Att sanera radioaktiva ämnen KARL ÖSTLUND, LUNDS UNIVERSITET
Förlorade/bortglömda strålkällor
Presentationen, ämnen, begrepp mm. Vad vi menar med utsläpp från kärnteknisk anläggning. Orsaker till att det blir utsläpp förutsättningarna. 2 Exempel, Ukraina och Japan. Vad är det som kommer ut, vad är det för något. Hur beter sig utsläppet, hur det kommer kanske att sprida sig. Vad sker när utsläppet väl kommit ned på marken och i miljön. Varför är det så svårt att sanera bort radioaktiviteten Kommer nämna och förklara lite olika begrepp.
Vad vi idag menar med utsläpp från kärnteknisk anläggning Det är när radioaktiva ämnen kommer ut ur reaktorn, ut ur inneslutningen så att vi tappar kontrollen över den radioaktivitet vi har i härdmaterialet. Det kan ske exempelvis genom utsläpp till: Atmosfären, nedfall på land. Inom anläggningen, Marken (under jord). Vattendrag och hav.
Härdskador och dess betydelse för utsläppet. Resteffekten är problemet när man stannat reaktorn, den måste kylas länge efter stoppet. Förlorar man sin kylförmåga uppstår ofta skador på bränslestavarna. Det kan vara: Sprickor på rören kutsarna ligger i. Att dessa rör delvis eller helt smälter. Härden förlorar allt vatten och kylning. Extrema händelser. Då frigörs radionuklider inne i reaktorinneslutningen.
Härdskador Sprickor på rören med bränsle: Ädelgaser och ämnen med låg kokpunkt kommer ut.» Xenon, Jod osv Rören med bränsle smälter helt eller delvis: Ämnen med låg och medelhög kokpunkt kommer ut.» Ädelgaser, Jod, Cesium, Tellurid, Rubidium osv Härden förlorar allt vatten och kylning: Bränslet smälter, kan fatta eld, smälta igenom tank och inneslutning osv.» Allt kan komma ut, temperaturberoende, svår olycka.
Exempel 1 - Chernobyl Explosion i reaktorhärden. Kastade upp och ut radioaktivt material i atmosfären och i miljön. Utsläpp mitt under drift av reaktorn. Alla kortlivade nuklider fanns kvar. Härdmaterial spreds över hela reaktorområdet i både stora och mikroskopiska fragment, Brand utbröt i härden som varade i veckor. Hettan gjorde att explosionsmolnet steg till flera kilometers höjd omgående och transporterades bort med vinden. Tur att molnet steg högt och att det inte regnade
Chernobyl 26 april 1986 Helikopterpiloterna fick ~ 1 Sv i dos för varje passage över och igenom brandröken.
Bild från Chernobyl efter olyckan
Bild, en månad efter explosionen
Modell av reaktorn
Exempel 2 - Fukushima Daiichi Utsläpp pga. skalvskador och tsunamiskador på kylningen och inneslutningen. Reaktorn var redan stannad. Resteffekten: Gjorde så att vattnet kokade bort i härden. Det blev övertryck i reaktorn. Vattnet trycktes ut ur reaktorerna genom skador från jordbävningen. Man tvingades flera gånger släppa ut radioaktiv ånga för att få in mer vatten och minska trycket.
Fukushima Sprängskiss Pumpade in 120 l/minut och reaktor när de havererade, dygnet runt. Många utrymmen fylldes helt med vatten. Pumpningen tvättade ur reaktorn på lös radioaktivitet med saltvattnet. Läckte ut även till turbinhallar mm., även ned i marken.
Skalvskador i Fukushima. Radioaktivt vatten som strömmar ut via kulvertar.
Ett av reaktorhaveriets moment 22 Man måste få in vatten för att härden inte skall skadas alt. smälta delvis eller helt. (-) Man kan behöva släppa ut ånga för att få in vatten. (+) Man vill vänta in i det sista med tryckavlastning (släppa ut ångan), för att kortlivade nuklider ska ha hunnit sönderfalla och försvinna så mycket som möjligt. (-) Övertryck kan orsaka läckage av vatten och het ånga. Filtra-systemen hjälper till att kunna hantera detta.
