BAC - ETT DATORPROGRAM FÖR BERÄKNING AV BYGGNADERS SKYDDSFAKTORER FÖR INITIALSTRALNING Göran Danielson

Transkript

1 Försvarets Forskningsanstalt Huvudavdelning Stockholm FOA rapport C 2O376-A2 Oktober 1930 BAC - ETT DATORPROGRAM FÖR BERÄKNING AV BYGGNADERS SKYDDSFAKTORER FÖR INITIALSTRALNING Göran Danielson Antal sid 50 Sammanfattning Rapporten beskriver beräkningsmetodik och transmissionsdata i datorprogrammet BAC, vilket för byggnader beräknar skyddsfaktorer för initialstrålning från kärnladdningsexplosioner. Skyddsfaktorn - kvoten mellan dosen i en punkt i byggnaden och dosen i det fria - beräknas sepr.-'. för mot byggnaden infallande neutroner, fissionsproduktgammasi- 7 ling och sekundär gammastraining. Vid beräkningen av strålni Y* ; -' ansmissionen i byggnaden använder BAC data avseende strålningstrarsr orten i betongplattor, vilket medför att programmet kan användas huv v.sakligen för skyddsrum och andra byggnader i vilka väggar och ge ^/tak till stor del består av betong, tegel etc. Rapporten innehåller r< n en användarhandledning till programmet samt vissa jämförelser me lan BAC-resultat och värden beräknade med Monte Carlo-tnetodik. Datorprogrammet HINK, som används för act interaktivt läsa in data i BAC, re ovisas i den samtidigt utgivna FOA-rapporten C2O377-A2. Uppdragsnr; A2 33 sändlista; Port? (2 ex), SkyddS, Sk; Cfs (3 ex), 3tat 3t.r3.l- skyddsinst, SKI, Studsviks 3 4i»4. 6 a.,.-«. St-.urisvi \ra ^nftf^i teknik A3 1^3 x )»?0A 1 (2 ex), FOA 5, FOA 4 (2 ex) FOA 2: 040, 210 (2 ex), 211 (25 ex), 12 ex), 213 (3 ex), 230

2 Innehåll 1 Inledning 3 2 Översiktlig beskrivning av HINK och MC 5 3 BAC-geometrin 8 4 Strålningstransmissionen i BAC Beräkningsmetoden Strålningsmiljön i det fria Indelningen av byggnadens yttersidor i rektangulära rutor Betongsammansättningen Yttertransmissionen Innertransmissionen 15 5 Användarhandledning Körning av HINK och BAC Indata Utskrift Dimensioner 22 6 Diskussion av metodik och resultat Jämförelser med andra beräkningsmetoder Jämförelsematerial Infallande neutronstrålning Infallande gammastraining Sammanfattande kommentarer Strålningsmiljö, byggnadsmaterial och programdimensioner 30 Referenser 33 Figur Tabell Appendix 47

3 1 Inledning BAC är ett datorprogram som för byggnader beräknar skyddsfaktorer för initialstrålning från kärnladdningsexplosioner. Skyddsfaktorn definieras som kvoten mellan dosen i en punkt i byggnaden och dosen i det fria. Initialstrålningen är definitionsmässigt den joniserande strålning som utsänds under den första minuten efter explosionen. De mot byggnaden infallande strålslagen - neutroner samt de båda gammakomponenterna fissionsproduktgammastrålning och sekundär gammastrålning - behandlas separat i programmet. Dessutom utförs beräkningar för dan sekundära gammastrålning som på grund av neutronerna bildas i byggnadens väggar, golv och tak. Den ursprungliga versionen av BAC skrevs direkt för FOA av den amerikanska firman Radiation Research Associates, Inc (förkortas RRA), Fort Worth, Texas (Mooney m fl 1972). RRA har också givit programmet dess namn, vilket kommer av beteckningen "Building Analysis Code". Ett mycket omfattande test- och korrigeringsarbete har emellertid därefter utförts på FOA, varvid bl a ett stort antal fel i programmet rättats, och dessutom har så gott som samtliga i BAC irgående transmissionsdata bytts ut. Däremot har varken principerna för datainläsningen och geometribehandlingen eller beräkningsgången i stort ändrats. För att kunna lägga in nya transmissionsdata i programmet har en stor serie strålningstransportberäkningar utförts vid FOA (Engström & Lefvert 1977, Engström & Lefvert. 1978). Vidare har datorprogrammet HINK för interaktiv inläsning av indata till BAC framtagits (Pers m fl 1980). Förutom rapportförf atta.:en har Tomas Lefvert (som lämnade FOA 1978 och nu är anställd vid Statens Vattenfallsverk) deltagit i större delen av FOAarbetel rued 3AC. Lars Björklund, FOA 213, har utfört det avslutande test- och programmeringsarbetet, vilket även inneburit en avsevärd förenkling och effektivisering av BAC. Han har också överfört det för IBMdator ursprungligen skrivna programmet till DEC System 10 samt svarat Lör den iatormässiga kopplingen mellan HINK och BAC.

4 För att få en allmän uppfattning om hur BAC fungerar och används, är det tillräckligt att läsa kapitel 2 i denna rapport. De båda följande kapitlen behandlar BAC-geometrin (kapitel 3) och strålningstransmissionen (kapitel 4) mera detaljerat, och kapitel 5 är en användarhandledning till BAC. 1 detta kapitel behandlas indata till programmet översiktligt, men en fullständig beskrivning av samtliga BAC-indata ges i ett appendix. Kapitel 6 diskuterar bl a programmets begränsningar och redovisar några jämförelser mellan BAC-resultat och Monte Carlo-beräkningar. Av dessa jämförelser framgår att de med BAC beräknade skyddsfaktorerna är representativa för eller överskattar initialstrålningsverkan i byggnaden, varvid överskattningen är störst då skyddet mot initialstrålningen är dåligt. Jämförelserna visar också att tillförlitligheten är god vid beräkning av relativa förändringar i skyddsfaktorvärdet då enstaka ingångsdata varieras.

