Aplikace a vývoj systému NORMAL v oblasti ocenění radiační zátěže populace při normálním provozu jaderných zařízení

ÚJV Řež a.s. – divize ENERGOPROJEKT PRAHA

Zpracovatelský útvar Skartační znak

2500

Husinec-Řež, čp. 130, PSČ 250 68 Stavba akce

Řídící útvar

Hodnocení SW pro SÚJB dle VDS 030

2501

Objekt-provozní soubor

V15 Pořadové číslo

-

004

Název zakázky

Stupeň ochrany

Dokumentace pro hodnocení SW NORMAL verze 2010 č. úkolu 10Y0033 Název dokumentace

Číslo výtisku

Aplikace a vývoj systému NORMAL v oblasti ocenění radiační zátěže populace při normálním provozu jaderných zařízení Vypracoval

Vedoucí zpracovatelského útvaru

kolektiv Kontroloval

Datum

Ing. V. Horák HIP

Ing. J. Klumpar

Celkem listů

03/2010

92

Soubor

Ing. V. Horák

Aplikace_NOR_2010.doc

Kolektiv zpracovatelů: Ing. P. Pecha, CSc. Ing. E. Pechová

Zakázkové číslo 90-99996-40-155

Archivní číslo EGP 5010-F-100150

Index

Strana 1

OBSAH Anotace......................................................................................................................................... 4 1

Srovnání programových produktů NORMAL a PC CREAM pro hodnocení vlivu normálního provozu jaderného zařízení na životní prostředí.............................. 5

1.1 1.2 1.3

Základní charakteristika produktu PC CREAM .................................................................. 6 Modifikace nezbytné pro realistické srovnání výsledků ...................................................... 7 Odlišnosti metodického přístupu u systému NORMAL oproti PC CREAM a vzájemné srovnání dílčích výsledků .................................................................................................... 8 1.4 Poznámky k zadávání vstupů a zjištěné nesrovnalosti produktu PC CREAM.................. 13 1.5 Finální srovnání výpočtů průměrných ročních (dlouhodobých) hodnot koncentrací radionuklidů v přízemní vrstvě vzduchu pro případ normalizovaných výpustí 1 Bq/s ..... 15 1.6 Srovnání dlouhodobých přízemních koncentrací radionuklidů získaných programy NORMAL a PC CREAM .................................................................................................. 17 1.7 Srovnání výsledků NORMAL a PC CREAM pro případ validačních úloh zadaných odbornou hodnotící komisí č.6 pro výpočty šíření RA produktů ...................................... 20 1.8 Komentář k výsledkům srovnávacích testů: ...................................................................... 23 1.9 Rámcové prověření výpočtů pro PpBZ na základě srovnání s produktem PC CREAM ... 34 1.10 Demonstrování vlivu jednotlivých cest ozáření a příspěvku jednotlivých radionuklidů... 37 1.11 Literatura............................................................................................................................ 40 1.12 Přílohy................................................................................................................................ 41

2

A Dynamic Food-chain Algorithm for Estimation of Migration of Radionuclides through the Living Environment Continuously Influenced by the Routine Atmospheric Discharges from Nuclear Power Plants .................................................. 43

2.1 2.2 2.3

Radiological impact of routine atmospheric releases of radionuclides.............................. 43 Propagation of activity through the living environment .................................................... 43 Dynamic food-chain modelling for the case of routine atmospheric radioactive discharges…………..………………………………......................................................... 45 2.4 Foliar uptake of radionuclides ........................................................................................... 45 2.5 Root uptake of radionuclides ............................................................................................. 46 2.6 Activity intake for case of direct consumption of the products ......................................... 47 2.7 Activity intake from consumption of contaminated animal products................................ 47 2.8 Total activity intake into a human body............................................................................. 48 2.9 Overview of the main features of the food-chain algorithm .............................................. 48 2.10 Results and areas of applicability, comparative and validation studies ............................. 49 2.11 Prospects of the future development.................................................................................. 50 3

Výpočet efektivní dávky od konzumace zeleniny zalévané vodou z kontaminované studny................................................................................................................................ 52

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Úvod................................................................................................................................... 52 Předpoklady a vstupní data ................................................................................................ 52 Postup výpočtu................................................................................................................... 54 Výsledky výpočtů............................................................................................................... 57 Závěr .................................................................................................................................. 58

4

Preparation of Radiological Inputs for Environmental Impact Assessment of Routine Normal Operation of Nuclear Facilities......................................................................... 60

4.1

Assessment of environmental exposure to radionuclides .................................................. 60

ÚJV Řež a.s.

Archivní číslo: EGP 5010-F-100150

Strana 2

4.2 4.3 4.4 4.5

Transport of radioactive discharges in atmosphere............................................................ 61 Deposition of activity on the ground.................................................................................. 63 Inputs for the Internal exposure assessment due to activity inhaled and ingested ............. 64 Concluding remarks ........................................................................................................... 66

5

Application of Multi-Pathway Transport Model for Regulation of Normal Atmospheric Radioactive Discharges from Nuclear Facilities .................................... 68

6

Nový jaderný zdroj v lokalitě ETE ................................................................................ 76

7

Testování rozšířeného výpočtu zevního ozáření z mraku na scénáři hodnocení dopadu dlouhodobého provozu JE Temelín s projektovými ročními výpustěmi .................... 79

ÚJV Řež a.s.


Strana 3

Anotace Tento report je třetí částí dokumentace předkládané k hodnocení produktu NORMAL hodnotící komisí č.6 počátkem roku 2010. První report je aktualizovaná METODIKA: „Program NORMAL na ocenění radiační zátěže obyvatelstva v okolí jaderných zařízení za normálního provozu. Metodika“, Arch.č.EGP 5010-F-100148, Praha, únor 2010. Aktualizovaný uživatelský manuál je popsán v : „Uživatelský manuál interaktivního systému NORMAL verze 2010 na ocenění radiační zátěže populace při normálním provozu jaderných zařízení“, Arch.č.EGP 5010-F-100149, Praha, únor 2010. Tato třetí část vznikla z původní zprávy k programu NORMAL - Část III: Srovnávací studie programových systémů NORMAL a PC CREAM, arch.č. EGP 4104-6-990022, rev. 3, Praha, 1999. Vzhledem ke svému významu je odtud převzata tehdejší srovnávací studie programových systémů NORMAL a PC CREAM (bez závěrečných numerických příloh). Na ni navazují další výsledky publikované v dalších letech na mezinárodních konferencích. Kromě toho byly zařazeny některé dílčí práce menšího rozsahu, které ale mají za cíl prověřit funkčnost algoritmů nově zaváděných do systému NORMAL. Jsou to především:

Výpočet efektivní dávky od konzumace zeleniny zalévané vodou z kontaminované studny. (Technická zpráva pro Předprovozní bezpečnostní zprávu JETE, EGP 4104-6000004, Praha, 2000). Zde je ověřována správná funkce vyvinutého ingesčního modelu založeného na předpokladu vývoje ekosystému dlouhodobě ponořeného do kontaminovaného (byť minimálně) prostředí. Přitom roční zálivka je rozpočítána na kontinuální „kropení“ během roku. Současně je zde prováděn výpočet obdobného scénáře druhý systémem HAVAR (havarijní úniky), kdy roční zálivka z kontaminované studny je rozdělena na 12 diskrétních jednorázových zálivek (každá uskutečňována v příslušném „dni spadu“). Bylo dosaženo velmi dobré shody při výpočtech roční efektivní dávky z vnitřního příjmu aktivity od konzumace kontaminované zeleniny z vlastní zahrádky.

Podklady pro EIA studii Nový jaderný zdroj v lokalitě ETE. (Podklady pro zpracování kapitoly D I. 1: Obyvatelstvo a veřejné zdraví. Arch.č. EGP 5010-F-091087, Praha, 2009, Dodatek č.1, Arch.č. EGP 5050-F-090275, Praha 2009 a Dodatek č.2, Arch.č. EGP 5010-F091087, Praha, 2010). Zde jsou nová rozšíření vyžádaná zpracovatelem, týkající se výpočtu dávek a úvazků dávek v dalších letech provozu nového jaderného zdroje i stávajících bloků JE Temelín. Za předpokladu stejných výpustí v každém roce provozu se jednalo o úpravu výpočtu depozice (zvýšení pro dlouhodobé radionuklidy), dávky z depozitu a konečně úpravu výpočtu úvazku dávky z ingesce včetně výpočtu v uvažovaném roce provozu i za počet let od spuštění JE.

V poslední kapitole 7 je ověřována rozšířená metodika výpočtu od zevního ozáření z mraku na scénáři hodnocení dopadu dlouhodobého provozu JE Temelín s projektovými ročními výpustěmi. Je testován algoritmus popsaný v nové zprávě Metodika systému NORMAL, vztahy z kapitoly 4.2, bod a) – Zevní ozáření z oblaku (rovnice (4.7a) až (4.7o)).

ÚJV Řež a.s.


Strana 4

1

Srovnání programových produktů NORMAL a PC CREAM pro hodnocení vlivu normálního provozu jaderného zařízení na životní prostředí

V rámci programu technického rozvoje týkajícího se přípravy výpočetního programu NORMAL [1] vyvinutého v EGP k zařazení do souboru hodnocených výpočtových programů je prováděna srovnávací studie výsledků tohoto programu s dostupnými jinými produkty, řešícími obdobnou problematiku. Pro tyto účely byl zvolen programový systém PC CREAM [2] vyvinutý v NRPB (Velká Británie) v rámci kontraktu s Evropským společenstvím. Tato úvodní srovnávací studie analyzuje přístup obou kódů k problematice a poukazuje na jejich určité odlišnosti, které jsou důsledkem jak historického vývoje tak respektování specifických lokálních podmínek či zvyklostí. Právě odlišnost algoritmů v jednotlivých fázích poměrně ztěžuje přesné srovnání jejich vzájemných výsledků. Nejenže oba produkty vyžadují poněkud jinou strukturu vstupních dat, ale kromě toho bylo nutno udělat úpravy v samotném zdrojovém kódu, aby bylo možno dosáhnout dostatečnou kompatibilitu obou prostředí. V této fázi nutných parciálních úprav zdrojového kódu a vstupů se ukázala výhoda produktu NORMAL, který představuje živý produkt s totální kontrolou zdrojového kódu a tudíž s rychlou dobou odezvy na požadavky na jakékoliv úpravy. Podrobná analýza potvrdila, že uživatel produktu PC CREAM je limitován omezeným rozsahem při zadávání vstupních hodnot z panelů, počtem voleb alternativních fyzikálních modelů a nemožností modifikovat poloempirické formule. Samotný algoritmus výpočtu dlouhodobého koeficientu zředění je zjednodušen a zjevně přizpůsoben národní zvyklosti zpracovávání a presentace dlouhodobých meteorologických charakteristik. Podrobnější koncepce třírozměrné povětrnostní statistiky QIGM z produktu NORMAL představuje určitě přesnější postižení skutečného průměrování ročních hodnot veličin důležitých pro posuzování vlivu na populaci. Produkt NORMAL navíc nabízí větší počet voleb alternativních dílčích modelů, což umožňuje provádět na příklad limitní odhady při určité kumulaci nepříznivých efektů, což je potřebné při projekčních pracech vyžadujících studie senzitivity. Důležitým argumentem svědčícím ve prospěch vývoje vlastních kódů se zajištěnou údržbou je fakt, že systém NORMAL obsahuje modely, pro které existují validovaná data pro Českou republiku. Důležitou předností jsou též jeho bohatší možnosti grafické presentace výsledků. Na druhé straně je nutno poukázat na to, že produkt PC CREAM se snaží dostat co nejjednodušším způsobem do souladu s měřenými hodnotami na lokalitě a používá přitom ověřené aktuální fyzikální konstanty a převodní koeficienty, které jsou v souladu s nejnovějšími doporučeními ICRP. Tento fakt bude brán v úvahu v souvislosti s upřesňováním charakteristik kódu NORMAL, stejně jako moderní přístup k modelování procesu resuspense radioaktivního materiálu a jeho odstraňování ze zemského povrchu. Inspirativním popudem k dalšímu rozvoji kódu NORMAL bude také modelování globální cirkulace radionuklidů s dlouhým poločasem rozpadu (Kr-85, H-3, I-129) a možnost současného zadávání několika zdrojů radioaktivních výpustí v rámci lokality daného jaderného zařízení. Práce prováděné v EGP v rámci úkolu technického rozvoje týkajícího se dalšího rozvoje systému NORMAL a jeho přípravy k hodnocení probíhají tedy za vzájemného srovnávání a další rozvoj je případně iniciován pokročilými rysy jiných programů řešících obdobnou problematiku. V této první fázi byl tedy použit produkt PC CREAM. Nicméně vývojový tým pracující na rozvoji ÚJV Řež a.s.


Strana 5

systému NORMAL se přímo podílí na implementaci dalších významných zahraničních kódů, jejichž metodika může ukázat další cesty zlepšení. Konkrétním příkladem může sloužit systém RODOS, který sice řeší problematiku havarijních úniků, nicméně v mnoha styčných bodech nabízí moderní řešení. Jde na příklad o korektní snižování míry konzervatizmu respektováním realistických stínících faktorů a tím rozlišováním na očekávané hodnoty dávek ve srovnání s konzervativními hodnotami maximálních tzv. potenciálních dávek. V další části jsou uvedeny výsledky parciálního srovnání nejdůležitějších výsledků pro případ základního mechanismu průniku radionuklidů do životního prostředí při normálním provozu, kterým jsou atmosférické výpustě. Jedná se o hodnoty přízemní objemové aktivity radionuklidů ve vzduchu [Bq.m-3], rychlosti usazování radionuklidů na zemském povrchu [Bq.m-2.s-1] a efektivní dávky v důsledku ozáření z radioaktivního mraku [Sv.r-1]. Byly podrobně propočítány dva základní stavy, a to situace bez atmosférických srážek a dále s atmosférickými srážkami odpovídajícími srážkovým kategoriím C a D programu PC CREAM. Ve finální fázi je pak provedeno nejdůležitější srovnání středních ročních (dlouhodobých) přízemních koncentrací reprezentativních radionuklidů. Tomuto ovšem předcházelo poměrně náročné vzájemné přizpůsobení, a to na straně obou produktů. Byla prokázána velmi dobrá shoda výsledků. Vedlejším efektem tohoto srovnání bylo též nalezení nesrovnalostí, chyb a disfunkčností dodané verze systému PC CREAM, které byly reklamovány. Současně byly reklamovány nesrovnalosti v definicích výsledných hodnot v hlavičkách výstupních souborů komponenty PLUME.

1.1

Základní charakteristika produktu PC CREAM

Produkt PC CREAM má modulární strukturu. Pro modelování různých cest transportu radionuklidů v životním prostředí používá jednotlivé moduly: PLUME - počítá disperzi radionuklidů v atmosféře v důsledku kontinuálních výpustí do atmosféry GRANIS - provádí výpočet vnějšího ozáření osob v důsledku ozáření z usazených radionuklidů na zemském povrchu RESUS - odhaduje objemovou aktivitu radionuklidů v přízemní vrstvě vzduchu v důsledku resuspenze radionuklidů původně usazených na povrchu (působením větru) FARMLAND - modeluje transport radionuklidů potravními řetězci, konkrétně časové integrály koncentrace aktivity pro každou potravinu a každý radionuklid DORIS - počítá disperzi radionuklidů v pobřežních vodách kolem Evropy s následující migrací do moří Celkový odhad radiologického dopadu na populaci je počítán v hlavní části produktu ASSESSOR. Zde se berou v úvahu všechny možné cesty ozáření lidského organizmu, které jsou reprezentovány předchozími 5 moduly. Jako vstupy do modulu ASSESSOR slouží výstupní soubory jednotlivých dílčích modelů. Modul PLUME umožňuje buď samostatný popis vlivu atmosférických výpustí nebo (s určitými podmínkami) přípravu atmosférických vstupních souborů do hlavního modulu ASSESSOR. Celá příprava běhu se provádí interaktivně na základě vstupních panelů. Uživatel je veden jednotlivými skupinami zadávaných dat. Po kompletním zadání vstupních dat a před vlastním během úlohy se zadaná data přetransformují do vstupního souboru, jenž má rozšíření POF, ÚJV Řež a.s.


Strana 6

přičemž vlastní jméno souboru zadává uživatel. Tato metoda umožňuje rychlé opakování výpočtů, kdy je měněna pouze malá část původních vstupních dat. Uživatel tedy může buď vytvářet novou variantu běhu modulu PLUME, anebo využít již předdefinované existující varianty vstupu (výběr POF souboru). Při zadávání nové varianty jsou uživateli nabízeny volby při zadávání proměnných. V některých případech je možno zadávat alternativní dílčí modely nebo přímo zadávat proměnné v určitých mezích. Nicméně se ukazuje, že tyto možnosti jsou poněkud omezené a uživatel je nucen následovat zjednodušenou koncepci zabudovanou do produktu. Obdobné programy vyvinuté v EGP ( systémy NORMAL a HAVAR) umožňují zadávání proměnných v širším rozsahu a i výběr alternativních modelů je pestřejší. 1.2

Modifikace nezbytné pro realistické srovnání výsledků

Jak již bylo řečeno v úvodu, uživatel produktu PC CREAM je limitován omezeným rozsahem při zadávání vstupních hodnot z panelů, počtem voleb alternativních fyzikálních modelů a nemožností modifikovat fixně zabudované poloempirické formule. Algoritmus výpočtu dlouhodobého koeficientu zředění je značně zjednodušen a jednoduché povětrnostní statistiky neodpovídají detailnějšímu přesnějšímu přístupu užitém v programovém systému NORMAL. V následujícím textu bude popsán poněkud pracný postup spočívající v modifikacích jak vstupů tak vlastního zdrojového textu systému NORMAL, který byl nezbytný k tomu, aby bylo možno vzájemně srovnat výsledky. Možnosti přizpůsobení programu PC CREAM testovacím úlohám je značně omezené a z tohoto hlediska se tento produkt jeví jako málo flexibilní. Díky pokračujícímu vývoji produktu NORMAL mohla být velká většina úprav provedena zde, i když se v určitém směru jednalo o krok zpět ve směru zjednodušování vhodnějších algoritmů. Z tohoto hlediska je pak třeba zdůraznit, že byly srovnávány jednotlivé parciální výsledky, nicméně šlo o veličiny stěžejního významu (hodnoty přízemní koncentrace radionuklidů ve vzduchu [Bq.m-3], rychlosti usazování radionuklidů na zemském povrchu [Bq.m-2.s-1], vliv atmosférických srážek na ochuzování vlečky a efektivní dávky v důsledku ozáření z radioaktivního mraku [Sv.rok-1]), na jejichž základě se pak vychází při hodnocení příspěvku dalších možných cest ozáření. Základní testy dynamického modelu ingesce ENCONAN byly provedeny v [6]. Testovací varianty jsou definovány s užitím Hosker / Smithovy klasifikace kategorií stability atmosféry. Je uvažováno spektrum radionuklidů ve shodě se zadáním v [4], při čemž se předpokládají normalizované hodnoty výpustí 1 Bq/s pro jednotlivé radionuklidy. Další nezbytné předpoklady plynoucí z principiálních omezení programu PC CREAM jsou následující: • • • •

Je uvažován plochý terén (zanedbán vliv proměnných nadmořských výšek) Zadána pouze jediná střední drsnost terénu, zadává se průměrná hodnota 0.3 m Uniformní rozdělení pravděpodobnostní povětrnostní statistiky Efektivní výška výpustí je 100 metrů (povolené maximum v PC CREAM panelech), neuvažuje se vertikální rychlost vzdušnin vypouštěných z ventilačního komína ani jejich tepelná vydatnost • Neuvažuje se výskyt inverzních situací • Je redukován počet kategorií rychlostí větru měřených ve výšce 10 metrů nad zemským povrchem • Podstatně je redukováno schéma srážek s jejich rozdělením na jednotlivé srážkové kategorie.

ÚJV Řež a.s.


Strana 7

1.3

Odlišnosti metodického přístupu u systému NORMAL oproti PC CREAM a vzájemné srovnání dílčích výsledků

V předchozím textu je popsána snaha o maximální přiblížení se ke stejnému způsobu modelování u obou kódů tak, aby získané výsledky mohly být vzájemně porovnávány a aby mohly být učiněny podložené závěry o jejich vzájemné korespondenci či rozdílech. Jsou zmíněny důvody, proč většina větších zásahů nezbytných pro kompatibilitu metodik musela být prováděna právě v systému NORMAL, a to někdy až na úroveň úprav ve zdrojovém kódu. Bylo tak dosaženo rozumného stupně kompatibility obou produktů a nastaveno odpovídající prostředí na úrovni téměř ekvivalentních vstupů. Nicméně tato kompatibilita není stoprocentní, a to ze dvou důvodů: • Principiální důvod, kdy odlišnost algoritmů obou systémů neumožňuje úplné ztotožnění obou prostředí • Praktický důvod, kdy úpravy a modifikace systému NORMAL jsou prováděny či neprováděny s přihlédnutím k jejich důležitosti (na základě studií sensitivity prováděné s užitím NORMAL) na jedné straně a jejich pracnosti na straně druhé Dále jsou uvedeny rozdílnosti obou produktů existující mezi nimi v okamžiku vzájemného srovnávání výsledků. Na tomto základě se pak interpretují určité rozdíly ve výsledcích, které jsou přisuzovány právě těmto odlišnostem. a) Meteorologie V programu NORMAL je užito klasické schéma kategorií stability počasí. Je uvažováno šest kategorií A, B, C, D, E, F podle Pasquilla. Povětrnostní situace je charakterizována dlouhodobou povětrnostní statistikou rozlišující konkrétní kategorie počasí pro všechny směry větrné růžice a při rychlostech větru kategorizovaných podle národních doporučení meteorologické služby. Naproti tomu v atmosférickém modulu PLUME jsou zadány fixní rychlosti větru v 10 m, a to vždy jediná hodnota pro konkrétní kategorii: kategorie A B C D E F C + déšť D + déšť

rychl. v 10 m 1.0 2.0 5.0 5.0 3.0 2.0 5.0 5.0

Výskyt deště je uvažován pouze u kategorií C a D a jsou předdefinovány vstupní meteosoubory pro různé pravděpodobnosti výskytu kategorií s deštěm. Poznamenejme, že produkt PC CREAM nabízí kromě tohoto modifikovaného Pasquill/Smith/Hosker schématu ještě Doury schéma s poněkud jinou filosofií pravděpodobností výskytu dešťových srážek (zpracováno pro oblast Francie). b) Profil rychlosti větru po výšce, střední rychlost pohybu vlečky Obecně doporučovaný postup použitý též v programu NORMAL [1] vychází ze způsobu meteorologických měření v lokalitě. Měří se rychlost větru v referenční výšce 10 m nad zemí, přičemž skutečné spojité spektrum rychlostí větru se rozdělí na konečný počet intervalů m ÚJV Řež a.s.


Strana 8

s jedinou charakteristickou (střední) rychlostí u10 (m). Pro vyjádření vertikálního rychlostního profilu po z je užit empirický vztah: z ε − drsε u( z ) = u10 ⋅ ε (1.3-1) 10 − drsε drs .... drsnost zemského povrchu v [m], bezrozměrný parametr ε je tabelován v závislosti na kategorii stability počasí. Střední rychlost po z je brána podle: hefε u10 u= ε ⋅( − drsε ) 10 − drsε ε + 1

(1.3-2)

Zde hef je efektivní výška vlečky exhalací. Program NORMAL může uvažovat až 9 kategorií m rychlostí větru. Velikost rychlostí větru u10(m) v jednotlivých kategoriích m jsou stanoveny podle doporučení meteorologické služby. V produktu PC CREAM je závislost rychlosti větru po výšce vyjádřena exponenciálním výrazem: u( z ) = u10 ⋅ ( z / 10) n

(1.3-3)

kde exponent n je tabelován v [3] pro jednotlivé kategorie drsnosti zemského povrchu. Závěr: Při zadaných stejných rychlostech u10 se střední rychlosti v obou produktech poněkud liší. Rozdíl je zhruba 10 až 25 %.

c) Koncentrace radionuklidů v přízemní vrstvě atmosféry Objemová aktivita nuklidů v přízemní vrstvě atmosféry je jeden z hlavních údajů vstupujících do výsledného hodnocení radiační zátěže. V obou systémech se vychází z řešení Gaussovy rovnice šíření podle vztahu pro konkrétní povětrnostní situaci, rychlost větru v sektorech větrné růžice a kategorie výskytu srážek. V systému NORMAL se pro přízemní vrstvu z=0 provede středování po y v rámci určitého sektoru směru větru a dostaneme pak pro střední hodnotu přízemní koncentrace v [Bq.m-3] radionuklidu n vztah (podrobněji v [1]): .

  An y2 C k , j , m, s ( x , z = 0) = ) . exp( − 2 2π ⋅ σ y , j ( x ) . σ z , j ( x ) . uk , j , m  2σ y , j ( x )  _ n

str

(1.3-4)  hef2 ( k , j , m) . 2 ⋅ exp( − ) + η JV ( z = 0; k , j , m) 2σ 2z , j ( x )  

  . f Rn ( x; k , j , m) . f Fn ( x; k , j , m). f Wn ( x; k , j , m, s) 

přičemž pro vyjádření střední hodnoty po y je použit konzervativní odhad:

ÚJV Řež a.s.


Strana 9

+∞

  y2 ) = exp( − 2 2σ y , j ( x )   str

∫ exp( −

−∞

y2 2σ 2y , j ( x )

). dy

2π ⋅ x / IPS1

=

σ y , j ( x ) ⋅ IPS1 2π ⋅ x

(1.3-5)

IPS1 je celkový počet úhlových sektorů k, na něž je rozdělena větrná růžice. Je třeba si znovu uvědomit, že vztah pro přízemní koncentraci představuje řešení pro jednu konkrétní povětrnostní situaci danou konkrétní kategorií počasí j a konkrétní kategorií intenzity srážek s, přičemž vítr stabilně fouká ve směru sektoru k a má rychlost z kategorie m. Pro časovou periodu několika let je k dispozici dlouhodobá povětrnostní statistika QIGM(k,j,m), která vyjadřuje pravděpodobnost, že při kategorii počasí j vítr fouká s intenzitou m ve směru sektoru k větrné růžice. Pak lze najít dlouhodobý faktor zředění vážením přes všechny možné povětrnostní situace, které se během dlouhé periody provozu vyskytují. Pro případ homogenní vertikální stratifikace lze s přihlédnutím k předchozím vztahům vyjádřit středovanou přízemní objemovou aktivitu nuklidu n podle: _ n

C k ( x) =

. n

A⋅

IPS1

∑σ 2π ⋅ x

y, j

( x) ∑

j

m

∑ s

ψ k , j ,m ( x ) ⋅   uk , j , m (1.3-6)

 . f Rn ( x ; k , j, m) ⋅ f Fn ( x; k , j, m) ⋅ QIGM ( k , j, m) ⋅ f Wn ( x; k , j, m, s) ⋅ PS ( s)   Tento vztah je podrobně komentován v [1]. Zde je uveden proto, aby mohla být zhruba demonstrována míra nutných zjednodušení, která bylo třeba v NORMAL provést pro účely srovnání. Předně byl učiněn předpoklad o uniformním úhlovém rozdělení rychlostí větru. Výsledná časově střední koncentrace radionuklidů se pak získá vážením hodnot průměrných koncentrací, které jsou ovšem nyní ve všech sektorech stejné a které představují případ, kdy celou dobu vítr vane v tomto směru sektoru. Takový výpočet se provede pro každou kategorii počasí a zprůměruje se na celém intervalu 2π radiánu. A právě tyto koncentrace (střední po 2π) lze v obou produktech vzájemně srovnávat. Tyto koncentrace budeme dále nazývat uniformní a jejich hodnoty jsou dány pro produkt NORMAL předchozím výrazem vyděleným hodnotou IPS1. V modulu PLUME produktu PC CREAM jsou tyto koncentrace napočítávány (viz výsledkový soubor plume100.ho! v příloze) pro další použití v modulu ASSESSOR, kde je prováděno vlastní vážení zjednodušenou povětrnostní statistikou. d) Rozptylové parametry σy (x) a σz (x) Jak je patrno z tvaru Gaussovy rovnice šíření zcela podstatnou roli hraje realistické určení disperzních parametrů. V modelu NORMAL této problematice byla věnována velká pozornost a bylo zabudováno několik alternativních modelů pro určování disperzních parametrů za účelem možnosti provádět marginální výpočty a studie senzitivity. Program PC CREAM sice uvažuje několik možností, ale v [3] jsou podrobně uvedeny pouze vztahy podle Hoskerovy poloempirické formule (dále model HOSKER). Proto byl tedy model HOSKER zvolen pro účely srovnání. V programu NORMAL jsou zabudovány vztahy: ÚJV Řež a.s.