4000 Vid vilken temperatur frigörs de olika ämnena? o C Nb 4782 Tc 4877 Zr 4377 Mo 4612 Rh 3727 Ru 3900 Np 3902 Mycket svårflyktiga 3000 2000 1000 La 3454 Nd 3127 Pr 3212 Pu 3232 Ce 3257 Co 2870 Am 2607 Sb 1750 Ba 1640 Sr 1384 Te 990 Cs 678 Rb 688 Svårflyktiga Lättflyktiga Ädelgaser, I Mycket lättflyktig 184
Viktiga faktorer som påverkar beläggningen Hur mycket radioaktiva ämnen finns i reaktorn (Inventariet). Hur stor andel av inventariet som läcker ut Vilken höjd, hur varmt och hur länge utsläppet varar Vindriktning, vindhastighet, atmosfärisk stabilitet (omblandning), nederbörd.
Utsläppskaraktäristik- ofiltrerat utsläpp Det är stor skillnad mellan ett filtrerat och ofiltrerat utsläpp. Ofiltrerat utsläpp: Ädelgaserna kommer alltid ut. Kommer ut i atmosfären som varm ånga, partiklar eller gas. Följer med vinden tills det svalnat och ramlar ned. Regn kan komma att tvätta ur det radioaktiva molnet. Beläggningen kan ha olika innehåll på olika avstånd från den trasiga reaktorn. Det blir eventuellt livshotande situation för de som bor 0-3 km från reaktorn om de inte utrymts innan.
Utsläppskaraktäristik - filtrerat utsläpp Filtrerat utsläpp: Ädelgaserna kommer fortfarande ut, med fördröjning. De sönderfaller ev. i luften och faller till viss del ned som beläggning. 99% eller mer av allt annat blir kvar i filtret. Katastrofen uteblir. Åtgärderna blir begränsade och betydligt mildare för de som drabbats.
Utsläppskaraktäristik - i naturen. De radioaktiva ämnena fastnar på växter, jord, ytor, överallt De kan fastna hårt på utsidan, ramla av, falla till marken med löv och blad Mossa, svamp och lav på tak och i naturen tar upp radioaktivitet. I marken kan kan växter ta upp ämnena eller, Så binder radioaktiviteten till jorden och vandrar sakta nedåt. Radioaktiviteten flyttas med erosion, djur, växter, vind, väta, snö.
Åtgärder, vad man kan göra åt situationen. Man måste vara tydlig med att man inte kommer kunna göra helt rent igen. Vi kan välja att: Flytta på radioaktiviteten, spola av, gräva bort, blästra, dvs förflytta kontaminationen. Vänta ut beläggningen, dvs aktiviteten på marken klingar av, halveringstiden styr detta. Låta invånare och användandet av tätbebyggelse sanera städerna.
Upplägg för sanering - målbild, åtgärder, planering Det måste finnas ett tydligt mål, dvs en målbild dvs dit hela kampanjen, ex. sanering ska leda. Det kan ta tex. 2 månader att nå målet men också 30 år. Det måste finnas en plan (saneringsplan) som inkluderar alla åtgärder. Min uppfattning är att man behöver försäkra sig om att allmänheten förstår målet, innan man diskuterar planen och åtgärder. Åtgärder och beslut i planeringen måste kunna läggas till och ändras utan att förändra målbilden. Man måste vara otroligt noga när man lägger fram sin målbild, att berätta att åtgärder kan komma att förändras och bytas ut.
Forts. målbilden med sanering Det är årsdos/livstidsdos som är begränsande. Ett mål kan vara 1 extra msv per år från olyckan. Om vi väntar ut beläggningen, kan vi nå målet den vägen. Väljer vi att flytta radioaktiviteten, når vi målet i ett valt område snabbare. Var/ Vad är viktigast att sanera? Finns det något som bör gå snabbare att sanera än något annat? I stort sett allt detta går att förbereda innan en olycka.
