kärnbränslecykelns olika skeden

Transkript

1 Westinghouse Proprietary Class 2 This document This document contains is the proprietary property information of and contains and is Proprietary subject to Information the restrictions owned on the by Westinghouse title slide. Electric Sweden AB and/or its subcontractors and suppliers. It is transmitted to you in confidence and trust, and you agree to treat this document in strict accordance with the terms and conditions of the agreement under which it was provided to you Westinghouse Electric Sweden AB. All Rights Reserved. Strålskydd och miljöeffekter i kärnbränslecykelns olika skeden Tillverkning av kärnbränsle miljörisker och yrkesexponering H Mellander WSE 12.1_Bl19, rev 4,

2 Innehåll Kärnbränsletillverkning Säkerhetsaspekter Kiti Kriticitet t Externa doser Interna doser Miljöeffekter Utsläpp Afll Avfall 2

3 Bränslefabriken i Västerås I drift sedan 1966 Tillstånd att konvertera 900 t UO 2 /år Certifierad mot ISO 9001, m.fl. standarder Tillverkning av BWR and PWR bränsle Tillverkning av komponenter Tillverkning av styrstavar Konvertering PWR 600 ton UO ton UO ABB BNFL Toshiba

4 Bränsletillverkning i de olika stegen Leverans Bränslepatroner Kutstillverkning Konvertering

5 Konvertering

6 Kutstillverkning 6

7 Stav- och patrontillverkning 7

8 Kommentarer Kunden (reaktorägaren) köper uran som skickas till fabriken för bränsletillverkning Uranet representerar stora värden ledtiderna betydelsefulla Transporter via lastbil eller fartyg Fleråriga kontrakt som tecknas flera år innan första leverans bara svag koppling till konjunkturcykler Hård konkurrens (överkapacitet) prispress 8

9 Säkerhetsaspekter på tillverkningen Kriticitet Radiologisk exponering Kemiska risker 9

10 Neutron Kriticitet 235 U Fissionsprodukter Energi Strålning Nya neutroner Strålning 10

11 Matematiskt definierad kriticitet neutronproduktion k neutronförluster kriticitet t : k 1 överkriticitet : k 1 kriticitetsolycka underkriticitet : k 1

12 Olika metoder för att undvika kriticitet Geometrisk säkerhet Förhindrande av växelverkan Moderationskontroll Neutronabsorption (infångning i av neutroner) ) Minskad reflektion Begränsning B ä i av uranmängden 12

13 Kritiskt säkra parametrar För en given uranförening kan man definiera kritiskt säkra parametrar. Exempel är kritiskt kt säker massa, volym, diameter eller skikttjocklek. För 5% anrikad UO 2 reflekterat av 30 cm vatten är Kritiskt säkert skikt 9,7 cm. Kritiskt säker massa 17 kg U Kritiskt säker volym 17,5 liter 13

14 Kritiskt säker geometri och volym 14

15 Externa och interna doser 15

16 Externa doser Bestäms med TL-dosimeter (snart OSL) Medeldos ca 1 msv/år, maxdos ca 5 msv/år En del av exponeringen kommer från i verkstäderna lagrat uran Förhöjd dos till de som arbetar i närheten av uranet t.ex. i samband med avsyning av färdigställda bränslepatroner 16

17 Betados till händer och ögon Har undersökts i samarbete med LiU Vissa arbetsuppgifter innebär förhöjd exponering t.ex. kutsavsyning Undersökningarna ännu ej slutförda men delresultat har publicerats 17

18 Exponeringssituationer 18

19 Exponeringsbegränsning Extern Skärmning, egenskärmning Beta Skärmning, handskar, glasögon Intern Tillfälliga strålskyddsrutiner vid underhåll etc Inbyggnationer runt utrustningar med spridningsrisk Ventilation,,punktutsug, undertryck i inneslutningar, styrt luftflöde från ren mot mindre ren Andningsskydd 19

20 Uran i kärnbränsle I I naturen: 238 U 99,283 % 234 U 0, % 235 U 0,711 % Normalt några ppm U i berg- och jordarter. I kärnbränsle: 238 U % 234 U % 0,03-0, U 3-5 % Dessutom 236 U och 232 U i varierande koncentration. Normalt jämvikt med alla U-koncentrationen i kärnbränsle döttrar. ca 88,2 %. Normalt ojämvikt med döttrar. 20