Strana 10

σ y ( x) =

c3 ⋅ x 1 + x ⋅ 10 −4

σ z ( x ) = F (drs, x ) ⋅ g ( x ) ; F (drs, x ) =

1

⋅ ln(c1 ⋅ x d1 ) pro drs < 0,1 metru

1 + c2 ⋅ x 1 F (drs, x ) = 1 + ⋅ ln(c1 ⋅ x d1 ) d2 c2 ⋅ x d2

(1.3-7)

pro drs ≥ 0,1 metru

a1 ⋅ x b1 g ( x) = 1 + a 2 ⋅ x b2

a1 , a 2 , b1 , b2 , c3 jsou tabelované koeficienty závislé na kategorii stability počasí j; c1 , c2 , d 1 , d 2 jsou tabelované koeficienty závislé na kategoriích drsnosti povrchu; drs vyjadřuje drsnost zemského povrchu [m] Vztahy byly definovány pro terén typu venkov - rovina, s průměrnou drsností terénu nepřevyšující 1 m. Platnost těchto vztahů je deklarována do 100 km. Pokud se týká programu PC CREAM, užívá se zde analogických vztahů, přičemž čtvrtá rovnice pro drs ≥ 0,1 metru je vyjádřena v modifikovaném tvaru:

  1  F (drs, x ) = ln o ⋅ x p ⋅ 1 + s  r⋅x  

  

(1.3-8)

Koeficienty o, p, r, s jsou opět tabelovány v závislosti na kategorii stability atmosféry. V příloze 1 je provedeno podrobné srovnání disperzních koeficientů σz(x) pro jednotlivé stabilitní třídy a je možno konstatovat dobrou shodu. Pouze ve velkých vzdálenostech ( > 60 km) je patrný větší rozdíl (zvláště u kategorií C a D).

e) Horní hranice směšovací vrstvy Pro stabilitní třídy A, B, C, D, E, F jsou brány v programu NORMAL příslušné horní hranice směšovací vrstvy v [m] jako: 1600 1200 800 560 320 200 V PC CREAM produktu jsou fixně zabudovány hodnoty : 1300 900 850 800 400 100 Horní hranice směšovací vrstvy hraje v Gaussově přímočarém modelu šíření úlohu horní reflexní plochy a tudíž diference v hodnotách u obou modelů povede k určitým odchylkám v hodnotách koncentrace readionuklidů ve vzduchu. Studie senzitivity však prokázaly, že vliv tohoto efektu je ÚJV Řež a.s.


Strana 11

poměrně malý, přičemž největší je u nejnižší vrstvy (stabilitní třída F). I tam se však jedná o odchylky zhruba do 10 procent.

f) Suchý výpadek radionuklidů z vlečky Depoziční příkon DEP neboli rychlost usazování radionuklidů na zemském povrchu [ Bq.m-2.s-1] se v obou produktech určuje podle schématu: DEP = vg . C

(1.3-9)

Zde C značí hodnotu spočtené přízemní objemové aktivity konkrétního radionuklidu a vg je rychlost suchého usazování. Rychlost vg je tabelována pro různé fyzikálně-chemické formy radionuklidů resp. podle velikosti částic. V programu NORMAL byla tato data přizpůsobena přesně podle PC CREAM, kde v panelu “Atmospheric Discharges” byly zvoleny hodnoty : vg = 0.01 pro atomární jódy vg = 0.001 pro aerosolovou formu Integrací výrazu pro DEP přes čas (při respektování radioaktivního rozpadu) se dostane vztah pro závislost celkové deponované aktivity v závislosti na integrální přízemní koncentraci radionuklidů.

g) Koeficient vymývání radionuklidů z oblaku atmosférickými srážkami V kódu NORMAL je možno zadat až 10 diskrétních srážkových kategorií, definovaných na základě doporučení národní meteorologické služby. Dále jsou naměřeny příslušné pravděpodobnosti P(s) výskytu srážek o intenzitě odpovídající kategorii s [mm/hod.], které potom vstupují do shora uvedeného časového vážení průměrné dlouhodobé koncentrace v sektorech. Program PC CREAM otázku srážek zjednodušuje v tom smyslu, že uvažuje navíc k původním šesti další dvě srážkové kategorie počasí, a to C s deštěm a D s deštěm. Základní mechanismus vymývání vede k ochuzování vlečky od radionuklidů podle schematu: Q = Q0 . exp( - Λ . t)

(1.3-10)

kde Q0 je původní množství radioaktivního materiálu ve vlečce. Konstanta Λ [s-1] značí koeficient vymývání. Rozdíl mezi oběma kódy tkví v tom, že NORMAL poskytuje možnost využít poloempirického vztahu pro koeficient Λ jeho parametrizací podle: Λns = γ n ⋅ ϑ s

γn

(1.3-11)

....... parametr závislý na fyzikálně-chemické formě exhalace radionuklidu n [hod.mm-1.s-1]

ÚJV Řež a.s.


Strana 12

υs

....... intenzita srážek kategorie s [mm.hod-1]

Tato možnost v systému PC CREAM není a zadává se již konkrétní hodnota koeficientu vymývání Λ při “Discharge Data Selection” procesu. Pro srovnávací výpočty byla pro I-131 použita default hodnota 1,0E-4, což podle [2] je doporučená hodnota odpovídající vymývání částic s průměrem 1 µm při intenzitě srážek 1 mm/hod. Odpovídající hodnota do NORMAL byla zadána tak, aby součin γn . υs byl roven této hodnotě 1,0E-4 . h) Efektivní dávka v důsledku ozáření z radioaktivního mraku [ Sv.r-1 ] Efektivní dávku Dγ [Sv] počítá program NORMAL jako součin integrální objemové aktivity radionuklidu v mraku CT [Bq . m-3 .s] a tabelovaného dávkového faktoru Roblak [Sv.m3 .Bq-1.s-1 ] jako Dγ = CT . Roblak

(1.3-12)

Konverzní faktor R byl převzat z [5], kde je tabelován v závislosti na typu radionuklidu a tkáně a je uložen ve vstupní databázi. Program PC CREAM při výpočtu externího ozáření z mraku určuje nejprve absorbovanou dávku ve vzduchu na základě polonekonečného či konečného modelu mraku. Následuje konverze absorbované dávky ve vzduchu na dávku na jednotlivé orgány, kdy se využívá doporučení ICRP Publ. 51 (1987). Na příkladu srovnání dílčího ozáření dvěma nuklidy I-131 a Xe-133 se prokázala dobrá shoda mezi výsledky obou programů, nicméně v oblasti blízko zdroje výpustí bude muset být původní metodika INTERATOMENERGO modifikována.

1.4

Poznámky k zadávání vstupů a zjištěné nesrovnalosti produktu PC CREAM

Konkrétně pro základní vstupní panel Atmosferic Discharge Point Data modelu PLUME: - Release height: je nabízena hodnota efektivní výšky výpustí max. 100 m, ale nikde se nezadává tepelná vydatnost vypouštěných vzdušnin a jejich vertikální rychlost výstupu. - Výpustě se zadávají v Bq/s a vypouštěná grupa nuklidů se zadává ze vstupní nabídky. Není jasné, jak je možno zadat nuklidy, které v nabídce nejsou, např. Ni-63, Te-132, I-135 (ASSESSOR nemá ani např. Fe-55 a Na-24); dále jaký je rozdíl mezi I131 a J131, co je např. I135 +D - Srážky: PC CREAM neuvažuje možné srážkové kategorie NORMAL: uvažuje θs a p(s) PLUME: uvažuje kateg. A - F bez srážek, C a D se srážkami např.: UNI80D.MET C:\CREAM\INPUT\ATMOS\MET\UNI80D.MET UNI - izotropní ve 12 směrech, pravděpodobnosti v jednotlivých kategoriích počasí se mění; ÚJV Řež a.s.


Strana 13

80D - značí 80% kategorie D (celkově - déšť i bez deště) U kategorií počasí C a D s deštěm je otázkou, jaké je rozdělení podle těchto kategorií. - Není jasné, jak vypadá příslušný meteosoubor pro volbu Uniform při panelu Site Specific Met. Data - K výsledkům podle modulu PLUME: a) grafická presentace na obrazovce je u dodané verze zablokována a nefunguje (již bylo reklamováno) b) textové výstupy, pro každou napočítávanou variantu se vytvoří soubory: 1. plume.log 2. plume100.ho! (nebo .ps!) - Hosker, Pasquill nebo Doury 3. run.log 4. temhos.inp Pozn.: PLIST výstupní soubory se nepodařilo ve stávající verzi inicializovat - zasláno k reklamaci. ad 2) má zde být: • activity concentration in air (Bq/m3) - nikde nespecifikováno, zda jde o ground level • deposition rate (Bq.m-2.s-1) - na výstupu neseparováno, bez komentáře • effective dose from external gamma irradiation from airborne activity (Sv/y) neseparováno, bez popisu

- Poznámka k modulu ASSESSOR: při výpočtu je jeden ze vstupních souborů :

exinds.log kde se říká, který normalizovaný PLUME soubor se bere, např.: C\CREAM\input\atmos\delfiles\esort100.hos Tento soubor je ekvivalentní výstupu z PLUME pro odpovídající vzdálenosti: plume100.ho! - V User’s Guide [2] str.12 je zmínka o “ separate models for transport of radionuclides H-3, C14, Kr-85 a I-129 in atmosphere (due to their inert nature and long half-life) ”. Není ovšem jasné, jak jsou tyto modely implementovány. - Je třeba dořešit postupy, jak přidat lokality JE v ČR do PC CREAM. V ASSESSORu: New assessment - nabízí pouze západní elektrárny. Je nutno vyjasnit, co všechno je nutno připravit, aby Temelín i Dukovany byly v nabídce (obyvatelstvo a zemědělská produkce na polární či pravoúhlé mříži, ... ). Bylo konzultováno při školení na PC CREAM v NRPB.

ÚJV Řež a.s.


Strana 14

1.5

Finální srovnání výpočtů průměrných ročních (dlouhodobých) hodnot koncentrací radionuklidů v přízemní vrstvě vzduchu pro případ normalizovaných výpustí 1 Bq/s

Koncepce dlouhodobých difúzních odhadů použitá v systému NORMAL je popsána v kapitole 3.3 základního metodického manuálu tohoto systému [1]. Provedené středování přízemní objemové aktivity radionuklidů jak z hlediska polohy tak z hlediska časového je dáno vztahem (3.6a) tamtéž. Základem průměrování na časově střední hodnoty (roční resp. dlouhodobé) je povětrnostní statistika QIGM(k,j,m), která byla zakoupena od meteorologické služby a je sestavena na základě dlouhodobých (ročních či víceletých) měření na dané lokalitě. Vyjadřuje pravděpodobnost, že při konkrétní povětrnostní situaci j (kategorie podle Pasquilla) vítr vane ve směru sektoru k o rychlosti z kategorie m. Pole hodnot QIGM se zadává ve vstupní databázi NORLOK.DAT a je podrobně popsána v uživatelském manuálu systému NORMAL [8]. V systému NORMAL je možno zadat i další dlouhodobé povětrnostní statistiky, které berou v úvahu i pravděpodobnosti výskytu srážek v jednotlivých kategoriích počasí a pravděpodobnosti výskytu nehomogenní stratifikace v atmosféře charakterizované výskytem inverzních situací s konkrétními hodnotami spodní hranice inverze. Naproti tomu produkt PC CREAM nejde do takových podrobností a omezuje se na zjednodušení popisu povětrnostní situace. Na druhé straně je třeba podtrhnout, že tyto modely uspokojivě postihují hlavní rysy dlouhodobých změn počasí na Britských ostrovech. Hodnoty roční střední aktivity radionuklidů se získávají v programu PC CREAM vážením dílčích koncentrací vztahujících se pro jednotlivé kategorie počasí (viz například první dvě tabulky v příloze 2 nebo detailní výsledky z přílohy 5), které se počítají v atmosférickém modulu PLUME. Vážení se zde provádí podle schématu: _

Ck ( x ) = K ⋅ ∑ C j ( x ) ⋅ f k j

(1.4-1)

( j)

Zde Cj (x) je koncentrace aktivity v přízemní vrstvě vzduchu při kategorii počasí j ve vzdálenosti x od zdroje výpustí a za předpokladu isotropní větrné růžice. f k j je definována jako frakce času, po kterou během roku vítr vane do sektoru i o šířce 2π/K. K je počet sektorů, na něž je rozdělena větrná růžice. Platí : ∑ ∑ f k j = 1 (k ) ( j)

Aby bylo možné odpovědně srovnat výsledky a učinit příslušné závěry, bylo nutno nejdříve provést rozsáhlou úpravu vstupů jak u programu NORMAL tak u produktu PC CREAM. Takto se obě prostředí k sobě přiblížila natolik, že je možno hovořit o přibližné shodě (slovo “přibližné” je míněno ve smyslu předchozí podrobné diskuse v kapitole 1.3). Vstupní data byla určitým způsobem zjednodušena, což bylo vynuceno snahou o maximální přiblížení obou prostředí. Tato zjednodušení však nemají vliv na platnost vyvozených závěrů. Charakteristiky základních společných dat: 1. Uniformní větrná růžice (pro NORMAL sestává ze 16-ti směrů, pro PC CREAM z 12-ti směrů). 2. Jsou testovány tři radionuklidy I-131, Xe-133, Cs-137 při jednotkové rychlosti úniku 1 Bq/s. 3. Neuvažuje se vznos vlečky. 4. Při výpočtu nejsou brány v úvahu dešťové srážky ani možnost výskytu inverzních situací. 5. Uvažován plochý terén (celé okolí do 100 km od zdroje má výšku paty komína (500 m n. m.)

ÚJV Řež a.s.


Strana 15

1.5.1

Úprava vstupů na straně produktu PC CREAM

S produktem PC CREAM jsou distribuovány předdefinované meteosoubory. Jedná se o data vztahující se k uniformní větrné růžici, která jsou uložena v adresáři c:\cream\input\atmos\met\uninnd.met. Zde nn značí celkové procentní zastoupení trvání počasí kategorie D podle Pasquilla (D s deštěm i D bez deště). Pro další účely byl zvolen soubor nn=80, jehož původní obsah je uveden v příloze 7. Osm řádků pravděpodobností f k j přísluší kategoriím počasí A, B, C, D, E, F, C (s deštěm) a D (s deštěm). Větrná růžice se skládá z celkově dvanácti směrů, každý směr je reprezentován jedním sloupcem. Protože se uvažuje isotropní větrná růžice, všech dvanáct sloupců je stejných. Tento soubor uni80d.met byl modifikován takovým způsobem, že se neuvažoval příspěvek deště (poslední dva řádky jsou nulové) a dále byl zaveden předpoklad, že součty pravděpodobností v jednotlivých řádcích (pravděpodobnosti výskytu povětrnostní situace dané kategorie) jsou následující: kategorie A (1. řádek) : ......... 0.05 kategorie B (2. řádek) : ......... 0.05 kategorie C (3. řádek) : ......... 0.40 kategorie D (4. řádek) : ......... 0.40 kategorie E (5. řádek) : ......... 0.05 kategorie F (6. řádek) : ......... 0.05 kategorie C (1. řádek) : ......... 0.00 (s deštěm) kategorie D (1. řádek) : ......... 0.00 (s deštěm) ------------------------------------------Takto modifikovaný soubor byl nazván uninor.met a je uveden opět v příloze 7. S tímto souborem pak probíhal výpočet pomocí modulu ASSESSOR, který vytvoří řadu výstupních souborů obsahujících jednak opis vstupů a dále výsledné hodnoty dlouhodobých charakteristik: distang.log distrib.log poptem1.con tem001.ai tem1.ind

distang.out exinds.log recsec.tem tem001.cnc ............

Výsledné soubory recsec.tem a tem001.cnc vztažené k lokalitě Temelín jsou uvedeny na konci přílohy 7. První soubor obsahuje zvolené polohy pěti receptorů (modul ACCESSOR povoluje zvolit maximálně 5 poloh v jednom běhu). Hledané vážené střední hodnoty přízemních objemových aktivit radionuklidů jsou tištěny v prvním sloupci.

1.5.2

Úprava vstupů na straně produktu NORMAL

Jak již bylo řečeno v kap. 1.3a) v programu PC CREAM je možno zadat fixní rychlosti větru v 10 m, a to vždy jedinou hodnotu pro každou kategorii počasí. Proto v případě programu NORMAL bylo zvoleno 5 kategorií m rychlosti větru: v10 = 1, 2, 3, 4, 5 m/s Pro každou kategorii počasí byla zvolena pravděpodobnost jejího ročního výskytu rovna 0.05 pro jednotlivé kategorie A, B, E, F a 0.40 pro kategorie C a D (viz předchozí pro PC CREAM). Potom byla speciálním způsobem zkonstruována povětrnostní statistika QIGM (k, j, m) tak, aby ÚJV Řež a.s.


Strana 16

respektovala předchozí volby, a navíc pro konkrétní kategorii počasí j byly všechny hodnoty pro jednotlivé kategorie rychlosti větru nulové s výjimkou kategorie, odpovídající jediné kategorii programu PC CREAM. Takto zkonstruovaná statistika QIGM je uvedena v příloze 8. V této příloze jsou uvedeny také použité vstupní údaje v souborech norin.dat a norlok.dat, což představuje podrobnou dokumentaci k výpočtům prováděným systémem NORMAL.

1.6

Srovnání dlouhodobých přízemních koncentrací radionuklidů získaných programy NORMAL a PC CREAM

Celkově lze říct, že po vzájemném naladění vstupních dat byly získány výsledky, které prokazují velmi dobrou shodu. Podrobné výsledky podle produktu PC CREAM jsou uvedeny v příloze 7, odpovídající výsledky podle NORMAL jsou pak podrobně popsány v příloze 8. Jako ukázku grafického výstupu ze systému NORMAL uvádíme dále odpovídající srovnávací výsledky ve formě barevných izoplet přízemní objemové aktivity radionuklidu I-131, vykreslené na mapovém pozadí lokality Temelín pro tuto uniformní statistiku:

ÚJV Řež a.s.


Strana 17

Do následujících tabulek byly odtud vybrány některé hodnoty a z nich jsou vykresleny grafy. Dlouhodobé hodnoty přízemní objemové aktivity vybraných radionuklidů podle programu NORMAL (N) a PC CREAM (C) [Bq/m3] : x[m] 666 1666 3333 5333 7333 10666 14666 21666 33333 43333 53333 66666 86666

I-131 NORMAL CREAM 8,97E-8 6,7E-8 7,43E-8 4,6E-8 2,99E-8 2,4E-8 1,60E-8 1,3E-8 1,03E-8 9,0E-9 6,18E-9 5,7E-9 3,96E-9 3,8E-9 2,26E-9 2,3E-9 1,17E-9 1,2E-9 7,71E-10 8,1E-10 5,48E-10 5,9E-10 3,77E-10 4,1E-10 2,40E-10 2,8E-10

Xe-133 NORMAL CREAM 9,05E-8 6,7E-8 6,52E-8 4,7E-8 3,11E-8 2,4E-8 1,69E-8 1,4E-8 1,11E-8 9,3E-9 6,79E-9 6,1E-9 4,49E-9 4,2E-9 2,71E-9 2,7E-9 1,56E-9 1,6E-9 1,11E-9 1,2E-9 8,55E-10 9,5E-10 6,45E-10 7,5E-10 4,64E-10 5,6E-10

Cs-137 NORMAL CREAM 9,05E-8 6,7E-8 6,51E-8 4,7E-8 3,10E-8 2,4E-8 1,69E-8 1,4E-8 1,10E-8 9,3E-9 6,75E-9 6,0E-9 4,45E-9 4,1E-9 2,68E-9 2,7E-9 1,53E-9 1,6E-9 1,09E-9 1,2E-9 8,29E-10 9,2E-10 6,21E-10 7,1E-10 4,41E-10 5,2E-10

Dlouhodobé hodnoty přízemní objemové aktivity I131

přízemní objemová aktivita [Bq/m3]

1,00E-07

1,00E-08

1,00E-09 NORMAL CREAM

1,00E-10 100

1000

10000

100000

vzdálenost od zdroje [m]

ÚJV Řež a.s.


Strana 18

Dlouhodobé hodnoty přízemní objemové aktivity Xe133

přízemní objemová aktivita [Bq/m3]

1,00E-07

1,00E-08


1,00E-10 100

1000

10000

100000


Dlouhodobé hodnoty přízemní objemové aktivity Cs137

přízemní objemová aktivita[Bq/m3]

1,00E-07

1,00E-08


1,00E-10 100

1000

10000

100000

vzdálenost od zdroje

ÚJV Řež a.s.


Strana 19

1.7

Srovnání výsledků NORMAL a PC CREAM pro případ validačních úloh zadaných odbornou hodnotící komisí č.6 pro výpočty šíření RA produktů

Validační úlohy připravil RNDr. R. Striegler z EDU jako člen odborné hodnotící komise č. 6. Obě úlohy byly propočítány programem NORMAL a podrobné výsledky byly přiloženy k dokumentaci systému NORMAL, která byla zaslána na SÚJB k hodnocení. V této práci byla validační úloha 1 propočítána ještě jednou za účelem vzájemného srovnání výsledků podle NORMAL a PC CREAM. Základním problémem bylo nastavení odpovídajících vstupních údajů a výběr odpovídajících algoritmů tak, aby výsledky mohly být odpovědně srovnávány. Musely být provedeny nezbytné změny původního vstupního zadání, které si vynutila omezení v produktu PC CREAM. Tyto změny nemají vliv na kvalitu srovnávání základních řídících veličin, z jejichž hodnot jsou pak odvozovány další požadované výsledky. V dalším textu jsou srovnávány právě tyto řídící veličiny (rozptylové parametry, přízemní objemové aktivity, příkon depozice, vliv srážek, ozáření z mraku a depozice, inhalace a pod. a dále obecně výpočty příslušných dlouhodobých charakteristik). Srovnávací výpočty pro úlohu č. 2 prováděny nebyly, protože program PC CREAM není způsobilý pro akceptování zadávané rozličnosti vstupních podmínek. Validační úloha č.1 - původní zadání: Meteoparametry: Kategorie stability počasí: Počet tříd rychlosti větru ve výšce 10 m: charakteristická hodnota m/s :

D (trvá celý rok) 1 4,9

Počet směrů: • výpočet: • terén: • konstantní drsnost

16 provést ve VJV (1 směr větru po celý rok) rovinný (nadmořská výška paty zdroje 389 m) 0,1

m :

Počet tříd intenzity srážek: Charakteristická hodnota mm/h : Pravděpodobnost tříd intenzity srážek:

10 0 100%

Počet vzdáleností: Vzdálenosti : Body výpočtu:

7 km 0-1, 1-2, 2-3, 3-5, 5-7, 7-10, 10-15

Výška výpustí: Tepelná vydatnost zdroje: Výstupní rychlost výpustí:

125 m 4070 kW 10,0 m/s

Blízké budovy:

neuvažovat

Doba výpusti:

roční výpust

Zdrojový člen: C-14 - suma

Aktivita 385 E9 Bq

ÚJV Řež a.s.


Strana 20

C-14 - CO2 35 E9 Bq Ar-41 28 E12 Bq Co-58 29 E6 Bq Co-60 8,4E6 Bq Sr-90 31 E3 Bq I-131 (aerosol + plyn) 118 E6 Bq (zastoupení jednotlivých forem: elementární - 30%, organický - 60%, anorganický - 10%) Xe-135 200 E9 Bq Cs-137 597 E3 Bq Počet věkových skupin obyvatel: Věkové kategorie: Kritická skupina:

1 1 dospělí

Počet počítaných orgánů:

2 (efektivní dávka, štítná žláza)

Nutné modifikace základního zadání: Omezení programu PC CREAM si vyžádalo redukování některých zadávaných hodnot, konkrétně: • lze zadat maximální výšku výpustí 100 m • není možno zadat nenulovou tepelnou kapacitu vypouštěných vzdušin a jejich vertikální rychlost • omezená nabídka grupy vypouštěných nuklidů (nelze zadat např. Co-58 nebo aerosolovou formu I-131) • nelze zadat proměnnou drsnost povrchu závislou na vzdálenosti ani orografii terénu • lze rozlišovat maximálně dvě věkové kategorie (děti do 1 roku, dospělí) Kromě toho bylo nutno provést celou řadu dalších modifikací vstupních údajů tak, aby bylo možné provést srovnání výsledků. Z tohoto hlediska kód PC CREAM vykazuje určitá omezení a malou flexibilitu. Proto bylo dokonce nutné (z důvodu kompatibility modelů) provést některé přechodné modifikace zdrojového kódu programu NORMAL. Produkt PC CREAM explicite uvádí vztahy pouze pro model HOSKER, a proto také odpovídající srovnávací výpočty programem NORMAL byly provedeny s alternativní volbou disperzního modelu podle HOSKER. Při výpočtu validační úlohy 1 pomocí obou programů vycházíme z již provedené analýzy odlišností metodického přístupu u systému NORMAL oproti PC CREAM, která je zde provedena v kapitole 1.3. Jedná se o odlišnosti v interpretaci při zadávání: • meteorologických poměrů • rychlostního profilu po výšce vlečky a její střední rychlosti • rozptylových parametrů σy(x) a σz(x) • horní hranice směšovací vrstvy • suchého výpadku radionuklidů z vlečky • vymývání radionuklidů atmosférickými srážkami • koeficientů pro ozáření γ (konečný resp. polonekonečný model mraku).

ÚJV Řež a.s.


Strana 21

Nastavení adekvátních vstupních parametrů: Ve shodě se zadáním úlohy a s ohledem na nutná přizpůsobení se programu PC CREAM byla sestavena základní lokální data programu NORMAL nazvaná VAL1IN.DAT a VAL1LOK.dat, která jsou uvedena v příloze 9 (podrobný popis formátu těchto dat je uveden v uživatelském manuálu systému NORMAL). Odpovídající vstupní údaje do programu PC CREAM byly zadávány ze vstupních panelů. K některým položkám patří následující komentář: a)

Výpočet rozptylových parametrů σy(x) a σz(x): V obou systémech je užit model HOSKER pro rovinný hladký terén s drsností 0.1 m, přičemž jsou užity formule (1.3-7) resp. (1.3-8). Důvodem volby tohoto modelu je fakt, že v příslušné dokumentaci systému PC CREAM [3] je tento model podrobně popsán a lze tudíž ověřit konzistenci se stejným modelem v systému NORMAL. Srovnávací výpočty pro normalizované výpusti prováděné v předchozí kapitole 1.5 byly prováděny s drsností zemského povrchu rovnou 0.3 m. Příslušné srovnání disperzních parametrů podle obou produktů je provedeno v příloze 1. Zde ve validační úloze 1 je předepsána drsnost zemského povrchu 0.1 m (zlomová hodnota ve vztazích (1.3-7), a proto toto srovnání musí být provedeno znovu. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

Srovnání hodnot disperzních koeficientů pro drsnost zemského povrchu 0.1 m pro model HOSKER podle kódů NORMAL a PC CREAM kategorie stability počasí D, v10=4.9 m/s (NORMAL) resp. v10=5.0 m/s (PC CREAM) vzdálenost od zdroje [m] 667 1667 2667 3667 4667 5667 6667 7667 9333 11333 13333 15333 18666 23333 28333 36666 46666 56667 73333 93333

σy(x) [m] NORMAL v10=4.9 m/s 51.64 123.4 189.6 250.9 308.3 362.2 413.1 461.4 537.0 620.8 698.3 770.7 882.0 1022 1158 1358 1568 1756 2032 2323

σz(x) [m] NORMAL v10=4.9 m/s 28.38 58.64 83.28 104.5 123.3 140.3 155.9 170.2 191.9 215.2 235.9 254.8 282.7 316.4 347.4 390.6 433.2 468.7 517.6 564.8

σz(x) [m] PC CREAM v10=5.0 m/s 30.0 60.0 84.0 110 120 140 160 170 190 210 240 250 280 320 350 390 430 470 520 560

Hodnoty σz(x) vypočtené pomocí produktu PC CREAM jsou převzaty z příslušného výsledkového souboru plume.log. Uživatel nemá nejmenší možnost zvolit přesnější numerický formát, což lze opět považovat za omezení tohoto produktu.

