Statens energiverk Stockholm. TeMon

Transkript

1 Statens energiverk Stockholm. TeMon Radonavgång från torvaska Bengt Rosén

2 Statens energiverk Radonavgång från torvaska Bengt Rosén RAPPORT INOM OMRÅDET FÖRBRÄNNINGSANLÄGGNINGAR Rapportnummer: FBA-85/9 Projektledare: Bengt Rosén Proj ektnummer: Radonavgång torvr.skc Proj ekthandläggare på statens energiverk: Anette Johansson Övrigt: Projekt Torv-Hälsa-Miljö

3 RADONAVGANG FRÄN TORVASKA Bengt Rosén Forskningsuppdrag för Statens energiverk SGI Dnr 1-29/

4 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT FÖRORD Projektet har utförts på beställning och genom finansiering av Statens energiverk. Den gammaspektrometriska analysen har utförts av Christer Samuelsson, Radiofysiska institutionen. Lasarettet, Lund. Projektet i övrigt har utförts vid enheten för fysisk planering där Sten Kullberg skött exhalationsutrustningen. Linköping Bengt Rosén

5 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT INNEHALLSFÖRTECKNING sid INLEDNING OMFATTNING UTFÖRANDE RESULTAT BEDÖMNINGAR SLUTSATSER REFERENSER

6 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 1. INLEDNING 1.1 Bakgrund Torvmossar innehåller radioaktiva grundämnen, del vis t i l l följd av radioaktivt nedfall från atmosfären. Vid förbränning av torven koncentreras de radioaktiva ämnena i askan som vid hantering, nyttiggörande och efter deponering kan ge icke önskvärda hälsoeffekter på människan. 1.2 Syfte Projektet syftar till att mäta det radioaktiva innehållet av vissa nuklider och radonavgangen från torvaskor. Uppmätta värden ställs i relation till befintliga gränsvärden och erfarenhetsvärden avseende radonrisk. 2. OMFATTNING Av totalt elva askor har nio analyserats med gammaspektrometri: nr 3-11 i tabell 1. Samtliga elva askor har mätts med avseende på exhalation (radonproduktion) vid olika vattenkvoter. Tabell 1. Förteckning över undersökta askor. Nr Torv Anläggning Asktyp Kemiska 1) Inpackningskod egenskaper Skettmyren Storflyten Rings mosse,3 'i S Västermyren,25 % S M 5 II 6 7 Skrattmyran,2 i S 8 Röjnoret,2-,5 *S II 9 Ii 1 11 Kirunatorv <,4 % S SGU SGU Studsvik CFBC Avesta CFBC It n Sandviken BFBC Umeå rost ii " Vuollerim rost inaskad inaskad flyg flyg flyg botten flyg flyg flyg botten flyg A33ÖN AO25N A291FA21 C294FA31 C38FA331 C294SL31 " G285FA31 1) Olika stökiometriska egenskaper S:Ca & förbränning F291FA31 F288FA231 F291SL31 B298FA11

7 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/ UTFÖRANDE Den gammaspektrometriska analysen har utförts med Germanium- Litium detektor vid institutionen för Radiofysik i Lund. Följande nuklider har analyserats: radium -226, aktinium -228, kalium -4 och cesium Torium -232 kan uppskattas med ledning av aktinium De aktuella sönderfallskedjorna visas i tabell 2. Cesium -137 är en fissionsprodukt från kärnvapensprängningar. Tabell 2. Sönderfallskedjorna för uran och toriumserien. Endast de för projektet intressanta nukliderna visas. Uranserien Uran -238 Radium -226 Radon -222 Radonddöttrar (Po-218,Pb-214, + Bi-214,Po-214) Bly -26 (stabilt) Toronserien Tori em -232 Aktinium -228 Radium -224 Radon -22 (toror) Bly -28 (stabilt) Exhalationen mäts med en apparatur enligt figur 1. Toronavskiljr.ing sker genom att toronet hinner sönderfalla t i l l minst 95% före mätning i scinti11 ometern. Före scintitiometern sitter ett filter som avskärmar radondöttrarna. Exhaiationsburk Burkvändare *9 Slangpump Scinti11 ometer i Bondar Cl egg RE 279 Finur 1. Trincipfigur av exhalationsutrustninnen.