5 2 Översiktlig beskrivning av HINK och BAC Den beräkningsmetod som, på ett så exakt sätt som teoretiskt är möjligt, kan användas för att utföra strålskyddsberäkningar för initialstrålning infallande mot byggnader är Monte Carlo-metoden (Zetterström 1961, Stevens & Trubey 1971). Datorprogram, som använder denna beräkningsmetod, medför emellertid redan för enstaka, mycket enkla byggnader stora beräkningskostnader och programmen kan i praktiken inte användas för mera komplicerade byggnader med många våningsplan och rum. Man måste därför för sådana strålskyddsberäkningar använda metoder som i ett eller flera avseenden innebär en approximativ beräkning av strålningstransmissionen i byggnaden. I BAC är byggnadsbeskrivningen principiellt enkel men ändå mycket detaljerad (t ex individuella vägg-, golv- och taktjocklekar i de olika rummen samt dörr- och fönsteröppningar i vtter- och innerväggarna). Alla strålningsberäkningar i programmet är do.:k endast interpoleringar i transmissionsdata, som erhållits som resultat vid tidigare utförda beräkningar för ett antal plattor av det material som ingår i byggnadens väggar, golv och tak. Denna approximativa strålningsbehandling, som ger korta körtider och därmed relativt låga datorkostnader, har vid FOA bedömts ge tillräckligt god information om strålskyddets variation inom en byggnad respektive för olika byggnader (såväl bostäder som skyddsrum). HINK är ett DEC 10-program med vilket man på ett enkelt och rättframt sätt vid terminal interaktivt läser in de uppgifter som skall ingå i indata till BAC, varefter HINK transformerar dem till den form som inläsningen i BAC kräver. (HINK har utförligt beskrivits i en separat FOA-rap!- 1 H't (Pers m fl 1980).) Med en uppsättning kommandon ger man data bettäildude byggnaden, dvs rummens koordinater, vägg-, golv- och taktjocklekarna - alltid uttryckta som betongtjocklek eller ekvivalent betong- ;jucklek (det senare behandlas närmare i avsnitt 6.2) - samt uppgifter om fönster- och dörröppningar (vilkas tjocklek antas vara noll). Under aenna inläsning kan man bl a få en bild av varje våningsplan utritad, begära utskrift av enstaka eller grupper av inlästa byggnadsdata samt vid behov enkelt utföra ändringar i data. När geometriinläsningen i HINK

6 är avslutad, begär man frågor angående övriga indata till BAC (exempelvis betongens densitet och byggnadens orientering relativt explosionspunkten). Då samtliga frågor i HINK besvarats, finns indata till BAC på två DECfiler. En BAC-beräkning som använder dessa indata startas därefter enkelt vid terminal. Figur 1 illustrerar principerna för en fullständig körning av HINK och BAC. BAC består av två separata DEC 10-program, GEOMS och INTEG, och en komplett BAC-beräkning innebär alltid en körning med GEOMS följd av en körning med INTEG. I GEOMS delas byggnadens yttersidor in i rektangulära rutor, och syftlinjer, dvs räta linjer, mellan varje rutas mittpunkt och beräkningspunkten definieras. De data som GEOMS beräknar för rutorna, t ex betongtjockleken längs syftlinjen (se figur 2, som kommenteras närmare i avsnitt 4.1), utgör sedan indata till INTEG. Dessa värden kan även erhållas som utskrift vid terminalen. I INTEG utförs en numerisk integration av strålningstransmissionen i två steg, varefter skyddsfaktorn beräknas och skrivs ut. Man kan även få utskrift av de individuella skyddsfaktorbidragen för byggnadens yttersidor respektive för de rum som gränsar till yttersidorna. Första steget i INTEG-beräkningarna ger dosen på insidan av varje ruta. Därvid interpolerar programmet i data avseende den dosmässiga strålningstransmissionen genom betongplattor av olika tjocklek. Dessa värden (Engström & Lefvert 1977) har beräknats med strålningsdata som uppgivits vara representativa för termonukleära kärnladdningar (Mooney m fl 1972). Som framgår av avsnitt 4.2 kan emellertid BAC-resultaten användas även för fissionsladdningar. I det andra steget i INTEG-beräkningarna behandlas strålningsfrausporten inuti byggnaden. Därvid beräknas den dosmässiga attenueringen av den strålning som utgår från insidan av varje ruta med hjälp av betongtjockleken längs motsvarande syftlinje. För dessa beräkningar använder INTEG dosvärden på olika djup i en bestrålad, mycket tjock betongplatta (Engström & Lefvert 1978). Dessa värden, som innehåller closbidrag från strålningens återspridning inom den tjocka betongplattan, används - i stället för den typ av doser som ingår i INTEG-beräkningens första steg - för att approximera strålningsspridningen inuti byggnaden.

7 Beräkningarna i BAC samt indata och utskrifter beskrivs mera detaljerat i kapitel 3-5 och i appendix.

8 8 3 BAC-geometrin Byggnaden är en rätvinklig parallellepiped, bestående av rum som också är rätvinkliga parallellepipeder, fördelade på ett eller flera horisontella våningsplan. Byggnaden omges av ett horisontellt markpl.in, vilket dock ej behöver sammanfalla med något plan i byggnaden. Ett rätvinkligt koordinatsystem definieras aied oxigo i ett av byggnadens lägsta hörn och vertikal z-axel, så att inga koordinater för byggnaden blir negativa (se figur 3). Byggnadens ytterväggar och yttertak betecknas xmin-, xmax-, ymin-, ymax- respektive zmax-sidan. Dess zmin-sida, dvs golvet i byggnadens understa våningsplan, ingår ej i beräkningarna av strålningstransmissionen. (Samma beteckningar används för beräkningspunktsrummets sex sidor i den detaljerade utskriften från GEOHS.) Väggar, golv och tak antas i BAC bestå av betong, vars densitet läses in. Betongens sammansättning behandlas i avsnitt 4.4. De fyra väggarna samt golvet och taket i varje rum är var för sig en jämntjock betongplatta. Andra byggnadsmaterial kan endast läsas in i form av ekvivalent betongtjocklek (se avsnitt 6.2). Väggar, golv och tak betraktas vid koordinatangivelser som begränsningsytor utan tjocklek. Således anges exempelvis en innervägg mellan två rum ha samma läge i båda rummen. Rektangulära ytter- och inneröppningar (fönster och dörrar) är tillåtna. Öppningarnas tjocklek antas vara noll vid transmissionsberäkningarna, (öppningarna kallas "hål" i prograc.net HINK.) För att beräkna skyddsfaktorn anger man, förutom beräkningspunktens läge, vilken av byggnadens fyra ytterväggar som är vänd mot explosionen. Man kan i BAC-körningen vrida byggnaden och beräkna värden för valfritt antal av de maximalt fyra möjliga orienteringarna hos byggnaden relativt explosionspunkten (se även avsnitt 4,2). En förteckning över de geometriska data som läses in i BAC finns i avsnitt 5.2.

9 4 Strålningstransmissionen i BAC 4.1 Beräkningsmetoden Den strålning som i BAC-beräkningarna infaller mot en byggnad är neutroner samt de båda gammakomponenterna fissionsproduktgammastrålning och sekundär gammastraining. (Den senare bildas i luft och mark på grund av de vid explosionen utsända neutronerna.) Dessa tre komponenter behandlas var för sig. Dessutom görs beräkningar för den sekundära gammastrålning som på grund av den mot byggnaden infallande neutronstrålningen bildas i byggnadens väggar, golv och tak. Strålningsmiljön på utsidan av byggnaden bestäms av antalet partiklar (neutroner och ganmakvanta) som infaller mot byggnadens yttersidor samt av denna strålnings energi- och vinkelfördelning. Detta behandlas i avsnitt 4.2, vilket även redovisar de omvandlingsfaktorer som i beräkningarna använts vid övergången från antalet infallande partiklar till stråldos. Skyddsfaktorn i beräkningspunkten erhålls genom en numerisk integration av dosbidragen från den strålning som infaller genom byggnadens yttersidor. Dessa indelas i ett antal rektangulära rutor, vilkas sammanlagda yta är lika stor som ytan av yttertaket respektive av de delar av ytterväggarna som ligger över marknivån, och skyddsfaktorbidraget beräknas för en ruta i taget. Ju fler rutor byggnadens yttersidor indelas i, desto noggrannare blir således den numeriska integrationen. BAC är dimensionerat för högst 100 rutor per yttersida. I avsnitt 4.3 beskrivs hur rutindelningen går till. ByggnadenN väggar, golv och tak antas bestå av betong. Avsnitt 4.4 behandlar den vid transmissionsberäkningaraa använda betongtypen. Möjligheten att med BAC utföra beräkningar för andra byggnadsmaterial diskuteras i avsnitt 6.2. Beräkningen av skyddsfaktorbidraget för strålningen genom varje ruta itförs i två steg. Först beräknar BAC den dosmässiga strålningstransmis-