ÚJV Řež a.s.


Strana 22

b) Meteorologická data: Zadaná singulární dlouhodobá povětrnostní statistika je v programu NORMAL representována polem QIGM(k,j,m), kde počet kategorií rychlostí větru m je roven 1 a která má všechny prvky rovny nule až na 6. prvek kategorie D (odpovídá směru VJV) mající hodnotu 1 (viz VAL1LOK.DAT v příloze 9). Vyjádření této statistiky pro PC CREAM představuje soubor val1.met, zobrazený v příloze 10. Tato neizotropní statistika je pak předložena při výpočtu modulům PLUME a ASSESSOR. c)

Charakteristické rychlosti větru: Rychlost v deseti metrech pro NORMAL je zadána 4.8 m/s, implicitní hodnota pro kategorii D je v PC CREAM rovna 5 m/s. Rychlostní profil větru po výšce je representován vztahy (1.3-1) resp. (1.3-3), což vede k hodnotám rychlosti větru v efektivní výšce výpustí (100 m) uhef = 8.45 m/s podle NORMAL resp. uhef = 9.00 m/s podle PC CREAM. Tuto odchylku je třeba mít na zřeteli při interpretaci odchylek výsledků.

d) Charakteristiky suchého spadu a vymývání, zadané roční výpusti: Ve všech případech byly používány následující hodnoty rychlosti suchého vypadávání vg [m/s] a koeficientu vymývání atmosférickými srážkami Λ [s-1]:

radionuklid C-14 Ar-41 Co-60 Sr-90 Y-90 (ze Sr-90) I-131 I-131org. Xe-135 Cs-137 + dceř.

vg [m/s] 0 0 0,001 0,001 0,001

Λ [s-1] 0 0 0,0001 0,0001 0,0001

roční výpusti [Bq] 385E9 28E12 8,4E6 31E3

0,01 0,00001 0 0,001

0,0001 0,0001 0 0,0001

35,4E6 70,8E6 200E9 59E3

Jedná se o implicitní hodnoty nabízené v panelech programu PC CREAM, které byly přeneseny do vstupů NORMAL (konkrétně do databáze VAL1DB.DAT).

1.8

Komentář k výsledkům srovnávacích testů

Veškeré výsledky se dále vztahují k průměrným ročním hodnotám získaným vážením příslušnými povětrnostními statistikami. Při srovnávání prvních výsledků hodnot základní řídící proměnné, kterou jsou přízemní objemové aktivity radionuklidů, hodnoty podle NORMAL byly konzervativnější (vyšší) o několik desítek procent. Při pátrání po příčině tohoto rozdílu byly objeveny (na základě analýzy [2] a [3]) další specifika v algoritmu PC CREAM: 1. V metodickém reportu PC CREAM [3] se výpočet přízemních koncentrací radionuklidů v atmosféře provádí opět pomocí vztahu (1.3-4). S tím rozdílem, že uk,j,m zde značí rychlost proudění v efektivní výšce výpustí. Výsledky experimentů totiž ukazují, že σy s výškou klesá. Pro kompenzaci tohoto efektu je původní hodnota v10 ve jmenovateli nahrazena rychlostí v efektivní výšce výpustí (blíže viz diskuse ke vztahu (3.6a) z metodického manuálu systému NORMAL). Proto za účelem srovnání byla v programu NORMAL v10 nahrazena rychlostí ÚJV Řež a.s.


Strana 23

v Hef. Tím došlo ke snížení výsledných hodnot přízemních koncentrací radionuklidů ve vzduchu vypočítávaných podle NORMAL a k přiblížení k výsledkům PC CREAM. 2. Další příčinou konzervativnosti výsledků podle NORMAL se ukázal fakt, že u výsledků podle PC CREAM byla použita implicitní větrná růžice sestávající z 12ti směrů. Vážení podle dlouhodobé statistiky se pak provádí podle předchozího vztahu (1.4-1), kde sektor má rozměr 2π/12 radiánů. Při výpočtech podle NORMAL bylo zachováno rozdělení větrné růžice do 16ti směrů, kdy jeden sektor má velikost 2π/16 radiánů. Vzhledem k tomuto faktu lze očekávat, že střední velikost řídící veličiny koncentrací radionuklidů ve vzduchu bude v případě NORMAL o 16/12 větší, než v případě PC CREAM. Nejedná se v žádném případě o chybu ve výsledcích, jde o regulární systematickou odchylku v důsledku středování na různě velkých intervalech. 3. Je třeba provést správnou sekvenci výpočtů podle PC CREAM spočívající v tom, že v prvním kroku je třeba spustit výpočet atmosférického modulu PLUME s modifikovanou vstupní grupou dat. Ve druhém kroku je nutné zabezpečit korektní transport těchto atmosférických disperzních charakteristik spolu se stejnou grupou dat do modulu ASSESSOR. Z předchozích bodů nebyl ve výpočtech zohledněn bod 2. Lze namítnout, proč nebyly i tyto velikosti sektorů větrné růžice ztotožněny. Důvodem je neúměrná práce na modifikaci dat, která dokonce v případě PC CREAM není zcela zřetelně dokumentována. Majíce na zřeteli tuto systematickou odchylku 25 % ve směru konzervativnějšího odhadu pomocí NORMAL, provedeme konečné srovnání základních výsledků pro validační úlohu č. 1. Kompletní výsledky modifikované validační úlohy 1 podle obou produktů jsou uloženy v EGP v elektronické formě. Pro program NORMAL jsou přiloženy modifikované vstupní soubory: val1.dat val1lok.dat val1db.dat suroing.dat Všechny tyto vstupní soubory jsou podrobně popsány v uživatelském manuálu systému NORMAL. Dále je v EGP uložen kompletní výstup z NORMAL jako soubory: nor20.out grafy.out Pro výsledky podle PC CREAM jde o soubory: Výsledky atmosférického modulu PLUME: plume.log plume100.ho! Výsledky modulu ASSESSOR: (program umožňuje zadat v jednom běhu jen 5 receptorových bodů neboli vzdáleností od zdroje, proto byly výpočty opakovány třikrát) distang.ou1 …… poloha receptorů: 667 m, 1667 m, 2667 m, 3667 m, 5667 m distang.ou2 …… poloha receptorů: 7667 m, 9333 m, 13333 m, 18667 m, 28333 m distang.ou3 …… poloha receptorů: 36667 m, 46667 m, 56667 m, 73333 m, 93333 m tem001.cn1 ….… koncentrace, dávky od γ a β záření - 1. pětice receptorů tem001.cn2 ….… koncentrace, dávky od γ a β záření - 2. pětice receptorů tem001.cn3 ….… koncentrace, dávky od γ a β záření - 3. pětice receptorů tem001.ai1 ….… úvazky dávky při inhalaci, …, - 1. pětice receptorů tem001.ai2 ….… úvazky dávky při inhalaci, …, - 2. pětice receptorů tem001.ai3 ….… úvazky dávky při inhalaci, …, - 3. pětice receptorů ÚJV Řež a.s.


Strana 24

K výsledkům je přiložena i singulární povětrnostní statistika val1.met (viz příloha 10) speciálně vytvořená podle zadání validační úlohy 1. Pro rychlejší orientaci jsou příslušné výstupy pro 1. pětici receptorů uvedeny v příloze 11. V následujícím textu jsou vybrány některé z výsledků podle obou produktů do tabulek a grafů tak, aby mohla být provedena nezbytná diskuse vzájemného srovnání: α) Srovnání objemových aktivit radionuklidů v přízemní vrstvě vzduchu Do tabulky 1.8-1 jsou vybrány výsledné koncentrace některých radionuklidů a z těchto hodnot jsou pak sestrojeny grafické závislosti na obrázcích 1.8-1a a 1.8-1b. Systematicky větší hodnoty podle NORMAL lze vysvětlit výše zmíněnou odlišností počtu směrů větrné růžice.

Tab.1.8-1: Srovnání přízemních objemových aktivit [Bq/m3] vzdál. od zdroje [m] 667 1667 2667 3667 5667 7667 9333 13333 18667 28333 36667 46667 56667 73333 93333

ÚJV Řež a.s.

PC CREAM

NORMAL

Ar-41

I-131

Cs-137

C-14

Ar-41

I-131

2,70E-02 3,80E-01 3,60E-01 2,70E-01 1,50E-01 9,90E-02 7,30E-02 4,20E-02 2,40E-02 1,10E-02 7,10E-03 4,40E-03 2,90E-03 1,70E-03 9,50E-04







Cs-137 4,84E-10 1,09E-08 9,49E-09 8,25E-09 4,78E-09 3,10E-09 2,45E-09 1,41E-09 8,90E-10 4,75E-10 3,45E-10 2,37E-10 1,77E-10 1,30E-10 9,03E-11

C-14 3,12E-04 7,01E-03 6,93E-03 5,34E-03 3,10E-03 2,01E-03 1,59E-03 9,19E-04 5,82E-04 3,12E-04 2,27E-04 1,57E-04 1,17E-04 8,64E-05 6,05E-05

Strana 25

Obr.č.1.8-1a: Srovnání přízemních objemových aktivit Ar41 [Bq/m3] 1,00E+00

objemová aktivita [Bq/m3]

1,00E-01

1,00E-02

1,00E-03

PC CREAM NORMAL

1,00E-04 1,00E+02

1,00E+03 1,00E+04 vzdálenost od zdroje [m]

1,00E+05

Obr.1.8-1b: Srovnání přízemní objemové aktivity [Bq/m3] počítané programem PC CREAM a NORMAL

1,00E+00 1,00E-01

objemová aktivita [Bq/m3]

1,00E-02 PC CREAM Ar41

1,00E-03

PC CREAM I131

1,00E-04

PC CREAM Cs137 PC CREAM C14

1,00E-05

NORMAL Ar41 NORMAL I131

1,00E-06

NORMAL Cs137

1,00E-07

NORMAL C14

1,00E-08 1,00E-09 1,00E-10 1,00E-11 100

1000

10000

100000


ÚJV Řež a.s.


Strana 26

β) Srovnání depozičního příkonu aktivity Depoziční příkon aktivity radionuklidů [Bq .m-2.s-1] je dán výrazem (1.3-9) a sleduje tudíž průběh přízemní koncentrace. Vlastní časová závislost depozice [Bq .m-2] je pak získána integrací podle vztahu (3.24) základního metodického manuálu systému NORMAL [1]. Z tohoto důvodu lze v případě srovnávání hodnot depozice konstatovat stejně dobrou shodu mezi oběma produkty, jako v případě předchozích přízemních koncentrací. γ) Srovnání ročních efektivních dávek od γ-záření z mraku a depozice Roční dávka od γ-záření z mraku [Sv/rok] se počítá v programu NORMAL na základě polonekonečného modelu mraku jako (viz vztah (4.7b) z [1]): a , n ,o , k n,o H oblak (T = 1rok , x) = C kn ( x) ⋅ Roblak ⋅ 3,15 E + 7

(1.8-1)

tedy jako součin přízemní koncentrace a tabelovaného dávkového faktoru. Obdobně roční dávka záření od deponovaného radionuklidu a se vyjádří pomocí příslušného konverzního dávkového faktoru pro depozici (viz vztah (4.8a) z [1]). Je třeba zdůraznit, že výsledky podle NORMAL se vztahují k 1. roku provozu jaderného zařízení. Znamená to, že na příklad krátkodobé izotopy dosáhly svojí rovnovážné koncentrace (např. I-131), zatímco dlouhodobé izotopy (např. Co-60) svojí rovnovážné deponované koncentrace ještě nedosáhly. Koncentrace deponované aktivity po 1. roce provozu pro zmíněné dva nuklidy jsou na obrázku 1.8-2c. Hodnoty příslušných konverzních INTERATOMENERGO.

faktorů

mají

původ

v doporučeních

metodiky

Vybrané výsledky pro srovnávání jsou uvedeny v tabulce 1.8-2 a na obrázcích 1.8-2a a 1.8-2b. Z grafického srovnání na obrázku 1.8-2a plyne, že ve vzdálenostech do 1 km od zdroje znečistění jsou výsledky NORMAL podstatně nižší než u PC CREAM (použit model konečného rozměru mraku). Tento rozdíl je ještě umocněn použitým modelem disperzních koeficientů podle HOSKER, který v důsledku malého rozptylu dává v malých vzdálenostech velmi nízké koncentrace v přízemní vrstvě vzduchu (tento efekt pro model disperze KfK se podstatně smazává). Na druhé straně výsledky srovnání pro vzdálenosti nad 1 km potvrzují dobrou shodu. Faktem ale zůstává, že do produktu NORMAL musí být implementován model konečného rozměru mraku či některá jeho modifikace (uvažuje se o algoritmu systému RODOS). Nicméně i v této situaci má uživatel systému NORMAL možnosti k provedení určitých marginálních odhadů (na příklad volbou boxového modelu pro mechanismus atmosférického rozptylu). Na obrázku 1.8-2b je provedeno srovnání roční efektivní dávky od deponované aktivity dvou vybraných radionuklidů. Zde je zřejmá větší odchylka výsledků, které jsou podle NORMAL několika násobně konzervativnější. Pokud se týká řídící veličiny, kterou je v tomto případě depoziční příkon aktivity, byla pro ni konstatována velmi dobrá shoda mezi oběma programy. Z toho plyne, že příčinou odchylky jsou hodnoty použitých konverzních faktorů. Obecně platí, že výpočet dávek od zevního ozáření ve vzdálenosti x od zdroje se počítá ve dvou krocích. Nejdříve se pro zadanou situaci a konfiguraci vypočte energie absorbovaná ve vzduchu v místě x v [Gy] a ve druhém kroku se pak provádí konverze této hodnoty na dávku na příslušné orgány či tkáně vyjadřované v [Sv]. Používané konverzní faktory jsou dány doporučeními ICRP a jsou postupem času stále upřesňovány. V programu PC CREAM se jedná o ICRP Publication 51, zatímco v původní verzi programu NORMAL se používalo starší doporučení zabudované původně do metodiky INTERATOMENERGO. ÚJV Řež a.s.


Strana 27

Výpočty energie absorbované ve vzduchu představují velký objem práce, a proto jsou výsledky obvykle předem napočítány jako matice do příslušné vstupní databáze. Tak například pro vnější ozáření od jednotkové izotropní depozice na zemském povrchu jsou pro jednotlivé energie emitovaných fotonů spočteny absorbované energie ve výšce 1 metr nad zemí. Pak se provede přepočet na příslušnou dávku pomocí doporučení ICRP. Celý tento proces se pro účely hodnocení vlivu normálního provozu jaderného zařízení zjednoduší a zprůhlední tak, že za řídící hodnotu se považuje časově konstantní depoziční příkon aktivity, přičemž veškeré konverze jsou napočítány do časových integrálů (1 rok, 50 roků, …) dávek od normalizovaného depozičního příkonu aktivity konkrétního radionuklidu 1 Bq.m-2.s-1. A právě tyto časové integrály (představují jistý druh konverzních koeficientů) jsou v produktu PC CREAM zabudovány do vstupní databáze. Obdobně ozáření fotony z mraku je v PC CREAM nakonec počítáno jako součin řídící veličiny (v tomto případě je to rychlost vypouštěné aktivity v Bq.s-1) a napočítaných a tabelovaných dávek pro danou výšku výpustí a pro normalizovanou rychlost výpustí 1 Bq.s-1, ve které jsou veškeré konverze zohledněny. V programu NORMAL je zahrnut poněkud odlišný postup. Dávkový příkon od deponovaného radionuklidu se počítá jako součin řídící veličiny (v tomto případě okamžité hodnoty deponované aktivity v Bq.m-2) a tabelovaného konverzního faktoru podle vztahu (4.8a) ze základního metodického manuálu [1]. Obdobně dávkový příkon pro ozáření z mraku je počítán podle modelu polonekonečného mraku podle (4.7a) z [1] jako součin řídící veličiny (přízemní objemové aktivity) a příslušného konverzního dávkového faktoru. Roční dávky se pak počítají integrací těchto výrazů. Ke zde prováděnému srovnání efektivních dávek od vnějšího ozáření z mraku a depozice je třeba konstatovat větší stupeň konzervatizmu obsažený ve výsledcích získaných podle programu NORMAL. Novější metodika používaná pro konverzi na dávky od vnějšího ozáření představuje silnou a inspirativní stránku produktu PC CREAM. Obdobné zahrnutí novějších doporučení ICRP pro tyto případy je plánováno pro další etapu zpřesňování algoritmů systému NORMAL.

Tab.1.8-2: Srovnání efektivní dávky [Sv/rok] ozáření od gama z mraku vzdálenost [Sv/rok] od zdroje PC CREAM NORMAL [m] Ar-41 Ar-41 667 1,90E-06 4,72E-08 1667 9,10E-07 9,39E-07 2667 5,90E-07 8,47E-07 3667 4,10E-07 6,97E-07 5667 2,40E-07 3,93E-07 7667 1,60E-07 2,48E-07 9333 1,20E-07 1,91E-07 13333 6,90E-08 1,08E-07 18667 4,00E-08 6,14E-08 28333 2,00E-08 2,85E-08 36667 1,30E-08 1,87E-08 46667 7,90E-09 1,11E-08 56667 5,30E-09 7,14E-09 73333 3,10E-09 4,29E-09 93333 1,80E-09 2,21E-09 ÚJV Řež a.s.

ozáření od gama z depozice [Sv/rok] PC CREAM Co-60 I-131 6,30E-12 2,80E-12 9,10E-11 4,10E-11 8,80E-11 3,90E-11 6,60E-11 2,90E-11 3,90E-11 1,70E-11 2,60E-11 1,10E-11 2,00E-11 8,40E-12 1,20E-11 4,90E-12 7,10E-12 3,00E-12 3,90E-12 1,60E-12 2,70E-12 1,10E-12 1,90E-12 7,40E-13 1,50E-12 5,50E-13 1,00E-12 3,70E-13 7,60E-13 2,70E-13

NORMAL Co-60 I-131 1,27E-11 3,46E-12 2,85E-10 7,74E-11 2,61E-10 7,00E-11 2,16E-10 5,75E-11 1,25E-10 3,28E-11 8,13E-11 2,10E-11 6,43E-11 1,63E-11 3,69E-11 9,17E-12 2,33E-11 5,64E-12 1,25E-11 2,88E-12 9,01E-12 2,04E-12 6,21E-12 1,34E-12 4,64E-12 9,73E-13 3,40E-12 6,84E-13 2,36E-12 4,50E-13


Depozice TB=1rok [Bq/m2] NORMAL Co-60 I-131 2,02E-04 2,88E-04 4,52E-03 6,45E-03 4,14E-03 5,83E-03 3,43E-03 4,79E-03 1,99E-03 2,73E-03 1,29E-03 1,74E-03 1,02E-03 1,36E-03 5,86E-04 7,64E-04 3,70E-04 4,70E-04 1,38E-04 2,40E-04 1,43E-04 1,70E-04 9,86E-05 1,12E-04 7,36E-05 8,11E-05 5,39E-05 5,70E-05 3,75E-05 3,75E-05 Strana 28

Obr.7.2a: Efektivní dávka od gama záření z mraku [Sv/rok] Obr.1.8-2a: 1,00E-05

efektivní dávka [Sv/rok]

PC CREAM Ar41 1,00E-06

NORMAL Ar41

1,00E-07

1,00E-08

1,00E-09 100

1000

10000

100000


Obr.7.2b: Efektivní dávka od gama záření z depozice Obr.1.8-2b: [Sv/rok] 1,00E-09 PC CREAM Co60

efektivní dávka [Sv/rok]

PC CREAM I131 NORMAL Co60 1,00E-10

NORMAL I131

1,00E-11

1,00E-12

1,00E-13 100

ÚJV Řež a.s.

1000 10000 vzdálenost od zdroje [m]


100000

Strana 29

Obr.7.2c: Depozice TB=1rok [Bq/m2] Obr.1.8-2c:

plošná aktivita [Bq/m2]

1,00E-02

NORMAL Co60 1,00E-03

NORMAL I131

1,00E-04

1,00E-05 100

1000

10000

100000


δ) Úvazek roční dávky vnitřního ozáření v důsledku inhalace kontaminovaného vzduchu Dávkový příkon v [Sv.s-1] na orgán o pro jedince z věkové kategorie a vyvolaný radionuklidem n ovlivňující orgán skrze mechanismus dýchání tohoto jedince dlouhodobě pobývajícího v místě x sektoru k se určuje ve shodě se základním manuálem [1] podle: a ,n , o , k a ,n , k a ,n ,o H& inh ( x ) = B& inh ( x ) ⋅ Rinh

(1.8-2)

a ,n , o Rinh ....je tabelovaný dávkový faktor z ozáření při inhalaci nuklidu n na orgán o jedince z a [Sv.Bq-1] a ,n , k B& inh ....je vteřinový příjem radionuklidu n při inhalaci jedince z kat. a žijícího v místě x sektoru k a je dán vztahem: a ,n, k a B& inh ( x) = A& n ⋅ χ kn ( x) ⋅ u inh

(1.8-3)

kde C ( x) = A& n ⋅ χ kn ( x) je přízemní koncentrace [Bq.m-3] a u je rychlost dýchání jedince z věkové kategorie a [m3.s-1]. V případě idealisovaných dlouhodobých stacionárních výpustí představuje veličina ze vztahu (1.8-3) časově konstantní hodnotu a pak tedy hodnota příslušného úvazku v [Sv] za dobu T je dána výrazem: a ,n , o , k a ,n , k a ,n ,o Hinh (T , x ) = B& inh ⋅ R& inh ⋅T

(1.8-4)

Je zřejmé, že se jedná o konzervativní odhad, který předpokládá, že jedinec žije v místě x po celou uvažovanou dobu T. Jelikož se jedná o roční dávku, dosazuje se T=1 rok, přičemž pro výsledky podle NORMAL se opět jedná o úvazek dávky za první rok provozu.

ÚJV Řež a.s.


Strana 30

Pro nastavení ekvivalentních podmínek je ještě třeba definovat charakteristické faktory nejen pro inhalaci, ale i faktory umístění a stínění. Neuvažuje se faktor pobytu uvnitř budov. Inhalační rychlost byla převzata podle implicitních hodnot z PC CREAM jako: uinh(x) = 7 300 m3 /rok uinh(x) = 1 900 m3 /rok

……. pro kategorii dospělých ……. pro kategorii dětí do 1 roku

Výsledné hodnoty úvazku efektivní dávky podle obou produktů jsou srovnány v tabulce 1.8-3, graficky pak na obrázku 1.8-3. Na první pohled je zřejmý velký rozptyl výsledků. Nicméně tyto diference lze snadno vysvětlit, vrátíme-li se ke vztahům (1.8-2) a (1.8-3). Hlavní řídící veličinou je zde přízemní koncentrace radionuklidů, která v obou případech vykazuje velmi dobrou shodu. Důvod tedy tkví v konverzním dávkovém faktoru R. Ze zadání výpustí plyne, že dominantní úlohu pro případ vnitřního ozáření inhalační cestou hraje radioizotop C-14, provedeme tedy srovnání pro tento izotop. Podle dokumentace pro PC CREAM má příslušný konverzní dávkový faktor pro dospělé a děti hodnoty: R = 1,3 E-9 Sv . Bq-1 ….. pro dospělé R = 4,1 E-9 Sv . Bq-1 ….. pro děti Pro výpočty pomocí programu NORMAL jsou použity konverzní faktory původně z vyhlášky SÚJB č.184/97 Sb. (nyní č.307/2002 v platném znění), které jsou tam rozlišovány v závislosti na typu absorpce v plících, tedy na rychlosti, se kterou chemická substance obsahující radionuklid přechází z plic do tělesných tekutin (f - rychle, m - středně, s - pomalu). Pro zvolený radionuklid C-14 to jsou hodnoty: Dospělí:

Děti:

R = 5,8 E-9 Sv . Bq-1 (s) R = 2,0 E-9 Sv . Bq-1 (m) R = 2,0 E-10 Sv . Bq-1 (f) R = 1,9 E-8 Sv . Bq-1 (s) R = 8,3 E-9 Sv . Bq-1 (m) R = 6,1 E-10 Sv . Bq-1 (f)

Ve srovnávacích výpočtech není prováděna bližší analýza způsobu vstřebávání inhalované substance a jsou použity nejkonzervativnější hodnoty koeficientů. Tímto jsou vysvětleny odchylky úvazku efektivní dávky z obr. 1.8-3. Je zřejmé, že hodnoty koeficientů pro mechanismus vstřebávání m se blíží shora uvedeným implicitním hodnotám použitým v PC CREAM. V tomto případě by pak shoda výsledků byla podstatně lepší. ε) Úvazky dávky od vnitřního ozáření v důsledku ročního příjmu radionuklidů ingesční cestou V programu NORMAL je zabudován dynamický model transportu radionuklidů potravními řetězci ENCONAN, pro který byla shromážděna česká data. Metodologie v PC CREAM je poněkud odlišná a také cesta vzájemného nastavení odpovídajících vstupů je obtížná. Proto vzájemné srovnávání výsledků nebylo prováděno a správnost funkce modelu ENCONAN je deklarována s ohledem na odpovídající dílčí srovnávací analýzu zátěže ingesční cestou s kódem COSYMA, jejíž výsledky byly publikovány v [6]. Zde pouze poznamenejme, že při výpočtech pomocí programu NORMAL jsou výsledky podle ENCONAN asi o 5 - 10% nižší než alternativní výsledky výpočtů dávek s dříve používaným statickým modelem INTERATOMENERGO. ÚJV Řež a.s.


Strana 31

Tab.1.8-3: Úvazek efektivní dávky z inhalace (roční příjem) [mikroSv/rok] od C-14 vzdálenost od zdroje [m] 667 1667 2667 3667 5667 7667 9333 13333 18667 28333 36667 46667 56667 73333 93333

PC CREAM dospělí 3,50E-03 5,00E-02 4,90E-02 3,60E-02 2,20E-02 1,40E-02 1,10E-02 6,50E-03 4,00E-03 2,20E-03 1,50E-03 1,10E-03 8,20E-04 5,80E-04 4,30E-04

NORMAL

děti 2,90E-03 4,10E-02 4,00E-02 3,00E-02 1,80E-02 1,20E-02 8,90E-03 5,30E-03 3,30E-03 1,80E-03 1,20E-03 8,80E-04 6,70E-04 4,70E-04 3,50E-04

dospělí 1,32E-02 2,96E-01 2,98E-01 2,26E-01 1,31E-01 8,50E-02 6,73E-02 3,89E-02 2,46E-02 1,32E-02 9,60E-03 6,64E-03 4,95E-03 3,65E-03 2,56E-03

děti 1,13E-02 2,53E-01 2,50E-01 1,93E-01 1,12E-01 7,26E-02 5,74E-02 3,32E-02 2,46E-02 1,13E-02 8,19E-03 6,64E-03 4,22E-03 3,12E-03 2,18E-03

Obr.7.3: Úvazek efektivní dávky z inhalace C14 Obr.1.8-3: (roční příjem) [mikroSv/rok]

efektivní dávka [mikroSv/rok]

1,00E+00

1,00E-01 PC CREAM dospělí PC CREAM děti 1,00E-02

NORMAL dospělí NORMAL děti

1,00E-03

1,00E-04 100

1000

10000

100000


Závěrem poznamenejme, že i když validační úloha 2 nebyla ze shora uvedených důvodů srovnávána, lze např. využít grafické prezentace izoplet také jako určitou metodu ověřování konzistence vstupních dat. Na následujícím obrázku jsou znázorněny výsledky výpočtů pro validační úlohu 2. Zde jsou na mapovém pozadí lokality JE Dukovany znázorněny izoplety přízemní koncentrace Cs-137. Z obrázku je hned vidět, že získané geografické souřadnice zdroje výpustí nebyly zadány zcela přesně. ÚJV Řež a.s.


