_umisteni_web_3_auto.png

V ideálním případě zůstává přístroj po dobu celého měření ve stejné výšce nad zemí a ve stejné pozici. Také rychlost pohybu není vhodné měnit. Pokud uživatel musí změnit pozici detektoru nebo jeho výšku nad zemským povrchem, zaznamená tuto změnu vhodným způsobem do průvodního formuláře, tj. do záznamu z měření (viz obrázek 16). Získané soubory dat z měření lze prostřednictvím veřejně dostupného bezplatného programu QGIS (viz kapitola 9.6) rozdělit na více částí, které odpovídají každá jednomu způsobu měření (32).

53

Obrázek 16 Záznam měření, https://www.suro.cz/aplikace/ramesis- wiki/images/9/98/BGeigie_SURO_zaznam_mereni_CZE_4ever_BW.png

54

9.3 Stažení dat

Naměřená data jsou v přístroji Safecast bGeigie Nano ukládána na paměťovou microSD kartu. Pro stažení dat je potřeba paměťovou microSD kartu vyjmout z přístroje Safecast bGeigie Nano. Po vložení karty do USB čtečky či adaptéru lze data zkopírovat do počítače. Po připojení USB čtečky nebo po vložení karty do interní čtečky paměťových karet se karta chová jako kterékoli jiné uložiště.

Po zkopírování dat je nutné kartu vyjmout ze čtečky a vrátit do slotu v detektoru, tím bude přístroj připraven k dalšímu měření (33).

9.4 Doplňující informace

Pro odborné vyhodnocení naměřených dat jsou potřeba doplňkové informace, které jsou uvedeny v záznamu z měření. Uživatel má k dispozici předtištěný formulář (viz obrázek 16), který vyplní, naskenuje a poté odešle, nebo webovou verzi formuláře (viz obrázek 17). Ve formuláři je nutné vyplnit identifikaci – číslo detektoru, datum, čas a místo provedeného měření (stačí uvést několik průjezdných bodů, např. větší města), umístění detektoru vůči zemi a dále informaci o tom, zda byl či nebyl s detektorem přepravován radioaktivní materiál, který by mohl být zdrojem vyšších hodnot. Dále si uživatel zvolí, zda chce, aby u zveřejněných dat bylo uvedeno jeho jméno. K dispozici má tři varianty:

plné jméno a příjmení, přezdívka, nebo úplně anonymní záznam. U všech tří variant bude uvedeno, že se jednalo o měření pro Státní ústav radiační ochrany, v. v. i. V případě, že uživatel část měření provedl při jízdě automobilem a část např. při chůzi, zapíše do záznamu z měření časy a pozici detektoru. Může si naměřená data sám rozdělit (viz kapitola 9.6) a poslat zvlášť soubor obsahující data získaná při jednom způsobu měření a zvlášť získaná při jiném způsobu měření (34).

55

Obrázek 17 Webový formulář,

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSeEl7FqDaA9KPnD8ECYROxdOaZ7TnWcQcJqpsPqNw5g95cGdA/viewfor m