10 10 sionen genom ytterväggarna och yttertaket med hjälp av i programmet inlagda transmissionsdata för ett an I betongplattor. Om rutan är en inläst öppning sätts vägg- eller tak jockleken lika med noll. Dessa transmissionsdata beskrivs i avsnitt 4.5. Därefter beräknas strålningstransporten från insidan av rutan till beräkningspunkten utgående från antagandet att transmissionen inuti byggnaden för all strålning som infaller mot rutan kan approximeras med den strålningsdämpning som erhålls längs syftlinjen från rutans mittpunkt till beräkningspunkten. I denna dämpningsberäkning används den totala betongtjockleken längs syftlinjen. I BAC-geometrin är innertak, golv och innerväggar begränsningsytor utan tjocklek. Bidraget till den totala betongtjockleken för syftlinjen är för varje sådan begränsningsyta t/cos 6, där t är den inlästa betongtjockleken för motsvarande vägg eller golv/tak och 6 är vinkeln mellan syftlinjen och begränsningsytans normal (se figur 2). Om skärningspunkten mellan syftlinjen och en begränsningsyta inuti byggnaden ligger i en Öppning i ytan, blir bidraget till totala betongtjockleken noll för denna yta. För att beräkna strålningsdämpningan använder BAC transmissionsdata för olika djup i en mycket tjock betongplatta. Dessa data behandlas i avsnitt 4.6. Skyddsfaktorbidragen för rutorna summeras slutligen dels för varje rum som gränsar till yttersidorna, dels för varje yttersida och dels för hela byggnaden. De båda förstnämnda summorna är uppdelade i bidrag från strålning genom ytteröppningar respektive genom resten av ytterväggen eller -taket. (Pan som gör en BAC-körning får välja om endast totalsumman eller även delsummorna skall skrivas ut. Utskrifterna behandlas utförligt i avsnitt 5.3.) 4.2 Strålningsmiljön i det fria Uppgifter beträffande det antal neutroner och gammakvanta som per ytoch dosenhet infaller mot en byggnads olika sidor samt denna strålnings energi- och vinkelfördelning har erhållits från RRA (Mooney m fl 1972, Mooney 1974). Dessa data gäller egentligen endast på ungefär 1 km avstånd från en termonuklear kärnladdning med 100 m explosionshöjd och styrkan något hundratal k'ioton. Ovannämnda rapport uppger dock att en omfattande studie i.u V.P visat att dessa data. antingen är representativa för eller något överskattar initialstrålningsverkan för ett stort antal

11 11 laddningstyper, laddningsstyrkor och explosionsavstånd. Enligt en vid FOA utförd beräkning (Engström 1980) är dessutom skillnaden mellan skyddsfaktorer beräknade för fissionsladdning och för termonukleär laddning liten jämfört med osäkerheten i BAC-metodiken. RRAs värden avser det fall då en av byggnadens ytterväggar är vänd mot explosionspunkten, så att en linje mellan nollpunkten och denna ytterväggs mittpunkt i marknivån blir vimcelrät mot ytterväggen. Värdena består av fyra olika datauppsättningar, nämligen för taket, för väggen närmast explosionspunkten, för väggen längst bort från explosionspunkten samt (gemensamma värd*en) för byggnadens båda övriga ytterväggar. Vid BAC-körningen anger man vilka av byggnadens ytterväggar som i tur och ordning skall vara vända mot explosionen vid skyddsfaktorberäkningarna. RRAs energi- och vinkelfördelningar har använts i de transmissionsberäkningar som utförts vid FOA och som behandlas i avsnitt 4.5 och 4.6. Vid övergång från antalet infallande partiklar till dos användes "Snyder- Neufelds omvandlingsfaktorer" för neutronerna och "Hendersons omvandlingsfaktorer" för gammastrålningen (Engström & Lefvert 1977). RRAs uppgifter om antalet mot byggnaden infallande partiklar används direkt i BAC. Neutronvärdena har dock först omräknats med hjälp av Snyder-Neufelds faktorer (Engström & Lefvert 1978), eftersom RRA använde andra omvandlingsfaktorer för neutronerna. 4.3 Indelningen av byggnadens yttersidor i rektangulära rutor De rum som gränsar till byggnadens yttersidor och ligger helt eller delvis ovanför marknivån kallas i fortsättningen kallrum. Yttertaket respektive ytterväggen ovan mark i ett kallrum kallas källyta. Rutindelninj*en utförs för en källyta i taget. Varje inläst ytteröppning blir alltid 1 ruta. Om man inte vill utföra den numeriska integrationen på ett sådant sätt att man för all strålning som infaller genom en stor ytteröppning använder data för en enda syftlinje, måste man således dela in öppningen i ett antal mindre rektangulära öppningar och läsa in dessa i BAC. Denna finindelning kan emellertid på ett enkelt sätt utföras i HINK. Där anger man då den ursprungliga öppningens koordinater samt

12 12 heltalen N och N varefter HINK delar in öppningen i N.xN 2 lika stora rutor samt beräknar dessa rutors koordinater. Rutindelningen för de delar av källytorna som inte är öppningar utförs i tre steg. Först beräknas en rymdvinkel. Antalet rutor bestäms därefter utgående från bl a detta rymdvinkelvärde. Slutligen beräknas de data för rutorna som skall användas i transmissionsberäkningarna. De olika delarna av rutberäkningen beskrivs närmare nedan. Om en källyta inte innehåller några öppningar, beräknas den rymdvinkel som källytan upptar sett från beräkningspunkten. Om det däremot finns öppningar, utförs i stället rymdvinkelberäkningen för en rektangel, vars storlek är differensen mellan hela källytan och summan av öppningsytorna. Rektangeln har samma mittpunkt som källytan och är likformig med denna. Hela källytan (inklusive eventuella öppningar) indelas därefter i MxN lika stora rutor med hjälp av ett rymdvinkelvärde som läses in. För heltalen M och N gäller två villkor. Det ena medför att MxN blir ungefär lika med kvoten mellan det beräknade och det inlästa rymdvinkelvärdet, dvs att varje rutas rymdvinkel sett från beräkningspunkten blir ungefär lika stor som den inlästa rymdvinkeln. (Om kvoten är <1, blir M * N = 1.) Det andra villkoret gör att långsidorna i en källyta som inte är kvadratisk i regel delas in i fler delar än kortsidorna. Koordinaterna för dessa rutors mittpunkter samt rutornas storlek beräknas slutligen. Dessa värden används i transmissionsberäkningarna om källytan saknar öppningar. Även i övriga fall utnyttjas mittpunktsvärdena, men endast de rutor vilkas mittpunkter ej ligger inom en öppning tas med och då z..-"l ett nytt värde på rutornas storlek. Denna rutstorlek beräknas så att rutorna blir lika stora och får en sammanlagd yta som är differensen mellan hela källytan och summan av öppningsytorna. Om samtliga från början beräknade rutors mittpunkter ligger i öppningar, ingår således endast öppningsrutor i transmissionsberäkningarna. I detta fall multipliceras samtliga öppningars storlek med en konstant faktor så