Strana 32

ÚJV Řež a.s.


Strana 33

1.9

Rámcové prověření výpočtů pro PpBZ na základě srovnání s produktem PC CREAM

Ve spektru vypouštěných nuklidů zadaném pro ověřovací výpočty prováděné v PpBZ (předprovozní bezpečnostní zpráva) pro JE Temelín mají poměrně výrazné zastoupení radionuklidy H-3 a C-14. Proto byl algoritmus dynamického modelu transportu těchto dvou nuklidů potravními řetězci dopracován tak, aby byl respektován jejich specifický přenos do rostlin na základě fotosyntézy. Přitom jak suché vypadávání tak vymývání atmosférickými srážkami je ve shodě s novými poznatky považováno za nulové. Metodika zabudovaná do ingesčního modelu kódu NORMAL je popsána v první části manuálu tohoto produktu. Pro ověřovací výpočty bylo opět nutno provést některé modifikace, které umožní adekvátní srovnávání výsledků obou produktů. Z důvodů zmíněných v diskusi ke vztahům (1.3-7) v kapitole (1.3) bylo třeba použít model HOSKER pro určování koeficientů disperse. Z dalších vstupních dat pro ověřovací výpočty pro PpBZ byly konstruovány příslušné odpovídající vstupy do PC CREAM, především charakteristiky grupy vypouštěných nuklidů, povětrnostní charakteristiky a parametry modelu potravních řetězců. Redukovaná grupa vypouštěných nuklidů (jsou vybrány pouze prvky s podstatným zastoupením) zadávaná pro PC CREAM je uvedena v následující tabulce: nuklid H-3 C-14 Ar-41 Kr-85 Kr-87 Kr-88 I-131 Xe-133 Xe-135 Cs-137

roční výpusť 2,50e+13 6,60e+11 2,14e+12 2,41e+14 1,64e+13 4,42e+13 6,71e+08 1,21e+15 1,70e+13 7,16e+05

intenzita výpustí 7,93e+5 2,09e+04 6,79e+04 7,64e+06 5,20e+05 1,40e+06 2,13e+1 3,84e+07 5,39e+05 2,27e-02

vg

Λ

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,020 0,0 0,0 0,008

0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,000026 0,0 0,0 0,000026

ingesce: faktor f1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1

typ absorpce V V G G G G F G G F

Z povětrnostní statistiky QIGM zadané v PpBZ a pravděpodobností srážek se zkonstruoval příslušný meteosoubor pro PC CREAM následujícím způsobem: Celkové roční pravděpodobnosti výskytu jednotlivých kategorií počasí plynoucí ze zadané dlouhodobé povětrnostní statistiky QIGM jsou následující: Kateg. počasí Pravděpodob. výskytu

A

B

C

D

E

F

0,0188

0,0496

0,1210

0,5990

0,0493

0,1630

V programu PC CREAM jsou uvažovány stejné kategorie rozšířené o další dvě srážkové kategorie: Csr, Dsr . Celková pravděpodobnost výskytu srážek v zadání PpBZ pro výpočty podle NORMAL je zhruba 10 procent (přesně podle zadání 9,5 %). Předpokládejme, že pro zadání pro obdobné výpočty podle PC CREAM nové srážkové kategorie Csr a Dsr budou jejich pravděpodobnosti výskytu rovny 10 procentům pravděpodobností původních kategorií C a D. Aproximace pro PC CREAM pak definujeme podle: ÚJV Řež a.s.


Strana 34

Kat. počasí pravděpod. výskytu

A

B

C

D

E

F

Csr

Dsr

0,0188

0,0496

0,1089

0,5391

0,0493

0,1630

0,0121

0,0599

Takto byl vytvořen nový meteosoubor s názvem uni59tem.met, který je při výpočtu podsunut modulu ASSESSOR produktu PC CREAM. Soubor je uveden v následující tabulce. Soubor uni59tem.met : [Met_File_Title] UNIFORM WINDROSE, 12%+59% CATEG. C+D, ostat. podle NORMAL, 10% dest C+D (PP: 7.8.1999) # 12, 12, 15.0, 8

S m ě r

↓

kategorie stability počasí

A

B

C

D

E

F

Csr

Dsr

1

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

2

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

3

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

4

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

5

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

6

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

7

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

8

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

9

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

10

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

11

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

12

0.001567

0.004133

0.009075

0.044925

0.004108

0.013583

0.001101

0.004992

Výskyt inverzních situací produkt PC CREAM neumožňuje zadávat, a proto i pro NORMAL proběhly výpočty bez inverzí. Nicméně je zahrnut vliv horní hranice směšovacích vrstev v závislosti na jednotlivých třídách stability počasí zmíněný v předchozích kapitolách. Tolik k “naladění” meteosituace pro ověřovací výpočty podle produktu PC CREAM podle reálné dlouhodobé povětrnostní statistiky QIGM, zadané meteorologickou službou pro výpočty PpBZ podle kódu NORMAL. I když nejde o celkové ztotožnění vstupů (což ani není možné vzhledem k omezením produktu PC CREAM - viz předchozí kapitoly), intuitivně lze očekávat, že výsledky by se neměly podstatněji lišit. Cílem je srovnávat nejen základní řídící veličiny (což ostatně bylo detailně prováděno v předchozích kapitolách 1.7 a 1.8), ale hlavně hodnoty efektivních dávek pro kritickou skupinu dospělých a dále pak příspěvky k této veličině jak od jednotlivých cest ozáření tak od jednotlivých radionuklidů (včetně ověření nového algoritmu pro transport C-14 a H-3 potravními řetězci). Další provedené úpravy společných vstupů do obou programů: 1. Není uvažován vliv blízkostojících objektů. 2. Uvažován rovinný terén bez převýšení. ÚJV Řež a.s.


Strana 35

3. Drsnosti terénu typu RURAL (hladký terén) zadávané v PC CREAM nechť odpovídá konstantní drsnost terénu 0,1 m zadávaná pro výpočty podle NORMAL. 4. Je zadána nulová tepelná vydatnost a vertikální výstupní rychlost vypouštěných vzdušnin. 5. Inhalační intenzita dospělých 6930 m3/rok zadána podle NORMAL. 6. Atmosférická disperze je počítána pro hladký terén (vztahy podle HOSKER). 7. Výskyt inverzních situací se neuvažoval. 8. Faktory setrvání pro zvolené výpočtové vzdálenosti od zdroje (produkt PC CREAM umožňuje v jednom běhu analyzovat max. 5 vzdáleností) byly zvoleny podle: Receptor č. 1 2 3 4 5

vzdál. od zdroje [m] 4 333 7 333 10 666 21 666 43 333

strávený čas [hod/rok] 8760 8760 8760 8760 8760

frakce času uvnitř budov 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

stínění γ mrak 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

stínící faktor pro depozici 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Naproti tomu úpravy vstupů se zastavily na určité úrovni (z důvodu nejen přílišné komplikovanosti, ale někdy i pro nedostatek podkladů). K hlavním rozdílům patří to, že nebyly ztotožněny: • Konverzní dávkové faktory pro jednotlivé cesty ozáření, přičemž pro program NORMAL jsou pro efektivní dávku pro vnitřní ozáření důsledně používány koeficienty podle vyhlášky SÚJB č. 184/97 Sb. (později podle č.307/2002), pro ekvivalentní dávky pak konzervativní hrubý odhad podle vztahu (4.23b) ze základního metodického manuálu systému NORMAL z r.1999. V obou produktech se však vychází z příslušných doporučení ICRP. I když se jedná o poněkud časově odlišné verze, neměly by se podstatně lišit. Spíše je třeba si dát pozor na interpretaci různého charakteru metabolického transportu radionuklidů. • Parametry potravních řetězců obou programů. Byly ponechány implicitní hodnoty pro případ produktu PC CREAM (hovězí maso, mléko, mléčné produkty, játra, listová a kořenová zelenina, obilniny a ovoce, naopak není uvažována konzumace skopového masa). Pro kód NORMAL jsou příslušné parametry dynamického modelu ENCONAN popsány v metodice a uživatelském manuálu. Pro bližší nastavení časových zpoždění na zpracování potravin a jejich skladování není pro produkt PC CREAM dostatek informací a jsou předpokládány běžné evropské hodnoty. Za těchto podmínek pak proběhly výpočty podle obou produktů, z nichž dále vybereme ty, které se týkají stanovených cílů procedury srovnávání.

Úvazky efektivní dávky pro dospělé [µSv] ve vzdálenostech zvolených receptorů (směr č. 8 – JJV): Receptor č. 1 2 3 4 5 ÚJV Řež a.s.

Vzdálenost od zdroje [m] 4 333 7 333 10 666 21 666 43 333

Roční dávka NORMAL [µSv] 1,26 E-01 1,29 E-01 1,06 E-01 5,11 E-02 2,06 E-02 Archivní číslo: EGP 5010-F-100150

Roční dávka PC CREAM [µSv] 3,0 E-01 1,8 E-01 1,3 E-01 6,2 E-02 2,8 E-02 Strana 36

1.10 Demonstrování vlivu jednotlivých cest ozáření a příspěvku jednotlivých radionuklidů a) VÝSLEDKY PODLE NORMAL: Dospeli

1 (ef. dávka)

2

3

4

5 (ŠŽ)

6

7

6.56E-08

6.59E-08

8.31E-08

5.92E-08

6.69E-08

4.99E-08

2.10E-07

1.01E-10

1.15E-10

1.22E-10

9.56E-11

4.65E-12

8.42E-11

1.25E-10

2.35E-08

1.17E-07

1.96E-07

1.96E-07

4.69E-07

1.96E-07

0.00E+00

4.00E-08

2.00E-07

3.33E-07

3.33E-07

8.00E-07

3.33E-07

0.00E+00

1.98E-13

9.92E-13

1.65E-12

1.65E-12

3.97E-12

1.65E-12

0.00E+00

[Sv] *

E.o.z mraku

*

E.o.z depa

*

inhalace

*

ingesce

*

inhal.z resus.

Dospeli

1

2

3

4

5

6

7

[%] *

E.o.z mraku

*

E.o.z depa

*

inhalace

*

ingesce

*

inhal.z resus.

----------------Dospeli 0Radionuklid

50.7903

17.1798

13.5740

10.0622

5.0029

8.6251

99.9403

.0785

.0300

.0199

.0163

.0003

.0145

.0597

18.1689

30.6161

31.9533

33.2533

35.1301

33.7854

.0000

30.9621

52.1739

54.4526

56.6679

59.8663

57.5747

.0000

.0002

.0003

.0003

.0003

.0003

.0003

.0000

1

2

3

4

5

6

7

[Sv] H3 C14 NA24 AR41 CR51 FE55 CO60 NI63 KR85M ÚJV Řež a.s.

1.70E-08 4.46E-08 2.38E-14 9.58E-10 3.32E-16 8.01E-16 2.39E-14 7.93E-16 1.27E-10

8.50E-08 2.23E-07 2.51E-14 8.46E-10 6.80E-16 4.00E-15 2.82E-14 3.96E-15 1.42E-10


1.42E-07 3.72E-07 2.61E-14 1.02E-09 9.46E-16 6.67E-15 3.81E-14 6.61E-15 1.85E-10

1.42E-07 3.72E-07 2.68E-14 9.74E-10 8.48E-16 6.67E-15 3.70E-14 6.61E-15 1.11E-10

3.40E-07 8.92E-07 3.73E-14 9.26E-10 1.45E-15 1.60E-14 5.40E-14 1.59E-14 1.28E-10 Strana 37

1.42E-07 3.72E-07 2.98E-14 1.02E-09 8.08E-16 6.67E-15 3.70E-14 6.61E-15 8.96E-11

0.00E+00 4.70E-12 2.74E-14 1.76E-09 3.25E-16 0.00E+00 2.78E-14 0.00E+00 3.55E-10

KR85 KR87 KR88 TE132 I131 I132 I133 I134 I135 XE133 XE135M XE135 XE138 CS134 CS137 ----------------Dospeli 0Radionuklid H3 C14 NA24 AR41 CR51 FE55 CO60 NI63 KR85M KR85 KR87 KR88 TE132 I131 I132 I133 I134 I135 XE133 XE135M XE135 XE138 CS134 CS137

ÚJV Řež a.s.

3.23E-10 4.18E-09 3.68E-08 1.35E-14 1.92E-09 6.29E-13 1.97E-11 1.05E-13 5.50E-12 2.11E-08 4.38E-12 2.13E-09 5.52E-12 6.71E-12 3.02E-11 1


13.1587 34.5192 .0000 .7416 .0000 .0000 .0000 .0000 .0980 .2504 3.2340 28.4488 .0000 1.4837 .0005 .0153 .0001 .0043 16.3582 .0034 1.6511 .0043 .0052 .0233


22.1736 58.1679 .0000 .2208 .0000 .0000 .0000 .0000 .0371 .0909 1.0061 9.3001 .0000 2.4405 .0002 .0114 .0000 .0015 5.8373 .0013 .6849 .0013 .0048 .0205



23.1420 60.7084 .0000 .1669 .0000 .0000 .0000 .0000 .0303 .0650 .7350 5.8238 .0000 2.5398 .0001 .0103 .0000 .0013 6.2953 .0008 .4557 .0010 .0046 .0195

0.00E+00 4.18E-09 3.68E-08 2.71E-13 3.71E-08 4.79E-13 1.13E-10 1.50E-13 1.05E-11 2.49E-08 0.00E+00 0.00E+00 5.52E-12 5.68E-11 2.36E-10 5

24.0835 63.1783 .0000 .1656 .0000 .0000 .0000 .0000 .0189 .0508 .7103 6.0607 .0000 2.6400 .0001 .0103 .0000 .0013 2.7474 .0007 .3068 .0010 .0046 .0198

0.00E+00 4.71E-09 4.41E-08 1.13E-13 1.55E-08 7.22E-13 5.90E-11 1.22E-13 7.62E-12 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 6.36E-12 2.70E-11 1.14E-10 6

25.4428 66.7441 .0000 .0693 .0000 .0000 .0000 .0000 .0096 .0000 .3127 2.7503 .0000 2.7791 .0000 .0084 .0000 .0008 1.8605 .0000 .0000 .0004 .0042 .0176

Strana 38

2.99E-08 1.29E-08 5.88E-08 0.00E+00 7.26E-11 8.33E-13 1.79E-11 1.47E-13 6.51E-12 1.01E-07 6.47E-12 5.74E-09 1.15E-11 4.97E-12 2.39E-11 7

24.4689 64.1892 .0000 .1765 .0000 .0000 .0000 .0000 .0155 .0000 .8142 7.6178 .0000 2.6808 .0001 .0102 .0000 .0013 .0000 .0000 .0000 .0011 .0047 .0198

.0000 .0022 .0000 .8355 .0000 .0000 .0000 .0000 .1690 14.2041 6.1153 27.9734 .0000 .0345 .0004 .0085 .0001 .0031 47.8997 .0031 2.7318 .0055 .0024 .0114

b)

VÝSLEDKY PODLE PC CREAM:

Committed individual doses (mikroSv) in year 1 Site: TEMC14 Receptor: point 2 Age: Adult Stack: All Nuclide Parent H-3 C-14 AR-41 KR-85 KR-87 KR-88 I-131 XE-133 XE-135 CS-137 Total

Inhal. 2.3E-03 2.2E-03 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 1.2E-05 0.0E+00 0.0E+00 8.3E-09 4.6E-03

Cld gamma 0.0E+00 0.0E+00 1.3E-03 3.0E-04 5.6E-03 4.2E-02 1.4E-07 2.4E-02 2.3E-03 2.2E-10 7.5E-02

Dep gamma 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 4.0E-05 0.0E+00 0.0E+00 4.4E-07 4.1E-05

Resus. 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 5.0E-08 0.0E+00 0.0E+00 4.2E-11 5.0E-08

Cld beta 0.0E+00 5.3E-08 5.3E-06 3.5E-04 1.1E-04 8.8E-05 8.1E-10 7.3E-04 3.7E-05 1.1E-12 1.3E-03

Dep beta 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 2.1E-05 0.0E+00 0.0E+00 2.0E-08 2.2E-05

Nuclide Parent H-3 C-14 AR-41 KR-85 KR-87 KR-88 I-131 XE-133 XE-135 CS-137 Total

Green veg 1.5E-03 3.0E-03 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 3.5E-04 0.0E+00 0.0E+00 3.0E-07 4.9E-03

Grain 2.1E-04 3.4E-02 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 2.5E-06 0.0E+00 0.0E+00 1.4E-06 3.4E-02

Root veg 2.2E-03 9.9E-03 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 1.2E-04 0.0E+00 0.0E+00 4.5E-07 1.2E-02

Cow meat 6.6E-04 5.1E-03 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 9.9E-05 0.0E+00 0.0E+00 1.0E-06 5.9E-03

Cow liver 1.5E-04 1.1E-03 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 2.6E-05 0.0E+00 0.0E+00 2.2E-07 1.3E-03

Shp meat 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Nuclide Parent H-3 C-14 AR-41 KR-85 KR-87 KR-88 I-131 XE-133 XE-135 CS-137 Total

Shp liver 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Milk 4.6E-03 9.1E-03 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 1.5E-03 0.0E+00 0.0E+00 1.0E-06 1.5E-02

Milk prod 5.0E-04 1.4E-02 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 3.4E-03 0.0E+00 0.0E+00 2.9E-06 1.8E-02

Fruit 1.3E-03 5.7E-03 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 2.4E-04 0.0E+00 0.0E+00 1.6E-07 7.2E-03

Total 1.3E-02 8.4E-02 1.3E-03 6.5E-04 5.7E-03 4.2E-02 5.8E-03 2.5E-02 2.4E-03 8.0E-06 1.8E-01

ÚJV Řež a.s.


Strana 39

1.11 Literatura [1] Program NORMAL na ocenění radiační zátěže obyvatelstva v okolí jaderných zařízení za normálního provozu - metodická část. Technická zpráva EGP, květen 1999, rev. verze říjen 1999. [2] PC - CREAM 97: Installation and User Guide. EUR 17791 EN, NRPB-SR296 [3] Methodology for Assessing the Radiological Consequences of Routine Releases of Radionuclides to the Environment. EUR 15760 (1995). [4] PpBZ, jaderná elektrárna Temelín. Kap. 11.3.4: Vliv JE na okolí za normálního provozu. EGP Praha a.s., Arch. č. EGP 4914 - 6 - 970001. [5] Metody výpočtu šíření radioaktivních látek z JEZ a ozáření okolního obyvatelstva. ČSKAE, 5/1984. Slovenské znění normy MHS INTERATOMENERGO. [6] Pechová E., Pecha P., Nedoma P.: Application of PC-COSYMA code such a verification tool used in stage of NPP design. Proceedings of the 4-th COSYMA Users Group Meeting, Prague, Sept. 22-24, 1997 [7] SMERNICE - ČASŤ I.: Meteorologické zabezpečenie. ČHÚ, SHÚ, ČEZ, SEP - Praha, 1986 [8] Uživatelský manuál interaktivního systému NORMAL na ocenění radiační zátěže obyvatelstva v okolí jaderných zařízení za normálního provozu. Technická zpráva EGP, Arch.č.4104-6-980031, prosinec 1998, rev. verze říjen 1999. [9] Program NORMAL na ocenění radiační zátěže obyvatelstva v okolí jaderných zařízení za normálního provozu. Část III: Srovnávací studie programových systémů NORMAL a PC CREAM, arch.č. EGP 4104-6-990022, rev. 3, 1999

ÚJV Řež a.s.


Strana 40

1.12 Přílohy V této části jsou uvedeny názvy příloh č. 1 až 12, které jsou součástí práce [9] a zde nejsou publikovány:

Příloha č. 1 Srovnání disperzních koeficientů σz (x) pro jednotlivé stabilitní třídy Srovnání provedeno podle vztahů pro Hoskerovy poloempirické formule Příloha č. 2 Srovnání výsledků výpočtu uniformní (na 2π radiánu) přízemní koncentrace radionuklidů podle programu PC CREAM s dílčími výsledky produktu NORMAL Příloha č. 3 Srovnání výsledků výpočtu efektivní dávky od ozáření z mraku podle programu PC CREAM s dílčími výsledky produktu NORMAL Příloha č. 4 Srovnání výsledků výpočtu uniformní (na 2π radiánu) přízemní koncentrace radionuklidů podle programu PC CREAM s dílčími výsledky produktu NORMAL pro případ výskytu atmosférických srážek Příloha č. 5 Výsledkový soubor plume100.ho! (výpis části souboru) (Modul PLUME systému PC CREAM ) Příloha č. 6 Dílčí výstupy z programu NORMAL - uniformní (střední na 2π radiánech) přízemní objemové aktivity vybraných radionuklidů (v10= 5 m/s) Příloha č. 7 Výpočty ročních vážených koncentrací podle PC CREAM - modul ASSESSOR Příloha č. 8 Výpočty ročních vážených koncentrací podle systému NORMAL Příloha č. 9 Opis vstupních dat systému NORMAL pro validační úlohu č.1 - zahrnuty nezbytné modifikace za účelem srovnávací studie s produktem PC CREAM • VAL1IN.DAT • VAL1LOK.DAT Příloha č. 10 Neizotropní singulární povětrnostní statistika zkonstruovaná podle zadání validační úlohy 1 pro výpočty pomocí modulu ASSESSOR systému PC CREAM

ÚJV Řež a.s.


Strana 41

Příloha č. 11 Výsledky PC CREAM podle modulu ASSESSOR :

pro první pětici receptorových bodů

distang.ou1 ……poloha receptorů: 667 m, 1667 m, 2667 m, 3667 m, 5667 m tem001.cn1 ….… koncentrace, dávky od γ a β záření - 1. pětice receptorů tem001.ai1 ….…

úvazky dávky při inhalaci, …, - 1. pětice receptorů

Příloha č. 12 Výběr výsledků podle NORMAL pro modifikovanou validační úlohu 1 z výstupního souboru NOR20.OUT: Přízemní objemové koncentrace (průměrné roční hodnoty) zadaných radionuklidů v sektoru VJV (středováno v rámci sektoru)

Dále uvádíme referáty prezentované na konferencích a zprávy EGP, týkající se normálního provozu JE a použití programu NORMAL.

ÚJV Řež a.s.


Strana 42

Proceedings of the 4th International Conference on Environmental Impact Assessment , Eds: Bálek R., CTU, (Prague 2000) , EIA /4./, (Prague, CZ, 11.09.2000-14.09.2000) (2000)

2

A DYNAMIC FOOD-CHAIN ALGORITHM FOR ESTIMATION OF MIGRATION OF RADIONUCLIDES THROUGH THE LIVING ENVIRONMENT CONTINUOUSLY INFLUENCED BY THE ROUTINE ATMOSPHERIC DISCHARGES FROM NUCLEAR POWER PLANTS

P. Pecha (*) , E. Pechova (**) (*) Institute of Information Theory and Automation, Academy of Sciences of the Czech Republic, Pod vodarenskou vezi 4, 182 08 Prague; E-mail: [email protected] (**) ENERGOPROJEKT Prague; Vyskocilova 3/741, 140 21 Praha 4; E-mail: [email protected]

2.1 Radiological impact of routine atmospheric releases of radionuclides A certain amount of activity (even if extremely low) is continuously released to the atmosphere from venting stacks of nuclear power plants (NPP) during their normal routine operation. The migration of radioactive isotopes in a NPP during normal operation is controlled by special purification and filtering systems and only reminder is released to free atmosphere. The level of the releases is continuously checked by online measurements. In spite of the low-level activity outputs the rigorous evidence of compliance with governmental limits and all regulations resulting from the Atomic Law of the Czech Republic have to be submitted. All possible pathways of human body irradiation have to be taken into account, mainly: •

exposure to external irradiation from passing cloud (cloudshine) and from deposited material (groundshine) internal irradiation due to inhalation of contaminated air (including portion from resuspension) and due to activity intake from contaminated foodstuffs (ingestion)

•

The calculation of annual doses is based on detailed temporal and spatial modelling of the radiological situation in vicinity of NPP. Particular weather situations are weighted by annual weather statistics and the following main driving characteristics are found: • •

annual-averaged ground level activity concentrations for each radioisotope in the air and corresponding values in the effective height of the release annual-averaged deposition rate and its time integral (total deposition on the ground) for each radioactive isotope calculated on the basis of long-termed (annual-averaged) coefficients of dry and wet deposition

2.2 Propagation of activity through the living environment Once the radioactive material is released from venting stacks the admixtures are incorporated in the plume and drifted in the downwind direction. The polluted plume expands horizontally and vertically due to turbulent diffusion in the atmosphere. The radionuclides in the plume are bound in a certain physical-chemical forms (aerosols, elemental form, organically bound) and during the dispersion are removed from the plume due to several removal mechanisms. The most important are radioactive decay (including daughter products build-up process), dry deposition (gravitational setting and deposition due to contact of the contaminated plume with the ground,

ÚJV Řež a.s.


Strana 43


vegetation or urban structures) and wet deposition – removal by rainout (precipitation formation process inside of the plume) or by washout (interaction between falling drops and admixtures). Within the advection and diffusion transport calculations many other factors have to be taken into account such as thermal structure of the atmosphere (here Pasquill-Gifford notation), surface roughness and other land cover characteristics, orography of the terrain, reflection from the ground and top of the mixing layer or inversion layers, the effect of initial plume rise due to vertical momentum and buoyancy, recirculation in the wake region of the near standing buildings. The effects are usually expressed by semi-empirical expressions derived from experimental results [1]. An approach for atmospheric modelling is given in [8]. Practical adoption for regions of NPP Temelín and Dukovany are described in [6] where more detailed discussion related to weighting of the particular weather situations by the annual weather statistics is given. In the final stage the activity dispersed in the air and deposited on the ground enters into food chains causing a certain contamination of the foodftuffs and feedstuffs. An example of the meteorological model chain calculation is shown on fig. 1. Spatial distribution of annual-average ground level activity concentration in air for nuclide C14 is shown for vicinity of NPP Temelín (release from venting stack at height 100 m).

Current estimations of the exposures due to different pathways comprise in general high degree of conservatism (approach of potential doses). As knowledge in the field grows, more precise algorithms are developed and the conservatism is decreased. The estimation is then expressed in the terms of expected doses. The trend is documented in the following text for case of improved dynamic modelling of ingestion pathway.

ÚJV Řež a.s.


Strana 44


2.3

Dynamic food-chain modelling for the case of routine atmospheric radioactive discharges Local dynamic model ENCONAN for transport of radionuclides through food chains was developed in [3]. Current knowledge in the field (mainly based on the European ECOSYS code) from early 90’s was adopted for average Czech conditions taking into account local consumption habits (dependence on season and age), agricultural production scheme, average agro-climatic conditions and phenologic characteristics of the plants, feeding diets of animals, time delays during processing, transport and storage of foodstuffs and feedstuffs etc. The model was originally developed for incidental radioactive fallout in a certain Julian day of a year and with several extensions was implemented also in HAVAR code [7]. For normal operation of NPP an approach of equivalent number of discrete radioactive fallouts is usually used. The approach is now revised and an attempt for more detailed modelling for the case of long-termed continuous routine releases is presented. The ecosystem surrounding the NPP is assumed to be continuously submerged into the contaminated environment where customary agricultural practices are applied. Root and foliar uptakes of activity into plants are modelled and contamination of foodstuffs and feedstuffs is predicted. Annual activity intakes are estimated for both direct consumption of plant products and consumption of contaminated animal products. Conservative ingestion scheme of “local production-local consumption” is still used (products produced at place x,y are here also consumed). According to the new approach the activity intake of isotope n (with exception of noble gases) is expressed as _

A la , n ( x, y; t ) = S n ( x , y ) ⋅ Iε a , n (t )

Eq.(1a)

l

( x, y; t ) = C n ( x, y; z = 0) ⋅ Iε a , n (t ) _

and for C14 and H3:

a ,n l

A

l

Eq.(1b)

Ala,n ..... total activity intake of isotope n in [Bq] for a person from age category a which consumes during the time period t contaminated product l (produced at place x,y ); _ n

S ( x, y ) time-averaged (during period t) deposition rate [Bq.m-2.s-1] of isotope n at (x,y); _

C n ( x, y; z = 0) . time-averaged ground level activity concentration of n in air at (x,y) [Bq.m-3];

Iε a , n (t ) . time-integrated (within period t) activity intake of isotope n [m2.s resp. m3] due to the l

consumption of product l for person from a (normalised to unit deposition rate S resp. unit C);

2.4

Foliar uptake of radionuclides

Let tlveg and tlhar denote beginning of vegetation period and harvest time (in Julian days) of plant l . In the process of the continuous deposition on leaves the initial deposited activity is decreased due to weathering effects (wind, rain), radioactive decay and tissue ageing (growth dilution effect). Furthermore, the fraction of activity translocated to other parts of the plant should be taken into account. The analysis must distinguish between plants which are used totally (e.g. leafy vegetables, grass) and plant of which only a special part is used (cereals, potatoes). Translocation from leaves to the edible parts of the plant has to be accepted. This process is strongly dependent on the physiological behaviour of the isotope considered. The translocation plays important role for mobile elements (e.g. I, Cs, Mn, Te) whilst only the direct deposition onto the edible parts is assumed for the immobile elements (e.g. Sr, Ba, Zr, Nb, Ru, Ce, Pu). ÚJV Řež a.s.