21 Exempel på uranföreningar som hanteras vid kärnbränsletillverkning Snabb/medel (F/M) Löslighet Långsam (S) Uranoxid Uranhexafluorid UO UF 2 6 U 3 O 8 ADU U 2 O 7 (NH 4 ) 2 AUC (NH 4 ) 4 (UO 2 )(CO 3 ) 3

22 . Olika metoder att bestämma intern dos Aktivitet i urin/feces Aktivitet i lunga Luftaktivitet Material/aerosol karakteristika (löslighet, AMAD, etc), exponeringsmönster Provtagning Bakgrund Positionering Naturligt intag Intag till GI Känslighet Korrektioner Relation PAS/SAS Arbetslogg Beräkningsmetodik Beräkningsmetodik Andningsskyddslogg Integration? 22

23 Lunglaboratorium standardmetod för interndosimetri Detektionsgräns 2 3 Bq 235 U vid 40 min 23

24 . Metod som används vid Bränslefabriken vid beräkning av kronisk interndos Förutsättningar Intaget kan antas vara approximativt konstant under kalenderåret En viss individ exponeras för en viss typ eller en given mix av Metod uranaerosoler Korrektion för naturligt intag och residual från tidigare års exponeringar Dygnsutsöndring av uran från spot-samples beräknas m.h.a. kreatinin Dosen beräknas per kalenderår och kan prognostiseras under året 24

25 Hur hanterar vi utsöndring som beror på tidigare intag? Uranium ex xcretion rat te (linear scale) Constant exposure (5 years) Continued constant exposure Doubled exposure Halved exposure Interrupted exposure 5 years Material 1 25

26 Illustration effekter av exponeringsvariationer på urinutsöndring 0,02 U/day) Uraniu um excretio on rate (Bq 001 0,01 Natural background level Shift schedule Daily Analysis detection limit 0, Vacation Vacation Year Material1 Exposure: 1 msv/year 26

27 Modellering av en oregelbunden exponering 27

28 . Residualutsöndring per Bq intag 28

29 . Intagsberäkning 29

30 Schema för urinprovtagning U1* U2* U3* U4 U5 U6 U7* 24h, tu n, tu n, isu, efter semester n, tu n, tu U5 n, tu n, tu U7 Rapportering Till SSM U6 24h = dygnsprov n = normalt prov U4 tu = total uran isu = isotopspec. analys *Alla Alla lämnar detta prov U4 U6 lämnas av utvalda U1 Dosberäkning Urinprovtagning Lungmätning U3 semester U2

31 . Kroniska interndoser Alla * Antal Medelvärde 2,3 1,4 1,7 1,7 Max 13,9 18,5 17,2 25,2 Summa * Preliminär beräkning 31

32 Kemiska risker Uranhexafluorid - fluorvätesyra Ammoniak, m.fl kemikalier Uran är också kemiskt giftigt Typ Enstaka intag Kroniskt intag Lättlösligt Kemisk Kemisk/Radiologisk Svårlösligt li Rdil Radiologisk ik Rdil Radiologisk ik 32

33 Miljöaspekter på tillverkningen i Kemikaliehantering Utsläpp av kemikalier Utsläpp av radioaktiva ämnen 33

34 Utsläppsvillkor Enligt villkor från Miljödomstolen får WSE släppa ut till spillvattennätet per år: Uran Nitrat Ammoniak Fluor 4 kg 400 kg 150 kg 75 kg Utsläppen till luft per år får enligt villkoren högst uppgå till: Uran NOx Ammoniak Metanol, etanol och isopropanol 0,5 kg 11 kg 9 kg 10 kg 34

35 Utsläpp av uran till vatten 4,5 4,0 4,0 3,5 3,0 2,5 Kg 2,0 1,6 1,9 1,5 1,3 1,3 1,0 0,5 0,9 0,6 0,3 0,4 0,5 0,6 0,4 0,2 0, New Permit År 35

36 Doser till allmänheten Beräknas separat för utsläpp till luft och vatten Beräknas för kritisk grupp Mycket låga doser ca msv/år S/å Mest exponerad åldersgrupp år 36

37 Avfall Proccessavfall dominerar mängdmässigt. Kan deponeras på kommunal avfallsdeponi (klass 1) baserat på särskilt beslut från SSM Brännbart avfall m.m. Kommer att pyrolyseras i ny anläggning i Studsvik för att därefter antingen slutförvaras eller behandlas för uranåtervinning Omfattande friklassning efter gammaspektrometrisk analys 37

38 38