8 X X UJ STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 Exhalationen (Bq kg~*h~*) beräknas med utgångspunkt från (Lindmark och Rosén* 1984) E = Rn(t) 1 (V ^eff 1 A + 4 ) där H1 s 1-e Rn(t) = radonhalt (Bq m" 3 ) t = tid * e ff = effektiv sönderfallskonstant bestående av radonets naturliga sönderfallskonstant (,7554 h" 1 ) och läckaget i försöksutrustningen m s = jordmaterialets torrvikt (kg) V A = porgasvolym (m 3 ; = porvattenvolym (m 3 ) V w Då t-» E = (jämvikt) kan ekvationen skrivas Rn(t) A eff m«exhalationsmätningarna har gjorts vid olika vattenkvot för askorna då det finns ett beroende enligt figur 2. To» o* CO 2 O»- < VATTENKVOT % Figur 2. Principfigur som visar exhalationen som funktion av vattenkvoten. Vattenkvoten har bestämts genom uttorkning i ugn, 15 C. Luftvolymen har kunnat beräknas med kännedom om askornas kompaktdensitet (P S ) som i sin tur har beräknats via torrdensitet p d och vattenkvot (w) med formeln s ' T7» p d

9 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 4 Torrdensiteten är hämtad från ett parallellt SGI-projekt (Eländer 1984) där liknande askor map förbränning och kalk analyserats. Torrdensiteten för askorna 1 och 2 har uppskattats. 4. RESULTAT Resultaten från gammaspektrometrisk analys framgår av tabell 3. I samma tabell visas beräknade gammaindex och radiumindex enligt följande formler: gammaindex = 1 'Ra -Th 1 7 Där C Cp a och är koncentrationen av kalium -4, radium -226 respektive torium -232, uttryckt i Bq/kg av materialet. r Ds radium index = 2 där Cfl a är koncentrationen av radium -226 uttryckt i Bq/kg av materialet. Gammaindex är ett mått på den totala mängden radioaktiva ämnen som ingår i ett material. Index skall vara mindre än 1, (Svensk byggnorm 198 (31:143)) i det färdiga byuggnadsmaterialet medan delmaterial som utgör en mindre del således får ha högre gammaindex. Radiumindex är ett mått på mängden raciium i ett material. Radiumindex skall i likhet med gammaindex vara mindre än 1,. Som framgår av tabell 3 är det endast de inaskade proverna nr 1 och 2 som överskrider radiumindex. I arbetsmi7jösammanhang kan man beräkna bidraget från varje nuklid och ställa det i relation till den internationella, årliga dosgränsen. Vid ett damminnehäll i luften på 1 mg/m" med radioaktiviteten 1 Bq/kg (jämför tabell 3) utsätts arbetaren för,3 ysv/år.

10 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 Tabell 3. Mätresultat av gammaspektrometrisk analys (inst Radiofysik, Lund) samt beräkning av gammaindex och radiumindex. Aska N u k 1 i d Gamma- Radium- (nr) Ra (Bq/kg) Ac (Bq/kg) K - 4 (Bq/kg) Cs (Bq/kg) index index >,9 4, ±6 68±4 68±4 45±3 11±1 11±1 52±3 37±2 34±2 49±5 3±4 34±3 35±2 51±3 27±2 1±1 8±1 21±2 29±2 28±2 26±2 95±6 34± ± ± ±1 37± ±2 >,61,18,14,14,19,22,21,9,6,8 3,5,42,34,34,23,55,55,26,19,17 1 Aktivitetskoncentrationen av Th-232 om radioaktiv jämvikt förutsattes. 2 Muntlig uppgift, analyserad i annat projekt. Exhalationsresultaten framgår av tabell 4 och figur 3. Mätningarna har prioriterats mot tillgänglig tid. Först har askprover med naturlig vattenkvot mätts därefter med successivt stigande vattenkvot.

11 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 6 Tabell 2. Resultat av exhalation från torvaskor. Aska Torrvikt Naturlig Kompakt- Exhalation vid vattenaskprov vattenkvot densitet,, kvot (nr) (g) w n {%) (t/m J ) (Bqkg'V 1 ) {%) ,696,394,1799,1616,1829,4136,2298,186,2126,5 1,6 5,2 64, 14,4 3,,7 4,4 4, 2,64 2,64 2,64 2,64 2,12 2,347 2,64 1,83 2,6 2,19 7,49 2'J4 6,55 13,5 16 7,24,28,52 n AC U,4b,57,93,7,14.7,38,,44,31 5, * 2 4 2" w w «2 n *r\ 2> 2" w n 2 n 4 w., 2" 1 11,929, ,5 2,8 1,473 1,83,29,15,24,, 2$" 8 w 2 n

12 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 Exhalation (Bqkg'V 1 ) 15 1-] 9 8 7H /, t lo : Vattenkvot Figur 3. Exhalationen som funktion av vattenkvoten. Mätvärdet är markerat med respektive nummer för askprovet.