Strana 45


Specific activity εnl of nuclide n [m2.s.kg-1] at time t, after harvest (normalised to unit deposition rate) cumulated in 1 kg of the plant l during the whole vegetation period is expressed as l ε ln (t har + t,) =

[

1 ti =thar n l l ⋅ ∑ SPi ⋅ R (ti ) ⋅ Z l (ti ) ⋅ exp − (λ w + λn ) ⋅ (t har − ti ) l Vc ti =tveg

]

⋅ exp(−λn ⋅ t , ) Eq.(2)

l

-2

Vc ..... yield of fresh product l at harvest time [kg.m ] SPin ..... coefficient for total daily deposition at day ti ; for unit dep. rate SP = 86 400 [s] Rl(ti) ..... interception factor - fraction of deposition onto plant l in day ti; ti∈< tlveg ; tlhar>; in dependence on the stage of development of plant canopy; Zl(ti) ..... simple correction factor (empirical formulas) for approximation of the case of translocation of activity from leaves to other considered (edible) parts of the plant in dependence on the vegetation phases; λw ...... loss activity rate due to weathering [d-1] – a value equivalent to half-life of 25 days is here assumed; λn ..... radioactive decay rate [d-1]

2.5

Root uptake of radionuclides

Let us assume that the isotopes are well mixed within root zone. In general, the root uptake of activity is calculated from the concentration of activity in the soil using equilibrium transfer factors which give the ratio of activity concentration in plants (fresh or dry weight) to soil (dry soil). Continuous specific deposition [s] of radionuclide n during vegetation period of plant l normalised to unit deposition rate leads to the following resulting deposition on the ground at harvest time

Ω (t n l

l har

) = Ω (t n l

l veg

[

) ⋅ exp − λ ⋅ (t n ef

l har

−t

l veg

] ∑ SP

) +

ti = thar

ti = tveg

i

n

[

l . (1 −R l (ti ) ) ⋅ exp − λnef ⋅ (t har − ti )

]

λnef = λf + λm + λn

Eq.(3) where the normalised deposition on the ground for time of the beginning of vegetation period tlveg in the year (M+1) after starting of NPP operation can be approximated by formula 86400 l l Ω ln (t veg )= ⋅ 1 − exp(−(λ f + λ m + λn ) ⋅ (t veg + M ⋅ 365) ) Eq.(4) n λ f + λm + λ

[

]

Besides of radioactive decay the deposited activity on the ground which is available for further root transport is decreased by the effects of migration of isotopes out of the root zone (rate of migration λm in [d-1] is provided from experiments) and fixation of radionuclides in soil in the form of immobile substances (different fixation rates λf in [d-1] are used for Cs and Sr, for other elements the fixation is assumed of minor importance). When using the idea of equilibrium transfer factors, then the specific activity Rεnl of nuclide n [m2.s.kg-1] (normalised to unit deposition rate) cumulated in 1 kg of the plant l during the whole vegetation period due to root transport has form R

l l ε ln (t harl ) = Ω ln (t har ) ⋅ BVl n / PH l

Eq.(5)

BVln .... soil to plant transfer factor of nuclide n for plant type l [Bq.kg-1plant / Bq.kg-1soil]; PHl .... effective root zone (surface weight of contaminated soil) in [kg/m2] - depends on ploughing practices (depth of 0.25 m and 0.1 m are assumed for arable soil or pasture soil, respectively; different values are applied for different cuts of forage);

ÚJV Řež a.s.


Strana 46


2.6

Activity intake for case of direct consumption of the products

Provided that the daily consumption rate PDla [kg.d –1] of product l by a person from the age category a is constant, the integral normalised activity intake in period < tdell ; tconl > is given for the case of direct product consumption (leafy vegetable spring + autumn, fruit vegetables, root vegetables, cereals, potatoes, fruit) as l Iε la ,n (t con ) =

l [ ε ln (t har )+

R

l ε ln (t har ) ] ⋅ PDla ⋅

1

λ

n

[

l l l ⋅ exp(−λn ⋅ t del ) + exp(−λn ⋅ (t con − t har ))

]

Eq.(6) tdell denotes time delay between harvest and beginning of consumption of the product l due to transport, processing and storage; tconl means end of consumption in a year.

2.7

Activity intake from consumption of contaminated animal products

Somewhat more complicated modelling scheme is introduced for this case. Let us assume 3 types of the main animal products b : milk, meat (beef, pork, poultry) and eggs. From the products are produced various foodstuffs p(b) (for example from the milk are produced the foodstuffs p : fresh milk, cream, cheese, milk dry, milk condensed, curd, others – with various specific time delays for consumption). Feeding diets of animals are combined from the basic feedstuffs l (potatoes, wheat, barley, beet, maize (silage), perennial forage: 1. cut, 2. cut, 3. cut). There could be incorporated also some waste products from the foodstuffs processing (eg. whey for the pig diets). Daily intake of normalised activity of radionuclide n [m2.s.d-1] in day t’ into animal body due to consumption of feedstuffs l again accounts for foliar and root uptake of activity SUM

A n (t , ) =

∑ ε ln (t ) + ε ln (t ) ⋅ PDK ,

K

,

l

Eq.(7)

(l )

PDKl is daily feeding rate [kg.d-1] of the feedstuffs l . For description of the further transport of activity of isotope n into animal product b is used equilibrium transfer factor Fbn [d.kg-1 or d.litre-1] which expresses the fraction of daily intake of contaminant n which appears in a unit of animal product b. Specific normalised activity of nuclide n [m2.s.kg-1] in 1 kg or litre of animal product b which is produced in a day t’ is given by

εbn (t , ) =

SUM

A n (t , ) ⋅ Fbn

Eq.(8)

The relation is valid only for equilibrium state, without consideration of short-termed changes in feeding quantities or in animal weight in fattening. More precise solution based on more complex compartment metabolic models should be adopted in the future steps of analysis when appropriate data will be available. Time integrated intake of specific activity of contamitant n for a person from age category a during period from consumption beginning tkp to a certain day t due to consumption of foodstuffs p (produced from animal product b) can be written as

Iε pa,,bn ( t ) =

t

∫ εb (t , ) ⋅ PDba ⋅ f 1ap,b ⋅ dt , n

Eq.(9)

tkp

tkp implicitly comprises all possible time delays for consumption; PDba is daily consumption rate [kg.d-1] of animal product b (in all related foodstuffs p(b) ) for a person from age category a ; f1ap,b means fraction of consumption of p in the initial value of b for age category a.

ÚJV Řež a.s.


Strana 47


2.8

Total activity intake into a human body

Total time integrated normalised intake of activity of nuclide n for age category a due to both direct consumption and consumption of contaminated animal products is schematically written as a, n (t ) = ∑ Iε la, n (t ) + ∑ Iε TOT (l )

(b )

{

a, n ∑ Iε p , b (t )

}

Eq.(10)

( p)

2.9 Overview of the main features of the food-chain algorithm Ingestion scheme: Basic model from [3] for the Czech territory was adopted. Conservative “local production – local consumption” model is assumed. Local database has been created in [6] taking into account all phenomena mentioned above in the chapter 3. The process of data acquisition expresses an effort for assembling of realistic local-specific characteristics and time dependencies including various delays. For update of some items was used an experience from the knowledge base of the RODOS system [5]. Specific pathways for isotopes C14 and H3: The transfer of tritium and carbon-14 between atmosphere and terrestrial environment is more complex and simplified evaluation is performed using Eq.(1b). It is based on assumption that living environment components come into rapid equilibrium with the C14 or H3 in the atmosphere. For plants the important role plays foliar uptake during the photosynthesis process. According to the US NRC Reg. Guide 1.109 the concentration of the isotope X in vegetation (X=C14, H3) is calculated by assuming that there is known its equilibrium ratio fX to the natural component. Concentrations of the nucleus in the plant l is in relation to the corresponding value in the near-ground layer of air derived from the annual near-ground activity concentration of X. In the model are used recommended values fC14=1.0 and FH3=0.5. A simple constant value of the specific activity εlX is then used for each day of the vegetation. Effects of seasonal consumption: More realistic seasonal scenarios can be treated in consumption scheme of a certain products. Considerable differences were found for some nuclides in relation with the average annual consumption. Sensitivity analysis was done for case of green vegetables where the total annual consumption was assumed to be realised within one month after harvest. For example the total activity intake of I131 was about one order higher than for the case of consumption during the whole year. Estimation of various feeding practices: A certain hypothetical scenario for the 3 cuts of forage and corresponding feeding rates for dairy cows and cattle in fattening are shown on the fig. 2. The combination of indoor fattening in a stable and continuous pasture of the fresh grass can be studied. Let grazing regime starts in a Julian day tkrm and lasts for the whole vegetation period of the forage-1st cut until harvest time thar1. In the following days free grazing continues, but the complementary feeding from the already harvested forage-1st cut is realised (see continuous linear decreasing on the fig. 2) until the day tx1. After this day only continuous grazing takes place again until the harvest time thar2 of the forage (2. cut), etc.

ÚJV Řež a.s.


Strana 48


The whole range of a year is divided by days tkrm, thar1, tx1, thar2, tx2, thar3 into 7 intervals where the corresponding detailed modelling of deposition on leaves and ground is applied (in the winter season 2/3 of hay was obtained from the 1st cutting cycle and 1/3 from the 2nd cycle) . Let us notice that purely continuous grazing grass model is reached when enter on input tx1= thar1 and tx2=thar2. More complicated formulas are derived separately for each of the time interval for calculation of specific activities in the grass and for resulted time integrals of the activity intake. Further discrimination for isotopes carbon-14 and tritium is introduced. This detailed modelling was adopted also into the code HAVAR [7], where the day of accidental radioactive fallout considerably influences the magnitudes of doses.

2.10 Results and areas of applicability, comparative and validation studies a, n (t = 1year ) of each The more precise values of the total normalised annual activity intake Iε TOT radionuclide n for age category a given by Eq.(10) represent the main result of this new approach of food-chain algorithm. In the following table 1 are included results for adult category for several isotopes from the given spectrum of annual releases of nuclides predicted for the routine operation of a typical WWER 1000 nuclear power plant.

Tab. 1: Normalised annual activity intake of isotopes due to ingestion pathway – adults

After start of NPP operation in 1st year (**) in 31st year (***)

radionuclide H-3(*)

C-14(*)

Co-60

Ni-63

I-131

Cs-134

Cs-137

0.12E+5 0.22E+6 0.19E+9 0.18E+9 0.51E+7 0.25E+9 0.29E+9 0.12E+5 0.22E+6 0.26E+9 0.62E+9 0.51E+7 0.27E+9 0.36E+9

......

.... ....

(*)

... normalised to unit of near-ground act. concentr. in air [m3]; other nuclides: normalised to unit deposition rate [m2.s]; (**) ... M=0 in Eq.(4) ; (***) ... M=30 in Eq.(4) ;

Real spatial distribution of the annual intakes of activity around NPP are found according to Eqs.(1). For example the distribution for annual intake of C14 is calculated when multiplying the

ÚJV Řež a.s.


Strana 49


values from fig. 1 by values for C14 from table 1. The results are submitted to consecutive estimation of radiological impact on population, particularly: •

•

Annual effective and equivalent doses are estimated. Committed doses from internal irradiation due to ingestion pathway are included. The corresponding doses in [Sv/y] are determined by multiplying the real annual intake of isotope by dose conversion factors enumerated in the Reg. no. 184/97 of the State Office for Nuclear Safety which conforms with the Czech Atomic Law. The method was used for purposes of various verification studies in the Safety Reports for the Czech NPPs. Profound analysis of compliance of the calculated conservative potential doses with obligatory regulatory limits is documented. The results from tab. 1 and detailed spatial distribution of annual near-ground activities and deposition rates (for release from both venting stack (100 m height) and engine buildings (45 m)) for the whole spectrum of discharged radioisotopes were delivered to TGM University in Brno for purposes of the EIA evaluation process according to the latest US EPA regulations [9]. It represents an alternative independent way of safety analysis in comparison with the dose evaluation concept mentioned above. Risk of cancer estimation is here based on hypothetically postulated Linear, No-Threshold (LNT) model.

Some other particular cases were analysed. For example the real discontinuous irrigation by contaminated water (12 events during vegetation period) was simulated by equivalent continuous spraying during the whole vegetation period. The results confirmed mutual adequacy of foodchain models for continuous and accidental deposition used in [6] resp. [7]. Extensive comparative studies of the presented algorithm were performed against the European code PC CREAM [2] and the results are documented in the part III of [6]. Similarly, the verification of the values from table 1 was performed. Due to a certain restriction on the PC CREAM input data the Czech local data had to be somewhat simplified. On the other hand this fact supports the idea on development of own local codes.

2.11 Prospects of the future development Three main topics seem to be in the centre of interest when proceed from estimation of conservative potential doses to the more realistic expected doses: • •

•

Adoption of more realistic ingestion scheme instead of the “local production-local consumption” one. For some cases of feeding and fattening the equilibrium transfer factor concept should be substituted by realistic compartment metabolic models. Introduction of multi-regional concept, when the whole territory is split into a certain number of so called radioecological zones according to the differences in climate, phenological characteristics, agricultural production and feeding regimes, consumption habits, soil types (strongly influencing soil to plants transfer factors) etc. Model parameters improvement, which includes reconstruction of various items on fine spatial grid (site specific data, soil type, land use, elevations, agricultural production, population, more detailed meteorological statistics etc.)

Utilisation of experience from the European project RODOS dealing with accidental releases is expected in future. The customisation of its food-chain and dose module for the Czech Republic [5] has been started on the basis of co-operation of the Czech institutes SÚRO and ÚTIA with outstanding foreign partners. At the same time a harmonisation of the important topic with EU policy will be achieved.

ÚJV Řež a.s.


Strana 50


References [1] Modelle, Annahmen und Daten mit Erläuterungen zur Berechnung der Strahlenexposition bei der Ableitung radioaktiver Stoffe mit Luft oder Wasser zum Nachweis der Dosisgrenzwerte nach §45 StrlSchV. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1992. [2] PC CREAM: A PC Package to Assess the Consequences of Radioactive discharges due to normal operation, EUR 17791 EN, NRPB-SR296 (June 1996). [3] Kliment V.: Modelling of Radiocesium Food-chain Transport after the Chernobyl Accident, Jaderná energie, 38, 1992, No.3, p. 177 – 183. [4] Pecha P., Nedoma P., Karny M., Kuca P.: Status report on RODOS accreditation for its use in Czech Republic – Local Quality Assurance Process, RODOS(WG1)-TN(98)-29, Dec. 1998, final version July, 99. [5] Pecha P., Nedoma P., Karny M., Kuca P.: Food-chain and Dose module customisation for its use in the Czech Republic, RODOS(WG3)-TN(98)-14, Dec. 1998, final version July, 99. [6] Pechova E., Pecha P.: NORMAL: A PC version of program product designed for estimation of radiological consequences on population due to routine releases of radionuclides to atmosphere during normal operation, Part I : Methodology, Part II: Users guide, Part III : Sensitivity study and comparative analysis of results with PC CREAM code, Tech. report of Energoprojekt Praha, EGP 4104-6-980030, final version Dec. 1999. [7] Pecha P., Pechova E.: HAVAR : An interactive code for estimation of radiological consequences of incidental releases of radionuclides to atmosphere from nuclear facility, Part I: Methodology, Part II: Users guide, Part III : Comparison of results with deterministic runs of COSYMA code and partial results of atmospheric module ATSTEP of RODOS system. Tech. report of Energoprojekt Praha, EGP 4104-6-990010, final version Oct. 1999. [8] Pecha P., Nedoma P., Pechova E.: Modelling of radionuclides transport due to atmospheric releases used in the various stages of nuclear power plant design, Proceedings of the Sixth International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. University de Rouen, Rouen 1999; paper no. 74 [9] Cancer Risk Coefficients for Environmental Exposure to Radionuclides, US Environmental Protection Agency : Federal Guidance Report no. 13, EPA 402-R-99-001 (Sept 1999).

ÚJV Řež a.s.


Strana 51

Technická zpráva pro Předprovozní bezpečnostní zprávu JETE, EGP 4104-6-000004, Praha, 2000.

3

Výpočet efektivní dávky od konzumace zeleniny zalévané vodou z kontaminované studny

3.1 Úvod Tato zpráva byla zpracována za účelem ocenění dávky od konzumace zeleniny zalévané vodou ze studny, která by mohla být kontaminována radioaktivními látkami uniklými z porušených nádrží kapalných médií při nehodě postulované v kap.15.7.3 PpBZ JETE. Tato nehoda je popsána jako ztráta integrity skladovací nádrže obsahující radioaktivní koncentrát, jejíž příčinou je seizmická událost. Předpokládá se při ní i destrukce stavebního objektu, takže dojde k průniku radioaktivních látek mimo technologické i stavební bariéry. Konzervativně je předpokládána migrace kapalných RAO inženýrskými sítěmi areálu ETE směrem k jímce odpadních vod. Předpokládá se únik radioaktivního média porušenými bariérami do půdního podloží objektu č.801 a následná migrace radionuklidů tímto podložím do hlubších půdních horizontů. Dále se předpokládá průnik radionuklidů do hypotetické studny na okraji ochranného pásma, tj. 3 km od zdroje kontaminace. Konzervativně je uvažováno šíření radionuklidů stejnou rychlostí jako se šíří horizontálně podzemní vody v areálu ETE, tj. 8,8 m/rok. Není uvažována ani adsorpce ani disperze radionuklidů a předpokládá se, že celý inventář aktivity se dostane do této studny. Za těchto předpokladů se radioaktivita dostane do uvažované studny za 350 let a předpokládá se, že dospělý jedinec zalévá kontaminovanou vodou ze studny zeleninu, kterou pěstuje na zahrádce a tuto zeleninu pak konzumuje. Pro výpočet byly použity modifikace výpočtových programů EGP HAVAR a NORMAL.

3.2

Předpoklady a vstupní data

Do výpočtu budeme uvažovat následující zemědělské produkty, které uvažovaný jedinec pěstuje na zahrádce a pak konzumuje: • brambory • listová zelenina jarní • listová zelenina podzimní • kořenová zelenina • plodová zelenina • ovoce Z literatury [1] přebíráme následující hodnoty:

ÚJV Řež a.s.


Strana 52


Tab.č.1: produkt brambory polorané listová zelenina jarní listová zelenina podzimní kořenová zelenina plodová zelenina ovoce

počátek vegetace 10.5.

doba sklizně 15.7.

počátek závlah *) 5.6.

konec závlah *) 15.8.

1.5.

15.6.

1.5.

15.6.

100

1.6.

30.9.

1.6.

15.8.

100

1.5.

30.9.

1.6.

30.9.

100

1.5. 1.5.

15.8. 30.9.

1.6. 15.5.

31.7. 30.9.

100 100

závlahy celkem QTOT (mm) *) 100

*) Hodnoty korigovány údaji z [1] Byly zvažovány 2 krajní varianty zálivky po dobu vegetace a tím provedeno zjednodušení realizace jednotlivých zálivek: • 12 zálivek ve vegetačním období o intenzitě 10 mm resp.20 mm realizovaných diskrétně tak, aby sumární zálivka u jednotlivých produktů odpovídala celkové zálivce produktu za celou dobu jeho vegetační periody – výpočet programem HAVAR • kontinuální kropení zahrádky po celou vegetační periodu jednotlivých zemědělských produktů se stejnou sumární zálivkou jako při předchozím diskrétním postupu

Tab.č.2: Další zjednodušení realizace jednotlivých zálivek: č. zálivky intenzita (mm) datum Julian. den brambory polorané listová zelenina jarní listová zelenina podzimní kořenová zelenina plodová zelenina ovoce

1 20

2 20

3 20

4 20

5 20

6 10

7 10

8 20

9 20

10 10

11 10

12 10

QTOT (mm)

2.5. 12.5. 22.5. 2.6.

1.6.

5.6. 10.7. 24.7. 7.8. 21.8. 4.9. 18.9.

122 -

132 ano

142 ano

153 ano

162 ano

176 ano

190 ano

205 -

219 -

233 -

247 -

261 -

100

ano

ano

ano

ano

ano

-

-

-

-

-

-

-

100

-

-

-

ano

ano

ano

ano

ano

ano

-

-

-

100

-

-

-

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

130

-

-

-

ano

ano

ano

ano

ano

ano

-

-

-

100

-

-

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

ano

150

Aktivity nejdůležitějších nuklidů v zálivkové vodě jsou zadány.v tab.č.3.

ÚJV Řež a.s.


Strana 53


Tab.č.3: nuklidy

T1/2

89

54 dní 28 r 1,0 r 8,0 dní 2,1 r 30 r 65 dní 35 dní 120 r 75000 r 5,2 r 72 dní 45 dní 2,9 r 292 dní 28 dní 14 dní 5570 r 212000 r 16000000 r 22000 r 24400 r 458 r

Sr Sr 106 Ru 131 I 134 Cs 137 Cs 95 Zr 95 Nb 63 Ni 59 Ni 60 Co 58 Co 59 Fe 55 Fe 54 Mn 51 Cr 32 P 14 C 99 Tc 129 I 94 Nb 239 Pu 241 Am celkem 90

rozpad po 350 letech An (Bq/l) 0,00E+00 8,29E-02 5,67E-104 0,00E+00 1,08E-44 1,35E+03 0,00E+00 0,00E+00 9,54E+04 3,69E+03 2,79E-15 0,00E+00 0,00E+00 3,54E-30 8,90E-127 0,00E+00 0,00E+00 4,50E+04 4,25E-03 1,65E+00 1,63E-01 2,62E+00 5,30E-01 1,45E+05

nuklid uvažován ano

ano

ano ano **)

ano ano ano ano **) ano ano **)

**) Není v databázi nuklidů HAVAR – zahrnut přibližně

3.3

Postup výpočtu

3.3.1 Případ použití ingesčního algoritmu kódu HAVAR Jednotlivou dílčí zálivku v čase tzi (i=1 až 12) považujeme za spad v čase tzi , přičemž aktivita nuklidu n usazená na povrchu (Bq/m2) má hodnotu: n

Ωn = QTOT * An

Zde A je měrná aktivita zálivkové vody odebírané z kontaminované studny (Bq/l). Ingesční model systému HAVAR počítá celkový roční příjem nuklidu n v důsledku konzumace produktu p pomocí vztahu ( 5.4) z [3] jako součin depozice v době spadu a integrálního normalizovaného příjmu aktivity Iεpn. Veličina Iεpn je počítána v programu HAVAR s přihlédnutím k dynamice růstu produktu p, jeho sklizni (vzhledem k předchozímu spadu, dob zdržení při zpracování a skladování (podrobně viz kapitola 5 v [3]).

ÚJV Řež a.s.


Strana 54


Z tohoto hlediska je třeba explicitně postulovat výpočet následujících hodnot: 1. Míra depozice nuklidů na listové části produktu – jde o frakci mezi listovou a kořenovou cestou, která pro daný den spadu (zálivky) tzi silně závisí na pokročilosti vegetační periody produktu reprezentované indexem LAI(tzi ) (leaf area index) – viz vztahy (5.8) a (5.12) v [3]. 2. Pro výpočet měrné normalizované aktivity v produktu p v důsledku listového transportu v okamžiku sklizně je třeba znát konstanty odstranění nuklidu z povrchu rostliny radioaktivním rozpadem λnr a povětrnostními vlivy λnw . Konstanta povětrnostního vlivu se bere ekvivalentní poločasu setrvání na listové části rostliny. 3. Pro výpočet měrné normalizované aktivity v produktu p v důsledku kořenového transportu v okamžiku sklizně je třeba znát konstanty odstranění nuklidu z kořenové zóny v důsledku radioaktivního rozpadu λnr , fixace radionuklidu v kořenové zóně λnf a v důsledku migrace nuklidu z kořenové zóny. Shora zmíněné konstanty převezmeme na základě úvah z [2]: Konstanta odstraňování povětrnostními vlivy λnw se bere ekvivalentní poločasu setrvání TB= 25 dní na listové části rostliny. Odpovídající λnw má tedy hodnotu ln2/TB (den-1)=2.77E-2

Fixace v kořenové zóně je důležitá pro nuklidy Cs a Sr. Jsou doporučeny hodnoty λnf =2.2E-4 (den-1) pro Cs a λnf =9.0E-5 (den-1) pro Sr. Poznámka: Migrace radionuklidu z kořenové zóny se vyjadřuje podle vztahu (5.13) z [2] jako:

λns= va /(L*(1+Kd*δ /Θ)) kde: va ....... rychlost prosakování vody do půdy (m/rok) Kd ...... distribuční koeficient (cm3/g) Θ ........ obsah vody v půdě (g/g) L......... hloubka kořenové zóny (m) δ ......... hustota půdy (kg/m3) Střední roční rychlost průsaku vody je brána 2m/rok. Střední obsah vody se odhaduje na 20%. Hloubka kořenové zóny je brána 0.25 m pro ornou půdu, 0.1 m pro pastviny. Hustota půdy se bere 1.4E3 kg/m3. Koeficienty Kd pro jednotlivé prvky uvádí tabulka č. 4.

Tab.č.4: Prvek Mn Sr Nb Zr Zn I

Kd (g/cm3) 70 100 400 1000 40 100

Prvek Te Ru Ce Ba Cs Pu

Kd (g/cm3) 100 1000 900 60 1000 1000

------------------------------- konec poznámky ---------

ÚJV Řež a.s.


Strana 55


Zatím bude uvažován zjednodušený model migrace radionuklidů v obdělávané půdě (30 cm orné vrstvy) podle PC CREAM: k11 = λns = 6.97E-3 (rok-1) = 1.91E-5 (d-1) (T1/2= 99 roků) Pozn.: V ENCONAN je migrace v půdě 4 % , tedy T1/2= 16,9 roku; λns = 1,12E-4 (d-1) Depozice radionuklidů na povrchu odpovídající určitému typu zálivky je dána následující tabulkou č.5.