Vilka dosgränser eller doser är rimliga? I Sverige har vi årsdoser från naturlig bakgrund på mellan 1-10 msv/år. Vi vet inte vilka individer det är som får 10 msv/år men vi vet att de finns i vårt land (Sverige). Vi bryr oss inte för 10 msv/år, dvs 70x10 = 700mSv i livstidsdos. Om vi får beläggning, så kunde vi kanske kunna acceptera ett tillägg på ca 500 msv i livstidsdos? Svenska mätmetoder vid exempelvis kärnteknisk olycka är så grova så ~10-20 msv/år är svårt att skilja på för individen.
Beläggningen. Varför är det så svårt att hantera den? Man måste göra mätningar för att veta: Hur beläggningen är fördelad i stor skala. Vad som kommit ut på marken, vilka nuklider. Hur mycket som kommit ut och hamnat på marken.
Övningsresa till Japan Övning: SSM och vi på Lunds Universitet fick möjlighet att besöka Restricted Area och röra oss fritt utanför reaktorområdet i Fukushima. Vi gjorde mätningar för att lära oss hur utsläppet såg ut.
Japans utsläpp och nedfall sett i stora mått.
Fordonsmätningar runt verket i Fukushima
Exempel urban miljö Doshastighet från Cs-137 i centrala Gävle 1986 0.020-0.025 µsv/h 0.012-0.018 µsv/h 0.025-0.035 µsv/h 0.035-0.045 µsv/h
Varför det är viktigt att få reda på vilka olika nuklider som utsläppet består av Olika nuklider ger människan och miljön olika stråldos. Reaktornuklider: Vissa har lång halveringstid och andra har kort halveringstid (från sekunder till 10 000-tals år). Olika nuklider frigörs vid olika temperaturer i härden.» De nuklider man hittar med mätning vid utsläpp kan berätta om reaktorns status och historiken vad som hänt därinne.
Paus? Avfall, slutdeponi I Japan
Saneringseffektivitet Olika metoder har olika effektivitet. Mellan ca 1-95% av radioaktiviteten kan man få bort. Det enda viktiga är hur den påverkar årsdosen. Augusti 2011 satte Japan upp saneringsmålet för två år att en reduktion med 50% för vuxna och 60% dosreduktion för barn. halveringstiden för Cs-134 var inräknad. 5-10% av detta beror då på saneringsåtgärder. Ny policy, 1 msv/år i långsiktigt mål.
Ekonomi, vad kostar det Japans uppskattning på kostnad hittills på jordbruk, skogsindustri och fiske är 238 miljarder kr. Tidigare har en prognos på summa givits på 795 miljarder euro för hela olyckan, framtiden inkluderat. Om en olycka händer i EU blir detta förmodligen en EUgemensam insats, olyckan blir förmodligen gränsöverskridande. Kärnkraftspoolen ~ 6miljarder, räcker inte speciellt långt.
Ekonomi, vad kostar det forts Exempel, Sanering villa 600 kvm yta genererar 60-90 kubikmeter avfall från mark. ca 20-30 kbm avfall från huset och trädgård om det behövs. ca 1 vecka arbetstid för 3-4 personer + maskiner. => ~ 70 000 till 100 000 kr + moms per hus. Mätningar, dokumentation, byggnation av avfallsplatser osv. inte inräknat.
Skyddsåtgärder Inomhusvistelse är skydd mot kortlivade radionuklider i beläggningen och mot plympassage (max 1-2 dagar). Evakuering man flyttar ut människor till rent område för att beläggningen är för kraftig när man häver inomhusvistelse. Omflyttning/utrymning när man anser att det inte kommer gå att bo där alls. Skyddsfaktor: Den skärmning tex. ett hus ger, dvs ett ökat skydd för strålningen. Normalvärde villa 0.5 (70-talet) Normalvärde lägenhetshus/flervåningshus 0.05-0.1
Lästips