13 13 att summan av dessa omräknade öppningsytor blir lika stor som källytan. Om man läser in ett lämpligt rymdvinkelvärde för rutindelningen, inträffar detta fall i regel endast för källytor med mycket stor andel inlästa öppningar eller för källytor som ligger så långt från beräkningspunkten eller är så små att de ger ett obetydligt bidrag till totala skyddsfaktorn. Man kan givetvis alltid variera öppningsdata eller rymdvinkelvärde i några BAC-körningar och med hjälp av resultaten bedöma inverkan av att transmissionsberäkningarna i ett enskilt fall utförts med öppningsrutor som är större än de inlästa öppningarna. 4.4 Betongsammansättningen Vid strålskyddsleräkningar för objekt i vilka betong ingår har såväl betongens sammansättning som dess densitet stor betydelse. För de betongtyper som vanligen används som byggnadsmaterial spelar främst vattenhalten stor roll för hur den mot byggnaden infallande neutronstrålningen attenueras. Densiteten har betydelse för transmissionen av all infallande strålning men varierar i regel avsevärt mindre än vattenhalten i sådan betong. De strålningsdata som ursprungligen ingick i BAC hade av RRA beräknats för en i strålskyddssammanhang ofta använd betong med densiteten kg/m" och vattenhalten 6 % (Mooney m fl 1972). De transmissionsberäkningar som utförts vid FOA och som beskrivs i avsnitt 4.5 och 4.6 använde en betong med samma densitet och vattenhalt men, på grund av tvärsnittshanteringen i dessa beräkningar, med en i övrigt något modifierad sammansättning (Engström & Lefvert 1977). Den är dock vald så att skillnaden ur strålskyddssynpunkt är helt betydelselös. Den atomära sammansättningen av de båda betongtyperna ges i tabell Yttertransmissionen Transmissionsberäkningen för den strålning som infaller mot varje ruta är, som tidigare nämnts, uppdelad i två steg. Först beräknas strålningens dosmässiga attenuering i ytterväggen eller -taket. Denna del av beräkningen behandlas nedan. Därefter följs strålningen längs varje syftlinje från insidan av rutan till beräkningspunkten. Detta behandlas i följande avsnitt.

14 14 Uttrycket för yttertransmissionen, med vilket BAC beräknar hur stor del _ av den infallande strålningen som från insidan av varje ruta utgår i syftlinjens riktning, kan skrivas D(t)*f(t,cos 9). Här är 8 vinkeln mellan syftlinjen och rutans normal, t betongtjockleken i ytterväggen eller -taket och D(t) en konstant för varje t-värde. Uttrycket f(t,cos 9), som ger vinkelberoendet hos den transmitterade strålningen, kan skrivas 8 t A (t).(cos 9) 1 f(t,cos 9) = e i=0 där A.(t) är konstanter. I BAC ingår A.(t) och D(t) för 8 respektive 16 värden på betongtjockleken i intervallet 0-1,5 m. Programmet interpolerar logaritmiskt i D(t) och linjärt i polynomet. I RRAs BAC-version (Mooney m fl 1972) gavs vinkelberoendet av polynom i 9/10 i stället för cos 9. Dessa polynom har på FOA använts för att bestämma A.(t)-värdena (Engström & Lefvert 1978). De 8 betongtjocklekarna är 0, 15, 30, 45, 61, 91, 122 och 152 cm. Även D(t) ingick i RRAs BAC-version för endast dessa 8 värden på betongtjocklek. Detta ger emellertid i vissa fall osäkra värden vid interpoleringen. Speciellt inträffar detta för den sekundära gammastrålning som bildas i 0-10 cm tjocka betongplattor. I detta intervall stiger nämligen först dosvärdet mot ett maximivärde för att sedan snabbt minska med ökande tjocklek. Dessutom ingick inte den inelastiska spridningen av neutronerna i RRAs beräkning av denna sekundära gammastrålning utan endast infangningsgammabidraget. Slutligen gav jämförelser med andra publicerade doskurvor samt testkörningar med RRAs BAC-version i vissa fall resultat som var svåra att acceptera i BAC. På grund av allt detta utfördes på FOA en serie transmissionsberäkningar som resulterade i D(t)-värden för de 16 betongtjocklekarna 0, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 75, 100 och 150 cm. (Tjockleken 0 ger källdata för ytteröppningar.) Beräkningarna utfördes med S -koden ANISN (Engle 1967) med RRAs energi- och vinkelfördelning för den infallande

15 15 strålningen (Mooney 1974) och grupptvärsnitt för 40 energigrupper (22 neutron- och 18 gammagrupper). Dessa beräkningar har utförligt behandlats i en FOA-rapport (Engström & Lefvert 1977). 4.6 Innertransmissionen Strålningstransporten inuti byggnader, beräknas med hjälp av i programmet inlagda exponentiella funktioner, som är kurvanpassningar till resultaten från dosberäkningar på olika djup i en tjock betongplatta. Strålningstransporten inuti byggnaden för den sekundära gammastraining som bildas i byggnadens ytterväggar och -tak beräknas på samma sätt som för den mot byggnaden infallande sekundära gammastrålningen. I den ursprungliga BAC-versionen (Mooney m fl 1972) ingick för innertransmissionsberäkningen dosvärden för tunna betongplattor, trots att man redan från början hade bestämt sig för att man skulle använda data för tjocka plattor. Dessutom uppvisade dessa dosvärden många av de nackdelar som beskrivits i avsnitt 4.5 beträffande RRAs yttertransmissionsdata. De innertransmissionsvärden som nu ingår i BAC har därför beräknats vid FOA för olika djup i en 1,5 m tjock betongplatta. Återspridningsbidraget inom den tjocka plattan används därvid för att approximera dosbidraget från den spridda strålningen inom en byggnad. Dessa transmissionsberäkningar (Engström & Lefvert 1978) har utförts analogt med beräkningarna av yttertransmissionsdata (Engström & Lefvert 1977), dvs med samma S -program, tvärsnitt och data för infallande strålning (se avsnitt 4.5), men för olika djup i en tjock platta i stället för plattor av olika tjocklek. Vid beräkningarna användes således RRAs energi- och vinkelfördelningar för strålning infallande mot en byggnads olika yttersidor. För skyddsfaktorberäkningarna i BAC innebär detta att attenueringen för den strålning som infaller mot en byggnadssida beräknas med samma spektrum både för transmissionen genom yttersidan och för transmissionen inuti byggnaden, trots att strålningens energi minskat och dess vinkelfördelning ändrats, när strålningen passerat yttersidan. Detta tenderar att överskatta dosen inuti byggnaden.