Tab.č.5: Prvek 90

Sr Y (dcera) 137 Cs 63 Ni 59 Ni 14 C 99 Tc 129 I 94 Nb 239 Pu 241 Am 90

aktivita vody ve studni (Bq/l) 8,29E-02 8,29E-02 1,35E+03 9,54E+04 3,69E+03 4,50E+04 4,25E-03 1,65E+00 1,63E-01 2,62E+00 5,30E-01

depo při 10 mm záliv. (Bq/m2) 8,29E-01 8,29E-01 1,35E+04 9,54E+05 3,69E+04 4,50E+05 4,25E-02 1,65E+01 1,63E-00 2,62E+01 5,30E-00

depo při 20 mm záliv. (Bq/m2) 1.66E+00 1.66E+00 2,70E+04 1,91E+06 7,38E+04 9,00E+05 8,50E-02 2,30E+01 3,26E+00 5,24E+01 1,06E+01

3.3.2 Použití kódu NORMAL při nepřetržitém kropení po celou dobu vegetační periody Při realizaci dlouhodobé kontinuální zálivky po celou dobu vegetačních period vycházíme z faktu, že celý okolní ekosystém je jakoby dlouhodobě ponořen do prostředí modifikovaného kontinuálním jemným sprchováním, přičemž produkce potravinových produktů probíhá obvyklým způsobem. Do systému NORMAL je zabudován realističtější způsob umožňující modelovat již zmíněné kontinuální dlouhodobé ponoření v kontaminovaném prostředí. Předpoklady pro výpočet depozičního příkonu pro případ dlouhodobého kontinuálního sprchování: 1. Celková zálivka QTOT se realizuje rovnoměrně během celé vegetační periody. 2. Algoritmus v podprogramu SURO je upraven pro jednotkový depoziční příkon (Bq .m-2.s-1), proto je provedena modifikace původního depozičního příkonu přepočítávacím koeficientem pro jednotlivé produkty. depo

PRIKONhomog.(n,P) = An * QLMOD(P)

kde: QTOT(P) δTveg (P) 86400 An

QLMOD(P) = QTOT (P) / (δTveg (P) * 86400) - celková zálivka produktu P za dobu jeho vegetační periody (mm) - vegetační perioda produktu P (den) - přepočet dne na sekundy - objemová aktivita nuklidu n (Bq/l)

QLMOD(P) vyjadřuje rychlost depozice od celkové zálivky, homogenizovanou na celou vegetační periodu produktu P a vztahující se k jednotkové aktivitě 1 Bq/l. Tedy jednotkový

ÚJV Řež a.s.


Strana 56


příkon u každého produktu je přenásoben faktorem QLMOD(P), jehož hodnoty udává následující tabulka č.6.

Tab.č.6 : Parametry pro kontinuální dlouhodobou zálivku sloužící ke stanovení příslušného homogenizovaného depozičního příkonu počátek doba vegetace sklizně datum datum Julián.den Julián.den brambory 10.5. 15.7. polorané 130 199 listová 1.5. 15.6. zelenina 121 167 jarní listová 1.6. 30.9. zelenina 152 273 podzimní kořenová 1.5. 30.9. zelenina 121 273 plodová 1.5. 15.8. zelenina 121 215 ovoce 1.5. 30.9. 121 273 produkt

δTveg

QLMOD(P)

69

závlahy celkem QTOT (mm) *) 100

46

100

2,52E-5

121

100

9,57E-6

121

130

1,24E-5

94

100

1,23E-5

121

150

1,43E-5

(den)

(litr.s-1.m-2) 1,68E-5

*) celková zálivka za vegetační periodu, která se realizuje na základě kontinuálního jemného rozprašování po celou vegetační dobu produktu

3.4

Výsledky výpočtů

3.4.1 Diskrétní zálivka Po provedení nezbytných úprav v programu HAVAR pro přiblížení se uvažované situaci byla provedena série dvanácti výpočtů roční efektivní dávky od ingesce potravin pro každou z dvanácti jednotlivých zálivek podle tabulky č.2 a 5.

Tab.č.7: č. zálivky 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 celkem

ÚJV Řež a.s.

intenzita zálivky (mm) 20 20 20 20 20 10 10 20 20 10 10 10

efektivní dávka od ingesce (Sv) 1,91E-6 2,69E-5 1,55E-4 5,44E-4 9,22E-4 2,92E-4 3,79E-4 1,22E-3 1,90E-3 9,77E-6 1,03E-5 1,21E-5 5,18E-3


Strana 57


Roční efektivní dávka z požití zeleniny ze zahrádky zalévané vodou ze studny kontaminované radionuklidy podle výše uvedeného scénáře zálivky činí potom sumárně: cca 5,2 mSv

3.4.2 Kontinuální kropení nepřetržitě po celou dobu vegetační periody Výpočet byl proveden modifikovaným programem NORMAL Za účelem studie citlivosti k dalším parametrům bylo propočteno několik variant s rozlišením podle proměnných FROK a TING. Zde FROK značí zálivku v roce TROK od chvíle, kdy se kontaminovaná voda dostala do studny (konzervativně se předpokládá, že od této doby zůstává měrná aktivita ve vodě konstantní). Znamená to, že v roce FROK je stejný dominantní transport aktivity do rostliny listovou cestou, ale v kořenové zóně se uvažuje FROK násobná kumulace nuklidů s následujícím odpovídajícím zvýšeným kořenovým transportem izotopů do rostlin. TING proměnná specifikuje dobu, do které se počítá příjem aktivity (TING = 365 => počítá se do konce roku; TING = 500 => je uvažováno i dalších (500-365) dnů příštího roku s konzumací potravy z minulého roku – zhruba do začátku další vegetační periody). Roční efektivní dávka pro dospělé z požití zeleniny ze zahrádky kontinuálně kropené po dobu vegetace vodou z kontaminované studny činí: cca 6,3 mSv

3.5

Závěr

Oba způsoby výpočtu roční dávky z ingesce zeleniny zalévané vodou z kontaminované studny prokazují velmi dobrou vzájemnou shodu. Lze tedy říci, že dávka z ingesce bude menší než 10 mSv. Současně předkládané výsledky potvrdily adekvátnost ingesčních algoritmů pro případy havarijního jednorázového spadu (kód HAVAR) a kontinuálního ponoření živého ekosystému do kontaminovaného prostředí (nový přístup v kódu NORMAL). V průběhu prací na této zprávě provedla firma Vodokonzultace novou analýzu šíření radionuklidů spodními vodami pro realističtější méně konzervativní podmínky. Z těchto analýz vyplývá, že aktivity radionuklidů uváděné v tabulce č.5 budou minimálně o 4 řády menší. Na základě této změny lze konstatovat, že dávka z ingesce zeleniny zalévané vodou z kontaminované studny nepřevýší 1µSv.

ÚJV Řež a.s.


Strana 58


Reference [1]

Heinz Müller: Irrigation Modelling in the RODOS Food Chain Module. RODOS(WG3)-TN(97)

[2]

H. Müller, F. Gering, S. Hübner: Documentation of the Terrestrial Foodchain and Dose Module FDMT in RODOS PV3.01. RODOS(WG3)-TN(98)

[3]

HAVAR: Interaktivní programový systém pro hodnocení radiační zátěže obyvatelstva při havarijních únicích z jaderného zařízení do atmosféry. Část I : Metodika; Část II : Uživatelský manuál; Část III : Srovnávací analýza a studie sensitivity. Spolupráce EGP / PECHA, prosinec 1999.

[4] B. Jedlička: Analýza pohybu radionuklidů s podzemními vodami mimo areál JE Temelín, Vodokonzultace, Všenory, 2000. [5]

Pecha P., Pechova E.: A dynamic food-chain algorithm for estimation of migration of radionuclides through the living environment continuously influenced by the routine atmospheric discharges from nuclear power plants. IUAPPA – 4. mezinárodní konf. Environmental Impact Assessment EIA-PRAHA 2000 , 11.-14. září 2000, Praha. 8 stran.

ÚJV Řež a.s.


Strana 59

Referát z konference ECORAD 2001, Aix-en-Provence, Francie, 3.9. – 7.9.2001, Proceedings of the 8th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes, p. 444-450, NIMH, (Sofia 2002)

4

PREPARATION OF RADIOLOGICAL INPUTS FOR ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT OF ROUTINE NORMAL OPERATION OF NUCLEAR FACILITIES

PECHA P. (*)

(**)

(*)

, PECHOVA E. (**)

Institute of Information Theory and Automation, Academy of Sciences of the Czech Republic, Pod vodarenskou vezi 4, 182 08 Prague 8 ; E-mail: [email protected] ENERGOPROJEKT Prague; Vyskocilova 3/741, 140 21 Prague 4, Czech Rep.

Abstract. The paper describes the input data generation for EIA (Environmental Impact Assessment) procedure based on the latest US EPA methodology for case of radioactive discharges from nuclear facilities to the living environment. Previous concept of numerical dose factors (or dose coefficient) for estimation of radiation doses due to exposure to radionuclides is in the EPA model extended to the numerical risk coefficients which enable alternative estimation of risk to health from exposure to radionuclides. The main characteristics of radiological situation around the source of pollution are computed on the basis of profound analysis of radionuclides propagation in atmosphere, hydrosphere and their further food-chain transport. The risk assessment is then done such a product of the risk coefficients and the main characteristics. A special software tool was developed and is presented here enabling to distinguish between short-term acute exposure scenarios and chronic long-term processes resulting in constant concentration (e. g. annually averaged) of a radionuclide in a given environmental medium. Particular attention was dedicated to ingestion pathway where dynamic models for computation of the annual activity intakes were customised to the local Czech conditions. Two cases of onetime radioactive fallout in a certain Julian day of a year (accidental releases) and long-term continuous submersion of ecosystem into the contaminated environment (normal releases during routine nuclear power plant (NPP) operation) are described by two different ingestion algorithms.

4.1

Assessment of environmental exposure to radionuclides

Health consequences of radioactive releases into the living environment cover wide range of deterministic and stochastic effects. The principal stochastic somatic health effects are the increased incidence of cancers in the irradiated population. One of the most important issue resulting from the EIA (Environmental Impact Assessment) procedure is the cancer risk assessment. In a common practice the estimation of the cancer risk from activity intake and external exposure to emitted radiation is done according to ICRP 60 recommendation such a simple product of an estimated effective dose and so called nominal probability coefficients in Sv-1. The nominal values do not account for the inherent uncertainties and are based on the idealised adult population receiving a uniform dose over the whole body. Some other problems of the approach are pointed out by the ICRP itself. An alternative approach to the environmental impact assessment concentrated on the stochastic cancer risk of radioactive discharges is based on the latest US EPA (United States Environmental Protection Agency) methodology [1]. It provides the new sets of risk coefficients which take into account the age dependence of biological behaviour and then characterise more precisely the implications of age and gender dependencies of activity intake, metabolism, radiogenic risk and competing causes of death. For a given radionuclide and exposure mode the

ÚJV Řež a.s.


Strana 60


corresponding mortality risk coefficient estimates the risk of dying from cancer for an average person. The coefficients are related to the unit activity inhaled or ingested for internal exposure and to the unit time-integrated activity concentration in air or soil for external exposure. From the point of view of different scenarios, a risk coefficient r may be interpreted as a risk per unit exposure for a typical person exposed throughout life to a constant concentration of radionuclide in an environmental medium (chronic exposure), or as the average risk per unit exposure to members of a stationary population that experiences an acute exposure to the radionuclide in a certain environmental medium. The EPA methodology provides the risk coefficients estimating the risk of cancer from lowlevel exposure of radionuclides and presumes that the risk is directly proportional to intake or exposure according the linear no-threshold model (LNT). For a given exposure scenario the overall lifetime cancer risk R evoked by the driving quantities X , Y and activity intake I(X¦Y) are expressed as R = rex . X for external exposure and R = rin . I(X¦Y) for internal exposure . Then, for the assessment based on the US EPA methodology it is necessary to find detailed spatial activity distribution of the main driving variables X, Y and I(X¦Y) around the source of pollution. Two driving variables X express the time integrated activity concentrations of nuclide n , specifically TICnair in the near-ground layer of the air [Bq.s.m-3] and TICngr on the ground surface [Bq.s.m-2]. Two main variables Y express either specific activity deposition on the ground Ωngr just after the plume passage over the terrain [Bq.m-2] for acute scenario or annually averaged long term value of specific activity deposition rate Dratengr [Bq.m-2.s-1]. Specifically, for the internal activity intake is used the notation: •

Iinh(TICnair) - internal activity intake into the human body in dependance on age group due to inhalation (in Bq per integration time)

•

Iing(Ωngr ) , Iing(Dratengr) - internal activity intake into due to ingestion of contaminated food either for acute or chronic scenarios (in Bq per duration of consumption); in dependence on age group and the Julian day of fallout (acute)

The current distribution of the risk probabilities around a certain nuclear facility is then defined as a product of the risk coefficients from [1] and the corresponding values of spatial activity distribution generated by program codes HAVAR [6] and NORMAL [4] for cases of the accidental or routine normal operation scenarios. The generation procedure is briefly mentioned in the following text.

4.2

Transport of radioactive discharges in atmosphere

Ones the radioactive material is released from venting stacks, containment or building roofs, the admixtures are incorporated in the plume and drifted in the downwind direction. The polluted plume expands horizontally and vertically due to turbulent diffusion in the atmosphere. The radionuclides are bound in the plume in a certain physical-chemical forms (aerosols, elemental form, organically bound) and during the dispersion are removed from the plume due to several removal mechanisms. The process results in the plume depletion, mainly due to: •

radioactive decay - daughter build-up have to be taken into account for activity in air during the plume travel and for deposited activity during the period of its persistence on the ground • dry deposition - gravitational setting and deposition due to contact of the contaminated plume with the ground, vegetation or urban structures

ÚJV Řež a.s.


Strana 61


• wet deposition – removal by rainout (precipitation formation process inside of the plume) or by washout (interaction between falling drops and admixtures)

Atmospheric dispersion of airborne nuclides is determined by mechanisms of advection and diffusion transport. The advection model provides wind field characteristics. The diffusion processes in the planetary boundary layer are initiated by turbulent motion of atmosphere and cause the spread of admixtures vertically and peripherally to the transport direction. Segmented Gaussian straight-line diffusion model is used here. Diffusion categories according to PasquillGifford notation enable to distinguish various turbulent and thermal states of atmosphere. Within wind field and dispersion calculations many other factors have to be taken into account such thermal structure of the atmosphere, surface roughness and other land cover characteristics, orography of the terrain, reflection from the ground and top of the mixing layer or inversion layers, the effect of initial plume rise due to vertical momentum and buoyancy, recirculation in the wake region of the near standing buildings. Diffusion parameters σy (x) and σz (x) and their dependence on downwind direction x , stability category, surface roughness and effective release height are taken into account for both urban and rural areas. These effects are usually expressed by semi-empirical formulas derived from experimental results. Nevertheless it includes a certain degree of uncertainties. That is why the several alternative models are available in NORMAL or HAVAR products which enable user to analyse the problem from different points of view. A special attention has been dedicated in [9] to the categorisation of land use types with respect to its local effect on dry deposition velocity and surface roughness which led to an improvement of source depletion model used within the Gaussian solution. The dispersion problem is solved on the polar grid with 16 angular sectors of windrose and 35 radial distances up to 100 km from the source. Let us consider one real situation with category of atmospheric stability j , when wind blows in direction of k of windrose with speed from wind category m . Moreover, atmospheric precipitation occurs with intensity from category s, inversion situation occurs with inversion height from category g (s = 1, g = 1 => no precipitation, no inversion occur ). The spatial and time (t) distribution of the activity concentration Ckn (x,y,z,t; j,m,s,g) of radionuclide n in air is given by the step-wise Gaussian straight-line solution. Coordinates x , y and z denote downwind, peripheral and vertical directions. Corresponding nearground variable Ckn (x,z=0,t; j,m,s,g) is interpreted as maximum under the plume axis (in windrose direction k ) for accidental scenarios and as averaged within the angular sector k for normal routine releases. For case of long-term normal operation with routine releases the calculations are repeated for all possible values of the indexes j,m,s,g and the resulting mean annual values are computed by weighting the particular values by annual weather statistics QW(k,j,m,s,g) given by the National Meteorological Service. The final annual mean activity concentration MCkn (x,z=0) of radionuclide n in the direction k (averaged within sector k, e.g. in peripheral dir.) and radial distance x from the source is schematically expressed as: MC kn ( x, z = 0) =

∑∑∑∑ ( j)

ÚJV Řež a.s.

( m)

(s)

C kn ( x, z = 0; j , m, s, g ) ⋅ QW (k, j, m, s, g)

(1)

(g)


Strana 62


4.3

Deposition of activity on the ground

Due to dry and wet removal processes of admixtures from the plume the radionuclides are deposited on the ground. Time dependency of deposited activity Ωngr(t;x,y) is found from the activity balance equation where the radioactive decay and removal of the nuclide from the surface (e.g. migration, run-off mechanisms) mean negative terms and contribution from the parent nuclides and from the activity deposition rate from fallout and washout represent the sources. The key value of the mean deposition rate [Bq.m-2.s-1] for case of normal long-term routine releases Dratengr is now equivalent to the source term: _ _ n . n _ n  (2) D rate grn (t ; x) = A ⋅  F k (t ; x) + W k (t ; x)    ⋅ n

_ n

_ n

where A , F k (t ; x), W k (t ; x) denote release rate of nuclide n from the source [Bq.s-1] (homogenized during year) and long-term (annually averaged, mean within sector k) fallout and washout coefficients (both are calculated similarly to eq. (1) - details in [4]). The scheme (2) with peripheral dependency y holds true also for the case of accidental releases described by segmented Gaussian plume model, where within one segment the release rate An is assumed to be constant and the quantities F and W are substituted by their short-term values [6]. Detail knowledge of the deposition rate enables further calculation of activity depletion from the plume and detailed time dependency of the activity deposited on the ground both for chronic and acute scenarios. Such an example is given on fig. 1 the 2-D plot of annual mean values of deposited activity of radionuclide Cs137 on the ground. Prevalent annual wind directions resulted from the annual weather statistics can be recognized from here. Two isolines (4e-05 - violet color originally; 2e-05 - yellow orig.; in [Bq.m-2] ) of the annual values of deposited activity of Cs137 are related to the total annual release of Cs137= 5.97e+5 Bq/year (from obligatory validation task no. 2 defined by the Czech Accreditation Board for the codes used in the field nuclear safety including national code NORMAL). The results are displayed over a real map background of the locality of NPP Dukovany. The picture was generated on the screen by the interactive presentation module of the system NORMAL.

ÚJV Řež a.s.


Strana 63


4.4

Inputs for the Internal exposure assessment due to activity inhaled and ingested

4.4.1

Internal intake of activity due to inhalation pathway

The inhaled activity Iinh(TICnair) of nuclide n during a certain time T is computed as a product of breathing rate and the value of integrated (during the T period) near-ground activity concentration of n in air. The breathing rates have to be distinguished according to age groups. The TICnair values are generated in dependency on the release scenario as: • For accidental (acute) scenarios - on the basis of time integration of variable Ckn (x,y,z=0,t; j,m,s,g) • For chronic scenarios (e.g. routine releases during normal NPP operation) – the annually averaged values of MCkn (x,z=0) from eq. (1) are multiplied by the selected time interval T.

4.4.2

Internal intake of activity due to ingestion pathway

The food chain transport of radionuclides is treated again in relation to the exposure scenarios. Two different approaches have been developed for: •

Short-term accidental releases – the acute exposure due to internal activity intake caused by consumption of contaminated foodstuffs Iing(Ωngr ) is estimated on the basis of initial spatial distribution of activity deposited on the ground just after the radioactive plume pass the terrain in a certain Julian day of fallout in a year. The corresponding algorithm described in

ÚJV Řež a.s.


Strana 64


[6] come out from the model ENCONAN [7] (simplified ECOSYS methodology) where the first attempt to adjust it for the Czech local conditions is done. Sensitivity of the annual activity intake dependence on Julian day of radioactive fallout with regard to vegetation periods of agricultural products was analysed in [6]. •

Chronic long-term releases - During normal NPP operation the ecosystem surrounding the NPP is assumed to be continuously submerged into the contaminated environment where customary agricultural practices are applied. Unlike to the short-term release the detailed modelling of continuous activity deposition process comes out from the activity deposition rate distribution expressed by eq. (2). In addition, the transport of tritium and carbon-14 is assumed to be driven by the photosynthesis process and then dependent on the MCkn values of concentration from eq. (1).

The new food-chain transport model for the latter case of long-term releases is introduced in [4,5] and enables more precise generation of annual activity intake. The dynamic model is adopted for the average Czech conditions taking into account local consumption habits (dependence on season and age), agricultural production scheme, average agro-climatic conditions and phenologic characteristics of the plants, feeding diets of animals, time delays during processing, transport and storage of foodstuffs and feedstuffs etc. The balance equation of the activity continuously deposited on the leaves and ground assumes source term expressed by the deposition rate according to (2) and two different mechanisms of nuclides uptake into edible parts of plants are modelled: -

Foliar uptake of radionuclides: In the process of the continuous deposition on leaves the initial deposited activity is decreased due to weathering effects (wind, rain), radioactive decay and tissue ageing (growth dilution effect). Furthermore, the fraction of activity translocated to other parts of the plant should be taken into account. The analysis must distinguish between plants which are used totally (e.g. leafy vegetables, grass) and plant of which only a special part is used (cereals, potatoes). Translocation from leaves to the edible parts of the plant has to be accepted. This process is strongly dependent on the physiological behaviour of the isotope considered.

-

Root uptake of radionuclides: In general, the root uptake of activity is calculated from the concentration of activity in the soil using equilibrium transfer factors which give the ratio of activity concentration in plants (fresh or dry weight) to soil (dry soil). Cumulation of ground activity during years is accepted.

Total time integrated intake of activity (during time period t , normalised to the unit deposition rate of nuclide n ) for age category a due to both direct consumption of edible parts of plants and consumption of contaminated animal products is schematically written as a, n (t ) = ∑ Iε la, n (t ) + ∑ Iε TOT (l )

(b )

{

a, n ∑ Iε p, b (t )

}

(3)

( p)

Here l denotes the plant products, b means the animal products (milk, meat, eggs). From the products b are produced various foodstuffs p(b) (for example from the milk are produced the foodstuffs p : fresh milk, cream, cheese, milk dry, milk condensed, curd, others – with various specific time delays for consumption). The Czech local age-dependent consumption basket and local dynamic parameters are implicitly included. For t=1 year the terms on the right side of (3) represent the total annual activity intake (normalised to the unit deposition rate) from the direct consumption and from consumption of animal products. Resulting intake Iing(Dratengr) is found by multiplying the values from (3) by real distribution of Dratengr . In the following table 1 are

ÚJV Řež a.s.


Strana 65


included results for adult category for several isotopes from a given spectrum of annual releases of nuclides predicted for routine operation of NPP Temelin. Tab. 1: Normalised annual activity intake of isotopes due to ingestion pathway – adults (related to the local Czech dynamic parameters and consumption basket) Year after start of NPP operation in the 1st year st

in the 31 year (*)

radionuclide ...... H-3(*)

C-14(*)

Co-60

Ni-63

I-131

Cs-134

Cs-137

0.12E+5

0.22E+6

0.19E+9

0.18E+9

0.51E+7

0.25E+9

0.29E+9

....

0.12E+5

0.22E+6

0.26E+9

0.62E+9

0.51E+7

0.27E+9

0.36E+9

....

.… normalised to unit near-ground act. concentr. in air [m3]; other nuclides: normalised to unit deposition rate [m2.s]

4.5

Concluding remarks

Extensive comparative studies were done with the COSYMA [6] and PC CREAM [4] results (partially with a certain RODOS runs) for the main driving variables X,Y, I(X¦Y) . Furthermore, the flexible new ingestion algorithm was used for analysis of other important effects, such as: - Estimation of various feeding practices: A certain hypothetical scenario for the 3 cuts of forage and corresponding feeding rates for dairy cows and cattle in fattening was introduced. The combination of indoor fattening in a stable and continuous pasture of the fresh grass can be studied. - Effects of seasonal consumption: More realistic seasonal scenarios can be treated in consumption scheme of a certain products. Considerable differences were found for some nuclides (e.g. I131) in relation with the average annual consumption. - With small modification the new ingestion algorithm can be adopted for the estimation of irrigation of plants by contaminated water where the discrete watering is substituted by the equivalent continuous spraying during the whole vegetation period [4] As for the future prospects of development the three main topics seem to be in the centre of interest when proceed from estimation of conservative potential exposure assessment to the more realistic expected magnitudes: • •

•

Adoption of more realistic ingestion scheme instead of the “local production-local consumption” one. The equilibrium transfer factor concept should be substituted by realistic compartment metabolic models. Introduction of multi-regional concept, when the whole territory is split into a certain number of so called radioecological zones according to differences in climate, phenological characteristics, agricultural production and feeding regimes, consumption habits, soil types (strongly influencing soil to plans transfer factors) etc. The first attempt insist in the utilisation of multi-criterion concept for the new regionalization of the Czech Republic from the point of view of global criterion of “favourable vegetation conditions” [10]. Model parameters improvement, which includes data actualisation and reconstruction of various items on fine spatial grid (site specific data, soil type, land use, elevations, agricultural production, population, more detailed meteorological statistics etc.) related to the local-specific conditions.

ÚJV Řež a.s.


Strana 66


References 1. K. F. Eckerman, R. W. Leggett, C. B. Nelson at al., ORNL EPA 402-R-99-001, FGR No. 13 (1999) 2. J. R. Simmonds, G. Lawson, A. Mayall, in EUR 15760 EN - PC CREAM code, (1995). 3. J. Brown, J. A. Jones, J. Ehrhardt at al., in EUR 16240 EN (NRPB-SR280) - PC COSYMA code (1995). 4. E. Pechova, P. Pecha, NORMAL code - in Tech. rep. EGP Prague, EGP 4104-6-980030 (1999). 5. P. Pecha, E. Pechova, in Proceedings of the 4th Internal. Conf. on Environmental Impact Assessment – EIA - PRAGUE 2000, 11.-14. Sept. 2000, Prague, p. 146. 6. P. Pecha, E. Pechova, HAVAR code - in Tech. rep. EGP Prague, EGP 4104-6-990010 (1999). 7. V. Kliment, Nuclear Energy 38, No. 3, p. 177 (1992). 8. P. Pecha, P. Nedoma, E. Pechova, in Proceedings of the 6-th Int. Conf. on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Rouen, 1999, p.207. 9. P. Pecha, P. Kuca, E. Pechova, in Proceedings of the 7-th Int. Conf. on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Belgirate, 2001, p.489. 10. D. Moravec, J, Votypka, in Climatic Regionalisation of the Czech Republic. Charles Univ. Publishing, Prague, 1998, ISBN 80-7184-417-9. 11. P. Pecha, P. Kuca, P. Nedoma at al., in FDMT Customisation for the Czech Republic. RODOS(WG3)-TN(98)-14 - final version 1999.

ÚJV Řež a.s.


Strana 67

Proceedings of the 8th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes, p. 444-450, NIMH, (Sofia 2002) , Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Puroses /8./, (Sofia, BG, 14. - 17.10.2002) (2002)

5

Application of Multi-Pathway Transport Model for Regulation of Normal Atmospheric Radioactive Discharges from Nuclear Facilities Petr Pecha1 , Emilie Pechova2 1 Institute of Information Theory and Automation, Prague, Czech Rep., [email protected] 2 ENERGOPROJEKT Prague, Czech Rep., [email protected]

INTRODUCTION Radiological impact of routine radioactive atmospheric releases on population has to be minimised and rigorous evidence of the compliance with governmental limits and regulations has to be brought. The functional relationship is modelled between the annual routine releases of radionuclides to atmosphere from nuclear power plant (NPP) and corresponding irradiation of a person from critical group of inhabitants. All specific features of activity transport have to be taken into account starting from the same beginning of incorporation of airborne admixtures into the plume, their dispersion and depletion from the plume due to various removal mechanisms. Further movement over the terrain according to the current wind field results to the propagation of radioactivity into the living environment. Because of long-term character of the releases the annual weather statistics is used for averaging the particular atmospheric situations. Consecutive determination of the expected annual values provides for estimation of resulting irradiation burden. The main expected annual values are represented by resulting spatial distributions of the activity concentration of radionuclides in the air, their deposition on the ground due to dry and wet deposition processes and activity deposition rates. The values implicitly incorporate effects of all parameters entering into the previous atmospheric modelling (spatial distribution of the surface type and elevation profile, selected formulas for determination of dispersion parameters and vertical wind profile, site-specific characteristics of the release including the release height, initial plume rise, near-standing building effects and long-term site-specific weather statistics, etc.) - see more detailed description in Pechova, E. (1999), Pecha, P.(1999). On the basis of the main expected annual values the further multi-pathway activity transport in direction to the human body is modelled. Finally, the external and internal irradiation expressed in terms of annual doses due to pathways of cloudshine, groundshine, inhalation (including resuspension) and ingestion of contaminated foodstaffs are determined. Significant contribution to the total doses is caused by the ingestion pathway. The new improved dynamic algorithm of the NORMAL code accepts the real situation of the ecosystem being submerged into the continuously contaminated environment where the customary agricultural practices are applied - Pecha, P. (2000). Instead of deposited activity on the surface the new driving variable of instantaneous activity deposition rate is introduced. It enables more precise modelling of the time dependency of the activity deposition on soil and plants due to the vegetation periods. As a result of radionuclide transport analysis around the source of pollution a set of site-specific conversion coefficients in Sievert/Becquerel is provided for each nuclide which represents the effect of normalised annual release of 1 Bq/year. Then, the quick estimation of the real annual dose can be found by multiplying the real annual activity release by the conversion coefficients. A certain trend can be introduced for time-dependence of the deposition rate during the year and then an optimisation of the annual discharges distribution can be modelled. Specifically, the effect of shift in the long-term maintenance shutdown with regards to vegetation periods on the averted dose due to ingestion is quantified. ÚJV Řež a.s.