13 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 5. BEDÖMNINGAR 8 Vid hantering och transport av minst 5 kg radioaktiva ämnen är gränsvärdet 2 ppm uran. Det är inte troligt att askorna nr 3-11 överskrider detta värde. Om sönderfallsjämvikt råder nellan uran -238 och radium -226 är aktiviteten densamma för båda nukliderna. Jämviktsförhållandet är inte känt men uranaktiviteten bedöms ligga inonm dubbla radiumaktiviteten, jämför tabell 3. De inaskade proverna innehåller 7 ppm uran enligt muntlig uppgift från SGU. Vid nyttiggörande av torvaskor som byggnadsmaterial kan proverna bedömas med utgångspunkt från gammaspektrometeranalyserna. Flertalet askprov klarar gamma- och radiumindex. De inaskade proverna (nr 1 o 2) överskrider radiumindex utan inblandning i annat materiel. En deponi bedöms lämpligen enligt planverkats anvisningar (Statens planverk, 1982). För att undvika markradonproblem inomhus i boendemiljö rekommenderas byggnadstekniska åtgärder korresponderande mot markradonrisken indelad i tre klasser (hög-normal-låg). Till högriskområde hänförs områden med stor andel av mark med förhöjd radiumhalt, ca 125 Bq/kg. Till normal riskområde hänförs områden som huvudsakligen består av mark med normal radiumhalt, ca Bq/kg. m således askorna deponeras utan annan uppblandning faller flertalet inom begreppet normal riskområde. Nr 11 faller inom lågriskområde medan nr 1 och 2 skulle bedömas som högriskområde om den typen av aska deponeras. Det radon son kan avgå till porluften i marken är till viss del beroende av radiumhalten men också av andra faktorer som vattenkvoten. Radonets rörelseförmåga genom marken regleras i hög grad av permabiliteten för luft. Med utgångpunkt från exhalationsförsöken kan vissa bedömningar göras av motsvarande markradonhalt som med planverkets anvisningar indelas i hög-normal-lågriskoinråde. Bedömningarna baseras på ett mindre antal markmätningar in situ och motsvarande exhalationsvärden. Cnoggrannheten i exhalationen bedöms-ligga inom +3%. Vid exhalation över,6 Bq kg^h" 1 bedöms tät mark som en torvaskadeponi vara högriskområde, mellan,3-,6 Bq kg^" 1 normal riskområde och under,3 Bq kg"*h"* lågriskområde. Högriskområde kräver radonsäkert utformande av byggnad för att klara gränsvärdet 7 Bq/m 5 i radondotterhalt inomhus. På lågriskmark kan byggnaden utförs "traditionellt" medan man på normal riskområde ställer vissa krav på grundkonstruktionens täthet, s k radonskyddande utförande.

14 STATENS GEOTEKNISKA INSTITUT 1-29/84 9 De inaskade proverna (nr 1 och 2) faller då inom interval let högrisk liksom nr 5. Som lågrisk vid deponi bedöms askorna 3, 6 och 11 medan övriga faller inom intervallet normalrisk (nr 4, 7, 8, 9 och 1). Eftersom exhalationsnivan överlag är låg kan man inte utläsa någon säker skillnad mellan flygaskor och bottenaskor eller med/utan kalkinblandning. 6. SLUTSATSER Överensstämmelsen mellan bedömningar gjorda på olika grunder stämmer helt när det gäller de inaskade proverna 1 och 2. Dessa har klart förhöjd radioaktivitet och mäste hanteras med försiktighet. Nr 11 har entydigt låg radioaktivitet medan övriga askor varierar något i bedömningen kring normala aktiviteter. 7. REFERENSER Eländer, P., Torvaskors kemiska och fysikaliska egenskaper. (Statens geotekniska institut) Under färdigställande. Linköping. Statens planverk, Radon-planläggning, byggnadslov och skyddsåtgärder. Rapport 59. Lindmark, A. och Rosén, B., Radon i jord. Exhalationvattenkvot. Årstidsvariationer. Permeabilitet. (Statens geotekniska institut). Rapport No 24, Linköping.