16 16 Användarhandledning 5.1 Körning av HINK och BAC Denna kortfattade instruktion förutsätter dels allmänna kunskaper om datorsystemet DEC-10, dels att programmen HINK och BAC (vilket består av GEOMS och INTEG) är lagrade i datorn DEC-10 i de direkt körbara filerna HINK.EXE, GEOMS.EXE och INTEG.EXE. Samtliga utskrifter i det på FOA skrivna interaktiva programmet HINK görs på svenska och i det i USA påbörjade programmet BAC på engelska. I avsnitt 5.4 redovisas sådana begränsningar beträffande främst dimensioner i BAC och HINK som användaren av programmer behöver känna till. Beträffande HINK hänvisas i övrigt till den utförliga användarhandledningen i HINK-rapporten (Pers m fl 1980). En fullständig BAC-beräkning omfattar tre moment vid terminal, vilka kan utföras i följd under samma terminalpass eller delas upp på flera tillfällen (se figur 1). I första delen av beräkningen kör man programmet HINK, vilket innebär en interaktiv inläsning av data samt en omvandling av dessa till indata i den form BAC kräver. Man startar HINK-programmet med DEC-kommandot RUN HINK och läser sedan in koordinaterna och betongtjocklekarna för byggnaden med hjälp av en uppsättning HINK-kommandon. (I HINK kan man spara en inläst geometri och ha den som utgångspunkt vid en senare datainläsning.) Därefter ger man HINK-kommandot BAC vilket a) ställer frågor angående övriga indata till först GEOMS och sed-.n INTEG, b) omformar svaren på dessa frågor samt den inlästa geometrin till indata i den form de båda programmen kräver, c) skapar de båda datafilerna GE0MS.DAT och INTEG.DAT innehållande dessa indata samt d) avslutar HINK-körningen. (I punkten a ovan ingår även den tidigare

17 17 nämnda möjligheten att dela in ytteröppningar i flera mindre öppningar.) Indata till BAC beskrivs översiktligt i avsnitt 5.2. Nästa steg i BAC-beräkningen är att köra programmet GEOMS, som då använder innehållet i filen GEOMS.DAT som indata. DEC-kommandot är RUN GEOMS vilket först ger en utskrift av vissa indata och därefter ställer en fråga om man önskar detaljerad utskrift av de data som beräknas i GEOMS. Svaret YES (eller yes) ger denna utskrift, alla övriga svar ger enkortfattad utskrift. Utskrifterna behandlas i avsnitt 5.3. GEOMS skapar även datafilen INTERN.DAT, som innehåller de värden för syftlinjerna som skall användas i INTEG samt några av de värden som utgjorde indata till GEOMS. Den tredje och avslutande delen av BAC-beräkningen är körningen av programmet INTEG. Detta använder som indata innehållen i filerna INTEG.DAT och INTERN.DAT. DEC-kommandot för att starta programmet är RUN INTEG och innan några data skrivs ut får man på samma sätt som i GEOMS välja detaljerad eller kortfattad utskrift. Dessa behandlas i avsnitt 5.3. Den beräkningsgång som redovisats ovan förutsätter en HINK-körning som inledning till varje BAC-körning. Detta är också det för användaren av BAC enklaste tillvägagångssättet, eftersom man då inte behöver känna tili något om BAC-indatas exakta form eller inbördes ordning. Ett snabbare förfarande är emellertid möjligt om man i en beräkningsserie bara andrar något enstaka indatavärde i BAC, t ex endast rymdvinkeln, mellan varje beräkning. I stället för att köra HINK vid varje BAC-beräkning kan man da med HINK skapa indata till den första beräkningen i serien och sedan göra övriga indatauppsättningar genom att ändra i datafilerna GEOMS.DAT och/eller INTEG.DAT med eut redigeringsprogram, förslagsvis

18 18 SOS. Detta kräver dock kunskap dels om redigeringsprogrammet, dels om BAC-indatas exakta ordningsföljd och format. En fullständig indatabeskrivning ges därför i appendix. Man bör dock beakta att omfattningen av tester och kontroller i BAC har valts utgående från att HINK ger korrekta och konsistenta indatauppsättningar till BAC. Därför krävs mycket stor noggrannhet av den som på ovan beskrivet sätt utför BAC-körningar med indata som inte till alla delar skapats av HINK. Vidare gäller i många fall att en ändring av någon enstaka uppgift beträffande byggnaden, t ex golvtjockleken i ett våningsplan eller marknivåns läge, medför så omfattande ändringar i BAC-indata att det enda rimliga alternativet är att utföra en ny HINK-körning. BAC är skrivet i FORTRAN för att köras på datorn DEC-10 vid Stockholms Datorcentral, QZ, men kan relativt enkelt vid behov överföras till andra datorsystem. GEOMS, som vid exekveringen upptar 11 K ord i datorns minne, består av 14 rutiner, och INTEG, som upptar 12 K ord, består av 6 rutiner. Kostnaden för en BAC-körning beror av beräkningens omfattning - t ex antalet rum, syftlinjer och orienteringar - samt av utskriftsmängden. Kostnaden för ett terminalpass påverkas också bl a av hur stor beläggningen vid datorn är vid detta tillfälle. I tabell 2 ges ungefärliga kostnader med FOAs marginaltaxa (kostnadsläge januari 1980) för några beräkningar med en tvåvåningsbyggnad innehållande 10 rum och 5 BACöppningar. Exemplen visar hur kostnaden kan variera med beräknings- och utskriftsmängden samt ger en uppfattning om hur stor totalkostnaden för en BAC-körning kan vara. 5.2 Indata BAC-indata kan indelas i tre grupper, som behandlas översiktligt i detta avsnitt. Ytterligare information ges i appendix och HINK-rapporten. Geometriska indata är byggnadens ytterdimensioner, marknivåns läge (relativt byggnadens understa golv),

19 19 - totala antalet rum, antalet kallrum intill varje yttersida samt kallrummens nummer enligt BACs interna system för rumsnumrering (se appendix), - samtliga rums koordinater samt rumsnumren som använts i HINK, - samtliga rums vägg-, golv- och taktjocklekar samt betongens densitet, antalet öppningar i varje rums väggar, golv och tak samt öppningarnas koordinater, - beräkningspunktens läge (koordinaterna samt beräkningspunktsrummets BAC-nummer). Många av dessa data, bl a uppgifterna om kallrummen, beräknas av HINK. HINK beräknar även beräkningspunktens koordinater, om man anger att punkten skall ligga centralt i beräkningspunktsrummet 1 m ovanför golvet. Alla avstånd, koordinater och betongtjocklekar anges i meter, betongdensiteten i kg/m. Densiteten läses in i INTEG. Övriga data i denna grupp läses in i GEOMS. En annan indatagrupp innebär val av alternativ, dvs den påverkar direkt omfattningen av beräkningarna. Vid datainläsningen i GEOMS kan man ange att man i beräkningarna skall bortse från den strålning som infaller genom någon eller några av byggnadens yttersidor. I GEOMS läser man också in ett rymdvinkelvärde som bestämmer hur indelningen av källytorna (exklusive öppningar) i rektangulära rutor utförs (se avsnitt 4.3). Standardvärdet i HINK är WlOO steradianer. Som indata till INTEG anger man dels vilka infallande strålslag som skyddsfaktorn skall beräknas för, dels vilka av de fyra olika möjligheterna att vända byggnaden mot explosionspunkten (se avsnitt 4.2) som skall ingå i körningen.