Strana 68


PROGRESS IN ATMOSPHERIC DISPERSION MODELLING The methodology used for atmospheric dispersion modelling for both normal and accidental releases of radionuclides is described in Pecha, P. (1999), where a choice of proper atmospheric dispersion model for the particular cases is discussed. For short-term accidental scenarios the segmented Gaussian plume model (and more precise algorithm ATSTEP for hybrid plume –puff model originally developed for the RODOS product) is adopted for purpose of taking into account dynamics of the release and changes in current weather situation (step-wise approach). As for normal routine operation the procedure for determination of the time-averaged annual values (spatial distribution of near-ground activity concentration in air, activity deposited on the ground and averaged deposition rate up to 100 km from the source of pollution) is based on procedure of weighting the real particular situations (described by a certain atmospheric stability category, wind speed and direction, precipitation intensity, occurrence of inversion situation) by the annual weather statistics. For such averaging procedure the Gaussian straight-line solution is generally applicable and justified. Let us notice that several options for dispersion calculations are offered (semiempirical dispersion formulas for rough or smooth terrain, box-model homogenisation) for purposes of uncertainties analysis or "worst case” scenario studies. The further development has established close connection of inputs with the existing external fine gridded geographical data. The newly developed data preprocessor transforms for each NPP site the detailed available spatial information related to elevation, roughness and land use type (in absolute geographical coordinates) to the required calculating polar grid with variable cells (relatively to the NPP position). For example the more detailed information relating to the land use (5 categories: water, grass, agricultural, forest, urban) enables to generate the occurrence (%) of each category and then to calculate the mean weighted value of the dry deposition velocity vg on each polar cell (on the basis of the maximum vg for fully developed plant canopy recommended in the RODOS product for each physical-chemical form of the radionuclide – aerosol, elemental, organic, noble gas – see Kuca, P. (2001) ). For each polar grid cell (I,K), radial distance interval I, windrose direction K , the value of the long-term coefficient of dry deposition is expressed as sum of partial dry depositions weighted by the annual weather statistics. For each partial situation characterised by the Pasquill-Gifford weather category j, wind direction K and wind velocity category m, the corresponding partial plume depletion correction factor, which represents the total activity depletion due to dry deposition from the source up to the radial distance xI+1, is expressed as: n dry

F

xi +1 i=I    exp(− Hef 2 ( j ) / 2 ⋅ σ z2, j ( K , i ) ) 2 1 n ( K , I , j , m) = exp − ⋅ K , j , m ⋅ ∑ v g ( K , i ) ⋅ ∫ ⋅ dx  π u0 σ z , j ( K , i) i =1    xi 

  (1) 

Hef is effective plume axis height, u0 is reference wind speed at measurement height 10 m, σz is vertical diffusion coefficient at position (K,i) expressed by Karlsruhe-Jőlich exponential set. This represents an improvement in comparison with the former access when vgn was assumed to be constant in all radial distances in a certain windrose direction. The similar procedure has been implemented for case of accidental scenarios and then both algorithms are consistent and its meaning increases for rough terrain with extensive forest areas. It is just case of the NPP Temelin, for which generated spatial distribution of conversion factors Keff,tot is displayed in the form of isopleths on Figure 1. Let us notice, that the factors K are strictly assigned to the NNP site of interest and has clear physical meaning as annual effective dose normalised to the unit annual release 1 Bq/year of nuclide I131 due to corresponding external annual irradiation (cloudshine , groundshine) and internal annual activity intake (inhalation, ingestion). Doses from internal activity intake mean the 50-years (adults) or 70-years (children) committed doses. The ÚJV Řež a.s.


Strana 69


results enable quick estimation of the real annual doses by multiplying the real annual activity release by the conversion coefficients and then represent useful tool for national regulatory bodies. The conversion coefficients are generated also for other nuclides, different critical age categories or various other endpoint values (equivalent doses, for individual pathways). Different types of quantities (normalised annual values of the near-ground activity concentration in the air, normalised annual deposition rates) were calculated and delivered to successive environmental impact assessment (EIA) analysis for NPP Temelin – see Pecha, P. (2001).

Figure 1.: Spatial distribution of factor Keff,tot (Sv/Bq) for conversion of normalised annual release 1 Bq/year of the nuclide I131 to the corresponding annual effective dose (Sv/year) for age category of adults; vicinity of NPP Temelin; multi-pathway transport included (cloudshine, groundshine, inhalation + inhal. from wind-driven resuspension, ingestion)

DYNAMIC FOOD-CHAIN MODELLING On the basis of current knowledge from early 90’s (mainly based on the European ECOSYS code) the local dynamic model ENCONAN (author V. Kliment) for transport of radionuclides through food chains was developed and adopted for average Czech conditions taking into account local consumption habits (dependence on season and age), agricultural production scheme, average agro-climatic conditions and phenologic characteristics of the plants, feeding diets of animals, time delays during processing, transport and storage of foodstuffs and feedstuffs etc. The model was originally developed for incidental radioactive fallout in a certain Julian day of a year. For normal operation of NPP an approach of equivalent number of discrete radioactive fallouts is usually used. The approach was revised and an attempt for more detailed modelling for case of long-termed continuous routine releases is presented in Pecha, P. (2000). ÚJV Řež a.s.


Strana 70


The ecosystem surrounding the NPP is assumed to be continuously submerged into the contaminated environment where customary agricultural practices are applied. Root and foliar uptakes of activity into plants are modelled day by day and contamination of foodstuffs and feedstuffs is predicted on the basis of equilibrium soil-plant transfer factors and equilibrium transfer factors from feedstuffs into animal products. Annual activity intakes are estimated for both direct consumption of plant products and consumption of contaminated animal products. Conservative ingestion scheme of “local production-local consumption” is still used (products produced at place x,y are here also consumed). For more details we refer to Pecha, P. 2000 where specific features of foliar and root transport of nuclides into the plants are analysed (weathering effects, leaf area indexes during vegetation periods, growth dilution, translocation to edible parts of plants, nuclide mobility etc.). Let us mention only the latest extensions being developed for purposes of more detailed optimum regulation of annual radioactive discharges. It relates mainly to possibility to accept a certain trend in time dependence of release intensity during a year instead of homogenous release. In the following text the specific activities are normalised to the homogenous unit deposition rate 1 Bq/(s.m2). As for foliar transport, the specific activity εnl of nuclide n [m2.s.kg-1] at time t, after harvest (normalised to unit deposition rate) that was cumulated in 1 kg of the plant l during the whole vegetation period < tlveg ; tlhar > is expressed as l ε ln (t har + t,) =

[

1 ti =thar n l l ⋅ ∑ SPi ⋅ R (ti ) ⋅ Z l (ti ) ⋅ exp − (λ w + λn ) ⋅ (t har − ti ) Vcl ti =tveg

]

⋅ exp(−λn ⋅ t , )

(2)

Vc l ….. yield of fresh product l at harvest time [kg.m-2] n ….. coefficient for total daily deposition at day ti ; for unit dep. rate SP = 86 400 [s] SPi Rl(ti) ….. interception factor – fraction of deposition onto plant l in day ti; ti∈< tlveg ; tlhar>; in dependence on the stage of development of plant canopy; l Z (ti) ….. simple correction factor (empirical formulas) for approximation of the case of translocation of activity from leaves to other considered (edible) parts of the plant in dependence on the vegetation phases; λw …... loss activity rate due to weathering [d-1] – a value equivalent to half-life of 25 days is here assumed; n λ ….. radioactive decay rate [d-1]

The similar detailed modelling is done for root uptake of radionuclides into plants when activity deposition on the ground takes into account also contribution from previous M years of NPP operation. Specific deposition Ωln(M; tharl) in (s) of radionuclide n during vegetation period up to harvest of plant l (normalised to the continuous unit deposition rate) represents resulting activity deposition on the ground at harvest time tharl. Furthermore, when using the idea of equilibrium transfer factors, then the specific activity Rεnl of nuclide n [m2.s.kg-1] (normalised to unit deposition rate) cumulated in 1 kg of the plant l during the whole vegetation period due to root transport has form R

l l ε ln ( M ; t harl ) = Ω ln ( M ; t har ) ⋅ BVl n / PH l

(3)

BVln .... soil to plant transfer factor of nuclide n for plant type l [Bq.kg-1plant / Bq.kg-1soil]; PHl .... effective root zone (surface weight of contaminated soil) in [kg/m2] - depends on ploughing practices (depth of 0.25 m and 0.1 m are assumed for arable soil or pasture soil, respectively; different values are applied for different cuts of forage);

ÚJV Řež a.s.


Strana 71


Modelling of the total activity intake into human body due to ingestion accepts all dynamics parameters of the food chain specific features associated with mechanisms of direct consumption of plants products and consumption of contaminated animal products. Comment on the specific transport of isotopes H-3 and C-14: The transfer of tritium and carbon14 between atmosphere and terrestrial environment is more complex and different from the previous scheme. Its simplified evaluation is based on assumption that living environment components come into rapid equilibrium with the C-14 or H-3 in the atmosphere. For plants the important role plays foliar uptake during the photosynthesis process. According to the US NRC Reg. Guide 1.109 the concentration of the isotope X in vegetation (X=C-14, H-3) is calculated by assuming that there is known its equilibrium ratio fX to the natural component. Concentrations of the nucleus in the plant l is in relation to the corresponding value in the near-ground layer of air derived from the annual near-ground activity concentration of X. In the model are used recommended values fC-14=1.0 and FH-3=0.5.

ONE SPECIAL APPLICATION FOR REGULATORY PURPOSES Following our intentions in the ingestion pathway analysis, the new access enables to introduce a certain time dependence for daily deposition coefficient in the form SPin = 86 400 * RATE(ti), where the RATE(ti) is relative deviation from unit homogenous deposition rate 1 Bq/(s.m2). Let us introduce a scenario of the planned reactor maintenance shutdown during a period of 40 days and try to find optimum decision of its realisation in order to minimise the irradiation of population. The “40 days shutdown window” is shifted within a year and corresponding sensitivity on changes of conversion factors (or normalised doses) is calculated. For ti inside the window we assume RATE(ti)=0, otherwise RATE(ti)=1. As for ingestion pathway, the largest decrease occurs for shutdown period covering July. The results for nuclide Cs-137 is displayed on Figure 2. The shaded area can be interpreted as averted annual normalised dose related to the annual internal intake of Cs-137 due to activity release 1 Bq/year of Cs-137. Multiplying the values by actual annual Cs-137 activity release, the real annual averted dose is determined. Let us notice significant angular variability introduced by real spatial distribution of the surface characteristics which is displayed on Figure 3. The angular distribution of the conversion coefficient Keff without and with shutdown maintenance period is demonstrated in the polar image.

ÚJV Řež a.s.


Strana 72

Proceedings of the 8th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes, p. 444-450, NIMH, (Sofia 2002) , Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Puroses /8./, (Sofia, BG, 14. - 17.10.2002) (2002) 1,0E-17

Keff,ing (Sv/Bq)

Keff,ing (Sv/Bq) Keff,ing (Sv/Bq) 40 d

1,0E-18

AVERTED INGESTION DOSE

1,0E-19 0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

distance from source (m)

Figure 2.: Radial distribution of factors for conversion of normalised annual release 1 Bq/year of the nuclide Cs-137 to the corresponding annual effective dose (Sv/year) from ingestion pathway for age category of adults; in North-East direction of windrose of NPP Temelin; Keff,ing (Sv/Bq): uninterrupted annual reactor operation; Keff,ing –40d : 40 days regular maintenance shutdown in the period June 25 ÷ Aug. 5 (fully developed vegetation).

Figure 3.: Angular distribution (at radial distance 2,3 km from the source of NPP Temelin) of factors for conversion of normalised annual release 1 Bq/year of the nuclide Cs-137 to the corresponding annual effective dose (Sv/year) from all pathways (cloudshine, groundshine, inhalation, ingestion) for age category of children 1-2 years; Keff,tot (Sv/Bq): uninterrupted annual reactor operation; Keff,tot–40d: 40 days regular maintenance reactor shutdown in the period June 25 ÷ Aug. 5 (fully developed vegetation canopy) ÚJV Řež a.s.


Strana 73


COMMENT ON RESULTS The described model chain follows the propagation of airborn nuclides on their passage through the living environment in direction to human body. It provides tool for generation of radiological inputs for further EIA analysis. Another application of the results described here can be used for regulatory purposes for optimum schedule of regular reactor maintenance shutdown. The calculations have demonstrated obvious fact, that doses from cloudshine, groundshine and inhalation practically don't depend on season of the year. The annual doses are then decreased proportionally to the reduction of the annual NPP operation. On the other hand the considerable seasonal effect of the shutdown was found for doses from the ingestion pathway as is documented on the previous figures and the following Table 1. The results have been generated for the local food-chain model customised on the average Czech conditions which consists of the following basic plants (beginning of growth and mean harvest dates are in parenthesis): leafy vegetables - spring ( 1.5.÷15.6. ), leafy vegetables - autumn ( 1.6.÷30.9. ), root vegetables ( 1.5.÷30.9. ), fruit vegetables ( 1.5.÷31.7. ), cereals - wheat ( 20.4.÷31.7. ), potatoes ( 10.5.÷30.9. ), fruit (only root transport) ( 1.5.÷30.9. ), barley spring ( 20.4.÷31.7. ), maize (sillage) ( 1.6.÷20.9. ), sugar beet ( 10.5.÷20.10. ), forage 1st cut (15.4.÷10.6.), forage 2nd cut (11.6.÷31.7.), forage 3rd cut (1.8.÷15.10.)

The animal products include: milk (fresh, dry + condensed, cream, cheese, curd + others), meat (beef, pork, poultry), eggs. The corresponding basic dynamical parameters for feeding scenarios and feeding diets were collected, but all should be brought up to date in order to reflect the latest changes in agricultural production practices.

Table 1.: Influence of shutdown period on factors for conversion of annual release 1 Bq/year to the total annual effective dose (Sv/Bq) - partial results for ingestion pathway are in parenthesis. The values belong to one point at NE angular dir. and radial distance 5,3 km. 40 days maintenance Annual normalised effective dose (factor Keff ) for nuclides: shutdown interval: H-3(f) C-14(f) Kr-88(n) I-131(e) Cs-137(a) 25.2.-5.4. (March) 1.13E-21 6.61E-20 2.94E-21 1.22E-18 3.16E-18 (7.33E-23) (4.26E-20) (0.0) (1.04E-18) (2.63E-18) 25.5.-5.7. (June) 1.12E-21 6.03E-20 2.94E-21 1.10E-18 2.25E-18 (6.38E-23) (3.68E-20) (0.0) (9.22E-19) (1.72E-18) 25.6.-5.8. (July) 1.10E-21 5.04E-20 2.94E-21 9.12E-19 1.50E-18 (4.63E-23) (2.70E-20) (0.0) (7.32E-19) (9.68E-19) no - uninterrupted whole 1.21E-21 6.90E-20 3.30E-21 1.24E-18 3.23E-18 year operation (7.33E-23) (4.26E-20) (0.0) (1.04E-18) (2.63E-18) % of pathway -cloudshine, 0; 0; 94.0; 0; 0; 38.3; 100; 0; 0; 0 0.1; 9.6; 0.1; 13.4; 6.0 61.7 6.5; 83.8 3.7; 82.8 groundshine, inhal.,ingest. (n)

....noble gas;

(e)

....elemental iodine;

(a)

....aerosol form; (f)....only foliar photosynth. uptake

The reason of the negligible effect of realisation of shutdown on March is connected with the fact of dominant effect of foliar activity uptake in comparison with the root uptake. Moreover the presented calculations relate to the first year of NPP operation when deposition on the ground for long-term nuclides is low. The maximum decrease in the ingestion dose for the 40 days shutdown occurs for period of fully developed vegetation canopy (July in Table 1). The scenario generates significant averted ingestion doses an then decreases the irradiation burden of population.

ÚJV Řež a.s.


Strana 74


REFERENCES Simmonds J.R., Lawson G., Mayall A., 1995: Methodology for assessing the radiological consequences of routine releases of radionuclides to the environment. EUR 15760 EN. Pechova E., Pecha P., 1999: Code NORMAL for radiological impact assessment of NPP normal routine operation on inhabitants. Joint report of IITA Prague (sign. S4-901) and ENERGOPROJEKT Prague (No. EGP 4104-6-990021) Pecha P., Nedoma P., Pechova E., 1999: Modelling of radionuclides transport due to atmospheric releases used in the various stages of nuclear power plant design. In: Proceedings of the Sixth International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Université de Rouen, Rouen 1999 Pecha P., Pechova E., 2000: A dynamic food-chain algorithm for estimation of migration of radionuclides through the living environment continuously influenced by the routine atmospheric discharges from nuclear power plants. IUAPPA – 4th Int. conf. Environmental Impact Assessment EIA-PRAHA 2000 , 11.-14. Sept. 2000, Prague. Kuca P., Pechova E., Pecha P., 2001: Sensitivity study of influence of input parameters variations for removal processes calculations on activity depletion in the radioactive plume and deposition on the ground. In: Proceedings of the 7th International Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes. Belgirate, Italy – 28-31 May 2001, pp.489-493 Pecha P., Pechova E., 2001: Preparation of Radiological Inputs for Environmental Impact Assessment of Routine Normal Operation of Nuclear Facilities. ECORAD 2001 : Internal Congress on the Radioecology-Ecotoxicology of Continental and Esturiane Environments, Aix-en Provence, France - Sept. 3-7, 2001

ÚJV Řež a.s.


Strana 75

Podklady pro zpracování kapitoly D I.1 Obyvatelstvo a veřejné zdraví. Arch.č. EGP 5050-F-090275, Praha, 2009

6

Nový jaderný zdroj v lokalitě ETE

Účelem zprávy „Podklady pro zpracování kapitoly D.I.1 Obyvatelstvo a veřejné zdraví“ bylo předat vstupní data do výpočtu pravděpodobnosti vzniku onkologického onemocnění obyvatelstva v lokalitě Temelín v důsledku plynných výpustí radionuklidů a zhodnocení zdravotního rizika dostavby JE Temelín, tj. výstavby nového jaderného zdroje (NJZ) pro účely studie EIA. Vstupní údaje o výpustech byly převzaty z dostupných podkladů, které investor získal v rámci marketingového průzkumu od jednotlivých firem. Ve zprávě jsou uváděny „obalové“ hodnoty výpustí pro JE o výkonu cca 1200 MWe (AP1000 od WEC a AES-2006 od ASE) a pro JE o výkonu cca 1700 MWe (EPR od firmy AREVA a APWR od MHI). Vzhledem k tomu, že zatím nemohou být známy parametry ventilačních komínů budoucích nových bloků PWR a že vzdálenost komínů nových bloků bude cca 300 m od stávajícího výpočtového bodu pro hodnocení důsledků provozu prvních dvou bloků, výpočty radiologických důsledků nového zdroje vycházely z rozdělení okolí JE do 16 směrů a 20 vzdálenostních pásem se stejnými nadmořskými výškami, drsnostmi terénu, land-use (typ zemského povrchu – tráva, pole, lesy, vody, městská zástavba), jak byly stanoveny pro stávající provoz (modelové soustředění výpustí z bloků JE a výpustí z BAPP do 1 fiktivního zdroje, který svými parametry odpovídá komínu 1 bloku umístěnému uprostřed spojnice komínů obou bloků). Pro zhodnocení vlivu provozu JE na obyvatelstvo byly provedeny i výpočty pro stávající provozované bloky JE Temelín, a to pro projektové hodnoty výpustí i pro maximální hodnoty jednotlivých vypouštěných radionuklidů z provozu obou bloků JE v letech 2004 až 2008. Výpočty programem NORMAL byly provedeny v 16 směrech větrné růžice, přičemž osa 1. směru směřuje na sever, číslování ostatních směrů je po směru chodu hodinových ručiček. Meteorologie je z let 2000-2006, uvažovaná výška komína byla 100 m, nebyla uvažovaná tepelná vydatnost zdroje ani vliv blízkých budov, rozptylové koeficienty sigma počítány podle Hoskera, nadmořské výšky a drsnosti v okolí JE Temelín byly zpracovány preprocesorem geografických dat. Konverzní dávkové faktory pro příjem radionuklidů ingescí a inhalací byly brány podle vyhlášky SÚJB č.307/2002 Sb, konverzní dávkové faktory pro výpočet úvazků ekvivalentní dávky podle „The ICRP Database of Dose Coefficients: Workers and Members of the Public“, An Extension of ICRP Publications 68 and 72, Version 2.01, 2001. Konverzní dávkové faktory pro zevní ozáření z mraku a z depozitu jsou podle Federal Guidance Report No. 12, EPA-402-93-081, ORNL, Sept.1993. Pokud se týká ročních příjmů aktivity do lidského organismu ingescí, je uvažována listová cesta v konkrétním daném roce plus transport kořenovou cestou. Kořenová cesta vychází z aktivity postupně deponované během konkrétního roku (při konstantním depozičním příkonu) plus objemová aktivita v kořenové zóně v důsledku usazování v minulých letech. Je třeba poznamenat, že při výpočtech ročních příjmů aktivity v konkrétním roce je ještě zahrnuta fixace radionuklidů v kořenové zóně (fixace je vyjádřena doporučenými faktory), kdy radionuklidy fixované v půdě nejsou k dispozici pro další transport aktivity do rostlin kořenovou cestou. V práci byly provedeny výpočty přízemních objemových aktivit (koncentrací), depozice na zemském povrchu a depozičních příkonů po 1., 10. až 60. roce provozu. V tabulkách jsou na základě požadavku zpracovatele výpočtu radiačního rizika pro obyvatelstvo z normálního provozu JE uvedeny tyto hodnoty pro roky 2020, 2050 a 2080 pro nový jaderný zdroj (tj. v 1., 30. a 60. roce provozu) a v roce 2000, 2020 a 2050 pro stávající 2 bloky JE Temelín (v 1., 20. a 50. roce provozu). ÚJV Řež a.s.


Strana 76


Při výpočtech roční depozice je uvažován radioaktivní rozpad i případné dceřinné produkty. Depozice na zemském povrchu v daném roce se počítá jako součet depozice od konstantního depozičního příkonu v tomto daném roce plus depozice z minulých let zmenšená o radioaktivní rozpad a procesy odstraňování aktivity ze zemského povrchu. Časový průběh depozice aktivity tedy zahrnuje rozpad i migraci (vyjádřené efektivní konstantou ubývání, zvolenou na základě expertních doporučení). Dlouhodobá depozice se blíží rovnovážnému stavu pomaleji než roční příjmy aktivity jedincem v následujících letech. Důvodem je jednak uvažování fixace v půdě radionuklidů s dlouhým poločasem rozpadu a dále převažující vliv transportu radionuklidů listovou cestou oproti transportu kořenovou cestou. Výsledkem výpočtů jsou roční integrální příjmy aktivity normalizované na jednotkový depoziční příkon [Bq/(Bq/(m2.s))] (resp. pro H-3 a C-14 normalizované na jednotkovou přízemní objemovou aktivitu ve vzduchu [Bq/(Bq/m3)]). Výpočet skutečného příjmu aktivity ingescí za rok jedincem z příslušné věkové kategorie probíhá následujícím způsobem: a) pro H-3 a C-14 přenásobením normalizovaného příjmu v příslušném roce provozu vypočtenou přízemní koncentrací b) pro ostatní nuklidy (mimo vzácné plyny) přenásobením normalizovaného příjmu v příslušném roce provozu vypočteným depozičním příkonem. Roční příjem aktivity inhalací se vypočte jako součin přízemní objemové aktivity (Bq/m3), která je konstantní v celém roce, a rychlosti dýchání jedince z příslušné věkové skupiny (m3/rok) podle §74 odst.(3) Vyhlášky č.307/2002 Sb ve znění vyhlášky č.499/2005 Sb. Na předávané hodnoty je nutné se dívat jako na potenciální (tj. nejhorší možné), kdy osoba celou dobu pobývá v daném místě na otevřeném prostranství (bez korekce na odstínění budovami, bez lokačních faktorů a koeficientů setrvání) a konzumuje jen lokálně vypěstované produkty. Na základě dalších požadavků zpracovatele kapitoly „Obyvatelstvo a veřejné zdraví“ a ČEZ byly vypracovány 2 dodatky „Podkladů“, v nichž byly vypočteny roční efektivní dávky resp. úvazky dávek z ročního příjmu pro všech 6 věkových skupin (jak jsou uvedeny ve Vyhlášce SÚJB č.307 Sb. v platném znění). V následující tabulce uvádíme pro názornost tabulku ročních efektivních dávek a úvazků efektivních dávek z ročního příjmu pro jednotlivé cesty ozáření, které obdrží dospělý jedinec v 30. roce normálního provozu v důsledku výpustí ze 2 bloků nového jaderného zdroje o sumárním výkonu 1200 MW.

ÚJV Řež a.s.


Strana 77


Roční efektivní dávky ze zevního ozáření a úvazky efektivních dávek z ročního příjmu v 30. roce provozu 2 bloků NJZ, každý o výkonu cca 1200 MWe (r. 2050) dospělí

vzdál. m 667 1333 2333 3333 4333 5333 6333 7333 8667 10667 12667 14667 17333 21667

dávka z mraku Sv/rok 1,43E-06 4,09E-07 2,45E-07 1,44E-07 9,75E-08 7,17E-08 5,56E-08 4,48E-08 3,50E-08 2,58E-08 2,01E-08 1,62E-08 1,27E-08 1,02E-08

dávka z depozitu úvazek v 30. roce dávky provozu z inhalace Sv/rok Sv/rok 2,23E-07 1,53E-07 1,17E-07 1,29E-07 7,85E-08 9,37E-08 5,66E-08 6,84E-08 5,55E-08 5,34E-08 2,89E-08 4,43E-08 2,61E-08 3,83E-08 2,14E-08 3,40E-08 1,85E-08 2,98E-08 2,45E-08 2,52E-08 1,10E-08 2,19E-08 1,73E-08 1,94E-08 1,81E-08 1,67E-08 1,28E-08 1,77E-08

úvazek úvazek dávky dávky z inhalace z ingesce z resusp. Sv/rok Sv/rok 3,01E-07 2,66E-11 2,08E-07 1,58E-11 1,54E-07 9,91E-12 1,12E-07 7,57E-12 9,62E-08 7,97E-12 6,69E-08 3,57E-12 5,90E-08 3,38E-12 5,13E-08 2,78E-12 4,50E-08 2,46E-12 4,44E-08 3,49E-12 3,14E-08 1,39E-12 3,26E-08 2,29E-12 2,96E-08 2,18E-12 2,67E-08 1,24E-12

roční ef. dávka v 30. roce provozu Sv/rok 2,11E-06 8,63E-07 5,71E-07 3,81E-07 3,03E-07 2,12E-07 1,79E-07 1,51E-07 1,28E-07 1,20E-07 8,45E-08 8,55E-08 7,71E-08 6,73E-08

integrální dávka z depozitu Sv/30 let 5,25E-06 2,75E-06 1,86E-06 1,34E-06 1,31E-06 6,81E-07 6,14E-07 5,05E-07 4,37E-07 5,78E-07 2,60E-07 4,07E-07 4,26E-07 2,99E-07

ef. dávka za 30 roků provozu Sv/30 let 6,18E-05 2,51E-05 1,66E-05 1,11E-05 8,72E-06 6,17E-06 5,20E-06 4,41E-06 3,73E-06 3,44E-06 2,46E-06 2,45E-06 2,20E-06 1,94E-06

V 7.sloupci tabulky je uvedena součtová hodnota ročních dávek, které obdrží jednotlivec z obyvatelstva vždy za příslušný rok provozu. Pro r.2050 jsou uvedeny i hodnoty integrálních dávek z depozice, tj. za 30 let provozu NJZ. V posledním sloupci je součet dávek ze zevního ozáření za 30 let a úvazků efektivních dávek z příjmu inhalací a ingescí za 30 let provozu NJZ. Aby mohly být splněny požadavky zadavatele této zprávy, bylo nutno provést v programu NORMAL další úpravy, protože předchozí verze programu počítala pouze dávky za 1 rok provozu, bez příspěvku aktivity deponované na zemském povrchu v předchozích letech provozu a tím i úvazek dávky z příjmu ingescí byl počítán jen za příslušný rok provozu. Všechny tyto výpočty byly prováděny s aktualizovanými konverzními faktory, pro 6 věkových skupin a s konzervativním výpočtem ozáření z mraku.

ÚJV Řež a.s.


Strana 78

7

Testování rozšířeného výpočtu zevního ozáření z mraku na scénáři hodnocení dopadu dlouhodobého provozu JE Temelín s projektovými ročními výpustěmi

V aktualizované verzi systému NORMAL byla provedena hlubší analýzy externího ozáření z mraku postupujícího nad terénem. V novém metodickém manuálu [9] je v kapitole 4.2 odstavci a) provedena revize dosavadního zjednodušeného postupu založeného na polonekonečném modelu ozáření z mraku. Nový postup je popsán v [9] patnácti rovnicemi (4.7a) až (4.7o). V následujícím textu bude tato aktualizovaná metodika aplikována v rámci obsáhlejšího projektu, kterým bude hodnocení dopadu dlouhodobého provozu JE Temelín s projektovými ročními výpustěmi podle [11], které zde uvádíme v tabulce 1. Opakujeme zde tedy výpočty pro EIA studii, které jsou v [11] uváděny se všemi podrobnostmi od strany 54 jako varianta 3 – „Projektové výpusti z JE Temelín“. Podle postupu v uživatelském manuálu [10] jsou prováděny dlouhodobé difúzní odhady objemové aktivity nuklidů popsané v kapitole 3.3 základní metodiky [9]. Dílčí povětrnostní epizody ∆EPI kn ( x R , z ; k , j , m, s, g ) jsou v [9] popsány vztahem (4.7d) a jsou váženy podle pravděpodobnostních statistik : QIGM(k,j,m)…. pravděpodobnosti výskytu rychlosti větru z kategorie m vanoucího ze směru sektoru k (tzn. odkud fouká) při kategorii stability atmosféry j; podrobněji v uživatelském manuálu systému NORMAL [10] ; P(s) ………….. pravděpodobnost výskytu intenzity srážek ze srážkové kategorie s; PINV ……….. pravděpodobnost výskytu jakékoliv inverze; P(i) ………… pravděpodobnost inverzní situace s výškou hranice inverzní vrstvy z intervalu i Produkt NORMAL pro výpočty z roku 2009 [11] měl k dispozici meteorologické hodnoty pro rozsah indexů: k=1, … , 16; celkem 16 sektorů úhlového rozdělení kolem zdroje j=1, … , 6; kategorie stability atmosféry podle Pasquilla m=1, …, 9; kategorie rychlosti větru s=1, …, 10; kategorie intenzity srážek i=1, …, 7; kategorie výška výskytu inverzní vrstvy Celkem je tedy zohledněno 60 480 epizod povětrnostní situace a pro každou tuto epizodu je vypočtena příslušná dlouhodobá koncentrace aktivity radionuklidu n ve všech 320-ti bodech polární výpočtové sítě (16 úhlových sektorů k=1, …, 16, 20 radiálních pásem L=1, …, 20), a to jak ve výšce zdroje z=H tak v přízemní vrstvě vzduchu z=0. Tyto veličiny označíme: ∆EPI n ( x L , z = H ; k , j, m, s, i );

resp.

∆EPI n ( x L , z = 0; k , j, m, s, i )

(M1)

Je třeba mít na paměti, že tyto veličiny již jsou vážené příslušnými pravděpodobnostmi. Potom celková dlouhodobá koncentrace aktivity je odhadována v uzlech polární výpočtové sítě součtem:

Cˆ n ( x L , z = H ) =

∑ ∆EPI

n

( x L , z = H ; k , j , m, s , i )

( k , j ,m , s ,i )

resp. ÚJV Řež a.s.

(M2) Archivní číslo: EGP 5010-F-100150

Strana 79

Cˆ n ( x L , z = 0) =

∑ ∆EPI

n

( x L , z = 0; k , j, m, s, i )

( k , j ,m ,s ,i )

Tyto vztahy korespondují s výrazem (4.7d) z [9], kde index g byl přeznačen na i. Zde byly opakovány výpočty pro projektové hodnoty výpustí z JE Temelín (oba HVB a BPP) a s dlouhodobou povětrnostní statistikou za období 2000 – 2006 (s odvoláním na [11]). Na následujících obrázcích jsou zobrazeny histogramy epizod podle (M1) pro směr k=11, nuklid I31 a z=H pro prvních 7 radiálních vzdáleností od zdroje znečistění (666m, 1666m, 2333m, 3333m, 43333m, 5333m, 6333m). Při výpočetním experimentu se sleduje, jak se mění vertikální disperze σz (L) se vzdáleností od zdroje L. Jako měřítko byla zvolena střední hodnota přes všechny epizody Nepi podle: σ Z ( xL ) = 1 N (M3) ∑ σ z ( x L ; k , j , m, s, i ) epi ( k , j ,m , s ,i ) Histogramy ukazují, že zhruba až od 6. kilometru od zdroje je střední hodnota vertikální disperze větší než výška úniku nad povrchem. Hodnoty pro model disperze podle KFK (drsný terén středoevropského typu) jsou uvedeny v následující tabulce I: Tab. I: Statistiky vertikální disperze L (m)-vzdál. od zdroje σzmin (m) σzmax (m) σzstr (m) podle (M3) 666 10.4 111.0 20.7 1666 19.2 257.0 44.6 2333 23.7 343.0 58.2 3333 29.4 460.0 76.3 4333 34.3 564.0 92.3 5333 38.5 658.0 106.7 6333 42.2 744.0 119.8 Radionuklidy obecně emitují vícenásobnou kaskádu fotonů různých energií. Pro řešení tohoto problému jsou pro účely analyzované grupy nuklidů z přílohy 1 vypracovány dva podpůrné programy: 1) MRAKNOR: pro podrobné rozdělení intervalu energií na 25 energetických skupin (produkt RADDECAY [14]) zařadí pro každý nuklid jeho emitovaná γ-kvanta a příslušné pravděpodobnosti do těchto intervalů a v každém intervalu pak vypočte efektivní energii. Dělá se suma přes všechny nuklidy a tak se získá pro celý únik celkový počet γ-kvant v každém intervalu a příslušná efektivní energie. 2) EFEN: viz popis v [12]. Dělá se v podstatě obdobná akce, pouze rozdělení energetického intervalu je hrubší. 6 intervalů je popsáno v hlavičce přílohy 3. Pro každý nuklid se provede zařazení jím emitovaných γ-kvant do jedné ze 6 skupin a přiřadí se jeho pravděpodobnost. V každé skupině se pro celé vypuštěné spektrum nuklidů určí počet kvant (příloha 3). Pro naše zjednodušené výpočty se však program EFEN pouští postupně pro jednotlivé nuklidy (1. sloupec v příloze 4) a určí se znovu efektivní energie (2. sloupec) zastoupení (v procentech, 3. sloupec) γ-kvant v každé ze 6 skupin. Konečně ve 4. sloupci (vytištěno tučně) se vypočte z 2. a 3. sloupce efektivní energie Eγn, jediná representativní hodnota pro nuklid n pro celý rozsah.

ÚJV Řež a.s.


Strana 80

Obrázek 1: Histogramy příspěvků povětrnostních epizod ke koncentraci aktivity 131I ve výšce úniku H=100 m ve vzdálenostech L od zdroje.

ÚJV Řež a.s.


Strana 81

V předchozím smyslu přepíšeme rovnice (4.7g) a (4.7h) z metodického manuálu [9] do tvaru: . n

∆H

(x R ,0,0)

( k , j ,m , s , g )

=

K ⋅ µ a ( Eˆ γn ) ⋅ Eˆ γn

ρ

× INTEG

(M4a)

INTEG n = r ∞ ∞ B Eˆ γn , µ ( Eˆ γn ) ⋅ r ⋅ ∆EPI kn ( x R , z; k , j , m, s, g ) exp − µ ( Eˆ γn ) ⋅ r ⋅ ⋅ 2π ⋅ x ' ⋅ dx ' ⋅ dz r2 ∫0 ∫0 4π r

(

)

(

)

(M4b)

Eˆ γn (MeV) je tedy efektivní energie γ-kvanta nuklidu n určovaná postupem EFEN. Jsou určeny

dílčí efektivní energie (2. sloupec v příloze 4) a pravděpodobnosti emise do každé ze 6 energetických skupin (3. sloupec). Tyto hodnoty jsou přes skupiny zváženy do jediné efektivní energie Eˆ γn (tučné cifry ve 4. sloupci přílohy 4). Poznámka: Uvedený postup efektivních energií obchází podrobný výpočet vycházející ze skutečné kaskády γ-kvant a jejich pravděpodobností emise při rozpadu nuklidu n.

Do vztahu (M4a) se dosazuje (viz např. [1, 2, 5, 6]) : K = 1.11 .... poměr absorbované dávky v tkáni k absorbované dávce ve vzduchu µ ( Eˆ γn ) , µ a ( Eˆ γn ) ..… lineární koeficient zeslabení (m-1), lineární absorpční

koeficient

energie γ (m-1); počítány interpolací podle přílohy 5

ρ ....... hustota vzduchu, ρ=1.293 kg.m-3 Lineární faktor nakupení se počítá podle vztahu:

(

B Eˆ γn , µ ( Eˆ γn ) ⋅ r

)

= 1 + k ⋅ µ ( Eˆ γn ) ⋅ r

(M5)

kde k = ( µ ( Eˆ γn ) − µ a ( Eˆ γn ) ) / µ a ( Eˆ γn ) , s užitím interpolace podle přílohy 5. Přínos použití alternativní Bergerovy formule pro koeficient nakupení je diskutován v [ 2, 4].

Reference [1]

T. J. Overcamp, R.A. Fjeld: A simple approximation for estimating centerline γ-absorbed dose rates due to a continuous Gaussian plume. Health Physics, Vol. 53, No. 2., 1987.

[2]

T. J. Overcamp: Solution to the Gaussian cloud approximation for γ-absorbed dose. Health Physics, Vol. 92, No. 1, 2007.

[3]

W.S. Weng, D. J. Carruthers, C.A. McHugh, S,J, Dyster: Calculation of γ-ray dose rate from airborne and deposited aktivity. CERC, ADMS 4, P20/01L/09, March 2009.

[4]

X.Y. Wang, Y.S. Ling, Y.Q. Shi: A new finite cloud Metod for calculating external exposure dose in a nuclear emergency. Nucl. Eng. Design 231 (2004), 211-216.

[5]

P. Vojtyla: Calculation of the effective dose to the public due to releases from the Cern Meyrin site implementing the Weiss directive HSK-R-41. CERN/TIS-TE/98-20, 1998.

[6]

S. S. Raza, R. Avila, J. Cervantes: A 3-D Lagrangian MC Metod for direct plume gamma dose rate calculations. Nucl. Science and Technology, Vol. 38, No. 4, 2001.

ÚJV Řež a.s.


Strana 82

[7] S. Thyker-Nielsen, S. Deme, E. Lang: Calculation method for gamma dose rates from Gaussian puffs. RISO-R-775(EN), 1995. [8] P. H. Jensen: Atmospheric Dispersion and Environmental Consequences – Exposure from radioactive plume pathways. RISO-M-2839(EN), 1992. [9] P. Pecha, E. Pechová: Program NORMAL na ocenění radiační zátěže obyvatelstva v okolí jaderných zařízení za normálního provozu. Metodika. Arch.č.EGP 5010-F-100148, Praha, únor 2010. [10] P. Pecha, E. Pechová: Uživatelský manuál interaktivního systému NORMAL verze 2010 na ocenění radiační zátěže populace při normálním provozu jaderných zařízení, Arch.č.EGP 5010-F-100149, Praha, únor 2010. [11] E. Pechová, V. Patera: Podklady pro zpracování kap. D.I.1 Obyvatelstvo a veřejné zdraví, Arch.č.EGP 5050-F-090275, květen 2009. Dodatek č.1, Arch.č. EGP 5010-F-090613, říjen 2009. Dodatek č.2, Arch.č. EGP 5010-F-091087, leden 2010 [12] EFEN: Program pro výpočet efektivních energií pro gama zářiče, Arch.č.411-6-023915 zpráva, Praha, 1985, rozšíření databanky nuklidů v r.2005 [13] Regulatory Guide 1.109, Revision 1: Calculation of Annual Doses to Man From Routine Releases of Reactor Effluents for the Purpose of Evaluating Compliance with 10. CFR Part 50 Appendix I, 1997 [14] RadDecay for Windows, Radioactive Nuclide Library and Decay Software, Oct.1996, Grove Engineering, Rockville, Maryland

ÚJV Řež a.s.


Strana 83

Příloha 7.1: Projektové hodnoty plynných výpustí z 2 bloků JE Temelín včetně výpustí z obou strojoven (převzato z [11]) Stavajici ETE pro PPBZ 25 nuklidu 3.2.2010 H3 2.51E+13 C14 6.61E+11 NA24 8.90E+05 AR41 2.15E+12 K42 2.15E+07 CR51 4.23E+05 FE55 1.79E+05 CO60 1.06E+04 NI63 1.43E+04 KR85M 1.92E+12 KR85 2.41E+14 KR87 1.92E+13 KR88 4.98E+13 I131 7.45E+08 TE132 3.20E+06 I132 1.66E+08 I133 1.13E+09 I134 9.00E+07 I135 6.10E+08 XE133 1.23E+15 XE135M 2.52E+11 XE135 1.88E+13 XE138 1.26E+11 CS134 3.90E+06 CS137 9.12E+06 KONEC

ÚJV Řež a.s.


Strana 84

Příloha 7.2: Attenuation coefficient for air (without coherent scattering) Koeficienty zeslabení - údaje z RadDecay ([14]) Density= 0,00122 g.cm-3 Mass Attenuat. Linear Attenuat. Energy Coefficient Coefficient 2 (MeV) (cm /g) µ (1/cm) 0,015 1,525 0,001861 0,02 0,721 0,00088 0,03 0,3248 0,000396 0,04 0,2311 0,000282 0,05 0,1964 0,00024 0,06 0,1791 0,000219 0,08 0,1614 0,000197 0,1 0,1509 0,000184 0,15 0,1341 0,000164 0,2 0,1225 0,000149 0,3 0,1063 0,00013 0,4 0,09525 0,000116 0,5 0,08694 0,000106 0,6 0,08041 0,000098 0,8 0,07065 0,000086 1 0,06349 0,000077 1,5 0,05168 0,000063 2 0,0444 0,000054 3 0,03573 0,000044 4 0,03072 0,000037 5 0,02745 0,000033 6 0,02516 0,000031 8 0,0222 0,000027 10 0,0204 0,000025 15 0,01805 0,000022

ÚJV Řež a.s.

Half Thickness (cm) 372,56 788,008 1749,241 2458,474 2892,838 3172,269 3520,158 3765,099 4236,789 4637,987 5344,811 5964,865 6535,006 7065,706 8041,804 8948,707 10993,681 12796,248 15901,299 18494,578 20697,757 22581,615 25592,497 27850,658 31476,644


1/µ (m) 5,373455132 11,36363636 25,25252525 35,46099291 41,66666667 45,66210046 50,76142132 54,34782609 60,97560976 67,11409396 76,92307692 86,20689655 94,33962264 102,0408163 116,2790698 129,8701299 158,7301587 185,1851852 227,2727273 270,2702703 303,030303 322,5806452 370,3703704 400 454,5454545

5/µ (m) 26,86727566 56,81818182 126,2626263 177,3049645 208,3333333 228,3105023 253,8071066 271,7391304 304,8780488 335,5704698 384,6153846 431,0344828 471,6981132 510,2040816 581,3953488 649,3506494 793,6507937 925,9259259 1136,363636 1351,351351 1515,151515 1612,903226 1851,851852 2000 2272,727273

Strana 85

Příloha 7.3: Efektivní energie fotonů v energetických grupách 6 grup:

0.03-0.1

0.1-0.6

0.6-1.2

1.2-1.8

1.8-2.4

>2.4

MeV

---------------------------------------------------------------------------------Program E F E N Datum zpracovani:3.2.2010 ---------------------------------------------------------------------------------Akce : Stavajici ETE pro PPBZ Zdroj: 25 nuklidu Izotop Q (Bq) ---------------------H3 2.510E+13 * C14

6.610E+11

NA24 AR41 K42 CR51 FE55

8.900E+05 2.150E+12 2.150E+07 4.230E+05 1.790E+05

CO60 NI63

1.060E+04 1.430E+04

KR85M KR85 KR87 KR88 I131 TE132 I132 I133 I134 I135 XE133 XE135M XE135 XE138 CS134 CS137

1.920E+12 2.410E+14 1.920E+13 4.980E+13 7.450E+08 3.200E+06 1.660E+08 1.130E+09 9.000E+07 6.100E+08 1.230E+15 2.520E+11 1.880E+13 1.260E+11 3.900E+06 9.120E+06

*

* *

Prvek H3

neni do vypoctu zahrnut

Prvek C14


Prvek FE55


Prvek NI63


Interval 1 2 3 4 5 6 -------------------------------------------------------------------------------V (Rcm2/s) 0.5857E+04 0.4735E+03 0.4984E+03 0.6490E+03 0.2345E+04 0.2620E+03 E (MeV) 5.201E-02 2.715E-01 8.882E-01 1.472E+00 2.282E+00 2.576E+00 N (%) 90.79 4.08 1.18 1.02 2.66 0.27 Pocty GAMMA kvant v grupach GAMMA(I) I=1 I=2 1.05E+17 4.70E+15 SUMA Gamma kvant:

ÚJV Řež a.s.

I=3 1.36E+15

I=4 1.17E+15

I=5 3.07E+15

I=6 3.11E+14

1.15E+17


Strana 86

Příloha 7.4: Výpočet střední efektivní energie γ-kvant jednotlivých nuklidů – zjednodušení: celý energetický rozsah představuje jedinou energetickou grupu Podklady pro výpočet faktoru nakupení pro nuklidy ETE – projektové hodnoty

nejbližší horní ve vzduchu nuklid

Egama (MeV) ngama (%) Egama (MeV) ngama (%)

H3

není gama zářič

C14

není gama zářič

NA24

1,368E+00

50,02

2,755E+00

49,98

2,0612

Egama (MeV)

ve vzduchu

mia (cm2/g) mi (1/cm)

100,00

3

0,03573

0,000044

nebo:

2

0,0444

0,000054

1,2930 1,5019

100,00

1,5

0,05168

0,000063

100,00

2

0,0444

0,000054

AR41

1,293E+00

100

K42

3,120E-01

1,74

1,523E+00

98,26

3,200E-01

100

0,3200

100,00

0,4

0,09525

0,000116

1,173E+00

50,01

1,2525

100,00

1,5

0,05168

0,000063

1,332E+00

49,99

0,1685

100,00

0,2

0,1225

0,000149

0,5140 0,9568

100,00

0,6

0,08041

0,000098

100,00

1

0,06349

0,000077

1,3483

100,00

1,5

0,05168

0,000063

0,3625

99,99

0,4

0,09525

0,000116

0,1359

100,00

0,15

0,1341

0,000164

0,7622

100,01

0,8

0,07065

0,000086

0,6072

100,00

0,8

0,07065

0,000086

CR51 FE55 CO60 NI63

není gama zářič

není gama zářič

KR85M

1,300E-02

4,09

1,751E-01

95,91

KR85

5,140E-01

100

KR87

1,300E-02

0,13

KR88

I131

4,020E-01

60,25

8,520E-01

13,53

1,601E+00

5,42

2,012E+00

3,65

2,580E+00

17,02

1,582E-02

7,1

2,148E-01

22,88

9,099E-01

15,22

1,502E+00

12,19

2,288E+00

42,01

2,548E+00

0,6

4,762E-02

7

3,582E-01

84,15

6,537E-01

8,84

TE132

3,234E-02

45,77

2,233E-01

54,23

I132

3,000E-02

0,2

I133

ÚJV Řež a.s.

4,874E-01

9,53

7,422E-01

84,1

1,375E+00

5,14

2,002E+00

1,04

3,000E-02

0,47

5,259E-01

81,50

9,181E-01

14,43


Strana 87

I134

I135

XE133 XE135M XE135

XE138

CS134

1,277E+00

3,6

3,000E-02

0,49

4,473E-01

15,27

8,709E-01

77,18

1,583E+00

4,87

1,840E+00

2,13

2,467E+00

0,05

3,000E-02

0,16

4,229E-01

13,56

1,055E+00

35,95

1,469E+00

47,87

2,021E+00

1,75

2,408E+00

0,71

5,221E-02

99,92

1,780E-01

0,08

3,056E-02

14,29

5,260E-01

85,71

3,094E-02

5,08

2,500E-01

91,81

6,131E-01

3,1

3,100E-02

2,57

3,203E-01

58,08

1,072E+00

4,72

1,768E+00

14,67

2,029E+00

19,96

3,200E-02

0,34

5,636E-01

11,3

7,047E-01

87

1,365E+00

1,36

CS137

3,200E-02

7,49

+ BA137M

6,610E-01

92,51

ÚJV Řež a.s.

0,8581

99,99

1

0,06349

0,000077

1,1923

100,00

1,5

0,05168

0,000063

0,0523

100,00

0,6

0,08041

0,000098

0,4552

100,00

0,5

0,08694

0,000106

0,2501

99,99

0,3

0,1063

0,00013

0,9018

100,00

1

0,06349

0,000077

nebo:

0,4

0,09525

0,000116

0,6954

100,00

0,8

0,07065

0,000086

0,6139

100,00

0,8

0,07065

0,000086


Strana 88

Příloha 7.5: Závislost koeficientů zeslabení µ (m-1) a absorpce gama energie µa (m-1) na energii fotonů E (Mev) 0,01 0,015 0,02 0,03 0,05 0,065 0,10 0,50 1,00 1,50 2,00 4,00 10,0

µ a ( Ei ) =

ÚJV Řež a.s.

µ (m-1) 0,623 0,187 0,0893 0,0411 0,0253 0,0226 0,0195 0,0112 0,00821 0,00668 0,00574 0,00398 0,00265

a 0,025 0,0947 0,2652 1,055 3,498 4,209 4,033 1,748 1,269 1,040 0,891 0,5879 0,3113

b -0,0464 -0,0484 -0,0463 -0,0192 +0,0729 +0,1169 +0,1653 +0,1014 +0,0559 +0,0338 +0,0215 +0,0022 -0,0194

µa (m-1) 0,60909 0,17217 0,07189 0,02039 0,00499 0,00353 0,00287 0,00354 0,00339 0,00316 0,00297 0,00250 0,00204

µ ( Ei )  a( Ei ) 1 +  (1 − b( E ) ) 2 i 

   


Strana 89

Příloha 7.6: Korekční faktory pro dávku z mraku CFPP podle vztahu: INTEG (hef = h, σ z , j ( x L ) ) CF (σ z ( x L ) , H / σ z ( x L ) ) = INTEG( hef = 0, σ z , j ( x L ) )

- podrobněji viz vztah (4.7k) z metodického manuálu [9]

Konstanta u vztahu pro lineární koeficient nakupení k = ( µ ( Eˆ γn ) − µ a ( Eˆ γn ) ) / µ a ( Eˆ γn ) Je uveden výběr pro dvě energie γ záření (1.5 MeV a 0.5 Mev) a pro nejmenší a střední hodnoty (vztah (M3)) vertikální disperze při uvažování všech povětrnostních epizod podle (M1). Uvádějí se hodnoty pro prvních 7 vzdáleností od zdroje. Efektivní výšky pohybu epizodních vleček škodlivin jsou pro ilustraci počítány pro 7 hodnot H=0, 10, 20, 30, 50, 100, 180 metrů. CFPP_1_5MeV_SIGMAZmin Egama=1.5 MeV: MU=0.00668 MUA=0.00323 ZK=1.068 H(m)

0. 10. 20. 30. 50. 100. 180.

ÚJV Řež a.s.

L=666 m σzmin=10.4 m korekce CF 1.00E+00 8.95E-01 7.08E-01 5.74E-01 4.26E-01 2.51E-01 1.27E-01


L=2333 m L=3333 m L=4333 m L=5333 m L=6333 m σzmin=23.7 m σzmin=29.4 m σzmin=34.3 m σzmin=38.5 m σzmin=42.2 m korekce CF korekce CF korekce CF korekce CF korekce CF 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 9.71E-01 9.80E-01 9.84E-01 9.87E-01 9.89E-01 8.93E-01 9.23E-01 9.39E-01 9.49E-01 9.56E-01 7.90E-01 8.41E-01 8.72E-01 8.91E-01 9.05E-01 5.91E-01 6.59E-01 7.08E-01 7.43E-01 7.70E-01 3.30E-01 3.64E-01 3.95E-01 4.24E-01 4.50E-01 1.65E-01 1.80E-01 1.92E-01 2.04E-01 2.14E-01


Strana 90

CFPP_1_5MeV_SIGMAZstr Egama=1.5 MeV: MU=0.00668 MUA=0.00323 ZK=1.068

H(m)

0. 10. 20. 30. 50. 100. 180.

L=666 m σzstr=20.7 m korekce CF 1.00E+00 9.64E-01 8.71E-01 7.54E-01 5.53E-01 3.13E-01 1.57E-01




L=4333 m L=5333 m L=6333 m σzstr=92.3 m σzstr=106.7 m σzstr=119.8 m korekce CF korekce CF korekce CF 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 9.97E-01 9.97E-01 9.98E-01 9.87E-01 9.90E-01 9.92E-01 9.71E-01 9.77E-01 9.81E-01 9.23E-01 9.38E-01 9.48E-01 7.35E-01 7.80E-01 8.12E-01 4.11E-01 4.75E-01 5.28E-01


L=2333 m L=3333 m L=4333 m L=5333 m L=6333 m σzmin=23.7 m σzmin=29.4 m σzmin=34.3 m σzmin=38.5 m σzmin=42.2 m korekce CF korekce CF korekce CF korekce CF korekce CF 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 9.68E-01 9.76E-01 9.81E-01 9.84E-01 9.86E-01 8.80E-01 9.09E-01 9.26E-01 9.37E-01 9.44E-01 7.61E-01 8.12E-01 8.43E-01 8.64E-01 8.80E-01 5.19E-01 5.88E-01 6.40E-01 6.78E-01 7.08E-01 1.85E-01 2.15E-01 2.45E-01 2.75E-01 3.04E-01 3.77E-02 4.35E-02 4.95E-02 5.56E-02 6.18E-02

CFPP_1_5MeV_SIGMAZmin Egama=0.1 MeV: MU=0.0195 MUA=0.00295 ZK=5.61

H(m)

0. 10. 20. 30. 50. 100. 180.

ÚJV Řež a.s.



Strana 91

CFPP_1_5MeV_SIGMAZstr Egama=0.1 MeV: MU=0.0195 MUA=0.00295 ZK=5.61

H(m)

0. 10. 20. 30. 50. 100. 180.

ÚJV Řež a.s.






L=4333 m L=5333 m L=6333 m σzstr=92.3 m σzstr=106.7 m σzstr=119.8 m korekce CF korekce CF korekce CF 1.00E+00 1.00E+00 1.00E+00 9.96E-01 9.97E-01 9.97E-01 9.83E-01 9.86E-01 9.89E-01 9.62E-01 9.70E-01 9.75E-01 8.97E-01 9.18E-01 9.32E-01 6.51E-01 7.11E-01 7.55E-01 2.61E-01 3.39E-01 4.07E-01

Strana 92

Aplikace a vývoj systému NORMAL v oblasti ocenění radiační zátěže populace při normálním provozu jaderných zařízení

Recommend Documents