20 20 I INTEG läser man slutligen in två uppgifter som inte ingår i beräkningarna utan endast skrivs ut och således används som identifikation av utskriften. Dessa är ett nummer på körningen samt en text (maximalt 32 tecken) som utgör en beteckning för byggnaden eller beräkningsfallet. 5.3 Utskrift Utskriften från GEOMS och INTEG innehåller dels några indata samt datum för körningen, dels beräknade värden (uppgifter om syftlinjerna i GEOMS, skyddsfaktorvärden i INTEG), dels - i några fall - upplysningar eller påpekanden. Utskriften från varje program börjar på ny sida. Genom att besvara en fråga som programmet ställer väljer man kortfattad eller detaljerad utskrift (se även avsnitt 5.1). De olika utskrifterna beskrivs nedan, varvid vissa utskriftsbeteckningar anges inom parentes med ve.rsaler. I figurerna 4 och 5 ges exempel på utskrifter. De indata som skrivs ut i GEOMS är totala antalet rum i byggnaden, rymdvinkelvärdet, byggnadens dimensioner samt marknivåns läge. Den kortfattade utskriftsversionen anger dessutom antalet syftlinjer per kallrum samt antalet kallrum och syftlinjer per byggnadssida. Om fler än 100 syftlinjer utgår från samma byggnadssida avbryts körningen, och ett meddelande om detta skrivs ut (se även avsnitt 5.4). Om någon av de vid rutindelningen ursprungligen definierade rutorna inte ingår i den fortsatta beräkningen (på grund av öppningarnas läge, se avsnitt 4.3), anges även antalet sådana rutor (NSKIP) samt antalet återstående rutor (NKEPT). Om NKEPT=0 skrivs storleken av källytan och totala öppningsytan ut. Dessutom följer en text som påpekar att endast öppningar ingår i beräkningen för denna källyta. All utskrift i både GEOMS och INTEG erhålls för ^n byggnadssida i taget med ordningsföljden xmin, xmax, zmax, ymin, ynia:;. (De rumsnummer som skrivs ut är numren som används i HINK, ej de interna BAC-nummer som beskrivs i appendix.) I den detaljerade utskriftsvarianten i GEOMS ingår dessutom samtliga data som beräknats för syftlinjerna. Dessa uppgifter är först betongtjockleken för den aktuella källytan (noll för öppningar) samt rutans storlek (1NCR. AREA) direkt efter rutindelningen respektive öppningens storlek

21 21 (således ej den eventuellt korrigerade yta som beskrivs i avsnitt 4.3, eftersom denna beräknas först i INTEG). Vidare anges vilken av beräkningspunktsrummets begränsningsytor (NWDC, se figur 3) och antalet rum (NDQ) som syftlinjen passerar samt cosinus för vinkeln mellan syftlinjen och rutans normal (COSTH). Slutligen ges uppgifter om syftlinjens längd samt betongtjockleken längs syftlinjen. Dessa är dels totalvärdena (DIST respektive TSPTH), dels värden för varje rum som syftlinjen passerar (DQ respektive TQ). De senare anges i tur och ordning från beräkningspunktsrummet till kallrummet. Om den totala betongtjockleken längs en syftlinje är mycket stor, blir motsvarande skyddsfaktcrbidrag försumbart jämfört med summan av bidragen för de i sammanhanget intressanta syftlinjerna. För att undvika att INTEG i ett sådant läge försöker beräkna ett mindre värde än det minsta tal datorn kan behandla, finns i BAC en övre gräns för betongtjockleken i transmissionsberäkningarna. Detta värde har, tämligen godtyckligt, satts till 2 m. Om tjockleken är minst 2 m avbryts således behandlingen av syftlinjen och ett meddelande härom skrivs ut. (I den detaljerade GEOMS-utskriften, som för sådana syftlinjer är mindre omfattande, uppges då alltid TSPTH vara 2 m.) Om beräkningen för samtliga syftlinjer från en källyta avbryts på detta sätt, påpekas detta även i utskriften från INTEG. De indata som skrivs ut i INTEG är körningens nummer, identifikationstexten (BUILDING TYPE), betongens densitet samt beräkningspunktsrummets nummer och koordinaterna för beräkningspunkten (DETECTOR). (Det z-värde som då anges är inte den i HINK inlästa koordinaten relativt beräkningspunkts rummets golv utan beräkningspunktens z-koordinat i byggnadens koordinatsystem, se figur 3.) Den kortfattade utskriften omfattar vidare de totala skyddsfaktorerna (REDUCTION FACTORS) för de olika strålslagen och byggnadsorienteringarna. Värdena för neutroner, fissionsproduktgamma och infallande sekundärgamma (OUTS. SEC. GAMMA) relateras därvid till utedoserna för respektive strålslag. Multiplikation av skyddsfaktorn för den sekundära gammastrålning som bildas i betongen (CONCR. SEC. GAMMA) med neutrondosvärdet utomhus ger storleken av denna sekundära gammados i

22 22 beräkningspunkten. Data för byggnadens olika lägen relativt explosionspunkten anges i ordningsföljden xmin, xmax, >min, ymax för byggnacssidan vänd mot explosionen (EXPLOSION SIDE). Om man vid inläsningen valt att inte ta med byggnadens samtliga yttersidor i beräkningen, påpekas detta i utskriften, och skyddsfaktorvärdet är då summan av de beräknade skyddsfaktorbidragen. Om man valt att ta med endast ett eller två infallande strålslag skrivs värdet noll ut för övriga strålslag. Värdena i INTEG skrivs ut med fem siffror endast för att man skall kunna jämföra beräknade värden då indata varierats obetydligt, t ex vid en mycket liten ändring av antalet rutor på en källyta. Då skyddsfaktorer redovisas eller ingår i dosberäkningar är det inte rimligt att använda fler än en eller två siffror. Den detaljerade versionen av utskrift från INTEG innehåller dessutom skyddsfaktorbidragen uppdelade i bidrag från strålning genom öppningar (OPENINGS) respektive genom resten av ytterväggen eller -taket (SOLIDS), dels för varje kallrum, dels summerat över varje byggnadssida. Dock redovisas skyddsfaktorbidrag för ytterväggar eller -tak med tjockleken noll under rubriken öppningar. Sammanfattningsvis kan sägas att det vid en BAC-körning oftast är tillräckligt att välja de kortfattade utskrifterna. Detaljerad utskrift från GEOMS väljer man, om man utöver rutantalet önskar ytterligare information om syftlinjer och rutor, t ex rutstorlek eller betongtjocklek. Detaljerad utskrift från INTEG väljer man, om man vid beräkningen är intresserad av exempelvis den relativa betydelsen av strålning som infaller mot vissa kallrum eller byggnadssidor. 5.4 Dimensioner I detta avsnitt behandlas de begränsningar i BAC som sammanhänger med de dimensioner som valts för programmet. Konsekvenserna av dessa och övriga begränsningar diskuteras i kapitel 6. Dessutom berörs i detta avsnitt de dimensioner som tillåts i HINK. För fullständigare information hän\isas till HINK-rapporten.

23 23 För BAC (och HINK) gäller: a) Antalet rum i en BAC-körning får vara högst 40. HINK tillåter inte att BAC-indata skapas för fler än 40 BAC-rum. b) Antalet kallrum per byggnadssida får vara högst 20. HINK tillåter inte fler än 20 kallrum. (Även om man vid inläsninge väljer att inte ta hänsyn till den strålning som infaller mot nå'-on byggnadssida, läses 0-20 rumsnummer in för sidan. Dessa uppgifter ingår dock ej i beräkningarna.) c) Antalet i BAC inlåsta öppningar får vara högst 240 (dvs i genomsnitt 1 öppning/begränsningsyta i 40 rum). HINK tillåter inte att fler än 240 BAC-öppningar definieras. (En i HINK inläst inneröppning ger upphov till minst två BAC-öppningar.) d) Antalet syftlinjer per yttersida får vara högst 100. Som tidigare nämnts avbryts beräkningarna om detta maximivärde överskrids, och ett meddelande härom skrivs ut. Det är inte möjligt att i HINK definiera fler än 100 ytteröppningar per byggnadssida som indata till BAC. För HINK gäller dessutom: e) Av praktiska skäl är antalet våningsplan högst 10 och antalet olika x- respektive y-koordinater i varje plan högst 15. f) Varje variabelvärde måste ligga inom ett visst intervall. Detta har valts så stort att det inte skall vara gränssättande för de geometrier för vilka BAC-körningar kan utföras, samtidigt som så många som möjligt av felaktigt inlästa värden direkt skall upptäckas av HINK. Härigenom kan exempelvis en byggnads ytterdimensioner inte vara större än 500 m och en vägg- eller taktjocklek inte större än 1 m.

24 24 Diskussion av metodik och resultat 6.1 Jämförelser med andra beräkningsmetoder Jämförelsematerial Som tidigare nämnts (se avsnitt 4.2) avser strålningsmiljön i BAC situationen ungefär 1 km från en termonukleär kärnladdningsexplosion med något hundratal kilotons styrka och explosionshöjden 100 m, dvs elevationsvinkeln (höjdvinkeln till explosionen) är ungefär 5. För andra kombinationer av avstånd, laddningstyp och -styrka uppges dessa strålningsdata vara representativa eller n,got överskatta initialstrålningsverkan. Vidare tar man vid BAC-beräkningen för en byggnad hänsyn till byggnadens orientering relativt explosionspunkten genom att vända valfri yttervägg mot explosionen. i den öppna litteraturen är det ont om uppgifter beträffande skyddsfaktorberäkningar för byggnader för initialstrålning. Dessutom är dessa, på grund av den stora skillnaden i ingångsdata, sällan lämpade för direkta jämförelser med EAC. Några publicerade data för infallande neutronstrålning att jämföras med BAC har inte påträffats. RRA har visserligen publicerat skyddsfaktorvärden för alla initialstrålningskomponenterna avseende ett envåningshus utan innerväggar, där dimensioner samt väggoch taktjocklekar varieras (Mooney 1971) och där samma transmissionsdata som i den äldsta BAC-versionen (Mooney m fl 1972) uppges ha använts. Men dessa värden hör till det jämförelsematerial som föranledde stora ändringar i BAC (se avsnitt 4.5), och de ger ingen ytterligare information angående det nuvarande BAC-programmets tillförlitlighet. På FOA har därför- Monce Carlo-berakningar utförts för neutroner infallande mot en av vt lerväggarna i två enkla geometrier (Lefvert 1975), och resultaten jämförs med motsvarande BAC-värden i avsnitt För infallande initialgammastrålning har däremot beskrivningar av beräkningsmetoder för byggnader samt vissa resultat publicerats. Dels har Spencer (vid National Bureau of Standards, Washington, DC) redovisat en förenklad beräkningsmetod (Spencer 1975), dels har Beer och Cohen (vid

25 25 Mathematical Applications Group Inc (förkortas MAGI), Elmsford, New York) publicerat Monte Carlo-resultat för flera beräkningspunkter i ett antal byggnader med betong i väggar och golv/tak (Beer & Cohen 1975). Spencers metod och de flesta resultat som Beer och Cohen redovisat avser dock en ringformad källa - för att erhålla medelvärden för alla tänkbara byggnadsorienteringar relativt explosionspunkten - med elevationsvinkeln 30. God överensstämmelse mellan resultat erhållna med de båda beräkningsmetoderna för en enkel byggnad har rapporterats (Eisenhauer & Spencer 1974). För några få geometrier och beräkningspunkter har emellertid Beer och Cohen även studerat andra värden på elevationsvinkeln, och i avsnitt jämförs deras värden för elevationsvinkeln 5 med motsvarande BACresultat. Avsnitt är en sammanfattning av resultaten i avsnitt och Infallande neutronstrålning Figur 6 är en skiss av den ena av de båda enkla tvårutnsbyggnaderna i ett plan (helt ovan mark) som använts i Monte Carlo-beräkningarna (Lefvert 1975). Neutronerna infaller mot ena rummets största yttervägg, vilken är 2 ca 4x2,5 m, och de fyra beräkningspunkterna (se även figur 7) ligger i det andra rummet, 1 m över golvet i det med innerväggen parallella vertikalplanet i rummets mitt. Den bestrålade ytterväggen har en ca 0,5 m 2 fönsteröppning, och innerväggen, som ligger ungefär 3 m från de 2 med denna parallella ytterväggarna, innehåller en ca 1,5 m dörröppning. Den bestrålade ytterväggen är 0,15 m tjock och innerväggen 0,06 m. Golvoch taktjocklekarna samt de övriga väggtjocklekarna, av vilka ingen ingår i de jämförande BAC-beräkningarna, är 0,06-0,15 m. Den andra byggnaden skiljer sig från denna byggnad endast genom att den saknar fönster. (Dimensioner och betongtjocklekar är i första hand valda för att beskriva två rum som utgör en del av en större byggnad.) Monte Carlo-beräkningarna utfördes med datorprogrammet MORSE (Straker m fl 1970) med RRAs energi- och vinkelfördelning för neutroner infallande mot den yttervägg som är närmast explosionspunkten (Mooney 1974). Antalet energigrupper var 126 (104 neutron- och 22 gammagrupper), och betongsammcisättningen var densamma som i de beräkningar som utfördes vid FOA för

26 26 att ta fram transmissionsdata till BAC (se avsnitt 4.4). Varje körning omfattade neutroner, och standardavvikelsen för de beräknade värdena varierade mel 1 an 6 och 16 %. Med MORSE kan man inte beräkna skyddsfaktorbidragen för transmitterad neutrondos och sekundär gammados separat utan endast summan av dem. Figur 7a vfsar dessa värden för byggnaden utan fönster, med 1 standardavvikelse markerad, samt summan av motsvarande skyddsfaktorbidrag beräknade med BAC. Figur 7b ger samma information beträffande byggnaden med fönster. Tabell 3 innehåller kvoter mellan BAC- och MORSE-värdena för de olika beräkningspunkterna. I tabellen ges också kvoten mellan värdena för byggnaden med respektive utan fönster dels för BAC, dels för MORSE. BAC-värdena är 1,5-2 gånger större än motsvarande MORSE-värden, och denna faktor har för varje beräkningspunkt ungefär samma värde för båda byggnaderna. En överskattning av skyddsfaktorbidraget var väntad på grund av de energi- och vinkelfördelningar som använts vid beräkningen av innertransmissionsdata för BAC (se avsnitt 4.6). För att försöka bedöma hur BACs behandling av strålningsspridningen (avsnitt 4.6) inverkat på resultaten för byggnaden utan fönster, gjordes ytterligare några MORSE-körningar för denna byggnad. I dessa tog man inte med vissa av de betongskikt som omgav beräkningspunktsrummet - dels golvet, dels både golvet, taket och ytterväggarna - och man jämförde sedan resultaten med MORSE-värdena i figur 7a. Återspridningen från golvet visade sig då vara ca 15 % och från ytterväggarna och taket ca 15 eller 30 % av totaldosen. Det mindre värdet erhölls därvid för de mellersta beräkningspunkterna och det större för de bada beräkningspunkter som låg närmast rummets båda kort sid. r. Därefter gjordes en uppskattning av vilka värden man H'-'.:I'I i- ti., beräknat med BAC, om man använt dels neutrontransmissionsvarden avseende tuu.ui betongplattor, dels ovannämnda, med MORSE beräknade, "tersi-ridniiigsbidray. En jämförelse med värdena i figur 7a visade att.s:,-ittiii.nft.svi:; "I, av skillnaden mellan BAC- och MORSE-resul täten r iigvr 'r av BACs behandling av strålningsspridningen inom

27 27 Som framgår av tabell 3 är överensstämmelsen mycket god för de båda beräkningsmetoderna vad beträffar kvoten mellan dosen i byggnaden med fönster och dosen i byggnaden utan fönster Infallande gammastrålning Som nämndes i avsnitt har Beer och Cohen vid MAGI publicerat skyddsfaktorer som beräknats med Monte Carlo-metodik för gammastrålning infallande mot betongbyggnader (Beer & Cohen 1975, i fortsättningen kallad MAGI-rapporten). För att skyddsfaktorvärdena skulle bli oberoende av byggnadens orientering relativt explosionspunkten, utfördes nästan alla deras beräkningar för en ringformad strålkälla runt byggnaden. Detta innebär således att data för den infallande strålningen integrerats över alla tänkbara värden på asimutvinkeln, dvs vinkeln i markplanet mellan en fix linje genom byggnadens centrum och riktningen till nollpunkten. Elevationsvinkeln, dvs höjdvinkeln till explosionspunkten, var i de flesta beräkningarna 30, till skillnad från ca 5 i BAC, men även några andra alternativ behandlades. För vinkeln 5 finns värden i MAGIrapporten för sammanlagt tre fall: två beräkningspunkter i en byggnad och en punkt i en annan byggnad. I dessa fall ges för fissionsproduktgamma tre uppsättningar skyddsfaktorvärden, som nedan betecknas alternativ A, B respektive C. De strålningsdata som först användes för att studera inverkan av varierande el^vationsvinkel hade erhållits genom en enkel transformation av strålningsfältet för den ringformade källan med elevationsvinkeln 30. Detta förfarande bedömdes emellertid ge tillförlitliga värden endast för den sekundära gammastrålningen. För fissionsproduktgamma ansågs resultaten (alternativ A) vara alltför osäkra, främst på grund av att strålkällan, dvs det radioaktiva molnet, stiger under den aktuella tidsperioden. Ytterligare två beräkningsserier utfördes därför för detta strålslag, varvid man använde spektra som beräknats med hjälp av bl a sambandet mellan explosionshöjden och det radioaktiva molnets stighastighet för de lika e!uvationsvinklarna. I den ena beräkningsserien (alternativ B) var ingångsdata medelvärdesbildningar över alla tänkbara värden på asitnutvinkem. I den andra serien (alternativ C) användes först asimutberoende

28 28 strålningsdata för att beräkna skyddsfaktorer, och sedan beräknades medelvärden av dessa. Figur 8a och b innehåller skisser av de båda byggnaderna. Den ena består av 2 plan, der andra av 4 plan. Våningsplanens höjd är 3-4 m cch golvytan 2 ca 20x25 m. Nedersta planet i varje byggnad ligger under mark och innehåller en beräkningspunkt. Den tredje beräkningspunkten finns i den lägre byggnadens översta plan. Alla punkterna ligger i centrum av respektive plan ca 1 m ovanför golvet. Den lägre byggnaden saknar innerväggar och dess ytterväggar består av 0,14 m betong. På vardera långsidan finns 4 stora fönster, som tillsannnins upptar drygt 40 % av väggytan* Den högre byggnaden saknar både inner- och ytterväggar. Betongtjockleken i samtliga golv/tak är 0,12 m. Betongen, vars sammansättning skiljer sig 2 något från den som anges i tabell 1, har densiteten kg/m. De fyra skyddsfaktorvärden för varje beräkningspunkt och strålslag som kan beräknas med BAC för dessa byggnader blir av symraetriskäl parvis lika stora, dvs man får ett värde, om någon av långsidorna vänds mot explosionen, och ett annat värde, om i stället en kortsida riktas mot explosionspunkten. Dessa värden ges i tabell 4a-d tillsammans med MAGIrapportens samtliga värden för elevationsvinkeln 5. Våningsplanen numreras 1-2 respektive 1-4 med början från de*, nedersta planet. BACvärdena identifieras med den byggnadssida som vid beräkningen är vänd mot explosionspunkten. Uppdelningen i skyddsfaktorbidrag är densamma som i MAGI-rapporten. En inbördes jämförelse mellan alternativen A, B och i. för fissionsprodukti:amma visar att variationen i många fall är stor. I regel är dock skillnaden inf Har. alternativen A och B mindre än skillnaden mellan endera av dessa och alternativ C. På grund av beräkningsmetodiken jämförs endast alternativ C med BAC-resultaten ; det följande. Det bör emellertid påpekas <*tt - trots att elevationsvinkeln är ungefär densamma - mycket lyder ii.", att. MAOi-beräkningarnas data beträffande den infallande strålningen (energi- och vinkelfördelningar), särskilt för fissionsprodukt-, kan skilja sig betydligt från de värden som använts vid transmis-