FOI - Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI - Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut Myndighet under Försvarsdepartementet Finansieras huvudsakligen med uppdrag Cirka 1000 anställda varav 850 forskare Kompetensen ska nyttiggöras i alla samhällssektorer

Verksamhetsidé FOI:s unika kompetensbredd ska nyttjas för att utveckla ny kunskap till försvar, samhälle och näringsliv. Verksamheten ska bedrivas med relevans, integritet, effektivitet och vetenskaplig kvalitet.

Tillämpningsområden, exempel Säkerhetspolitiska studier och analyser inom försvar och säkerhet System för ledning och hantering av kriser IT-säkerhet Nya sensorers möjligheter Skydd mot och detektion av explosiva ämnen Skydd mot och hantering av farliga ämnen

Intäkter 2012 Statliga anslag 17 % Uppdrag, bidrag och andra intäkter 84 % Totalt 1 148 MSEK

Umeå Linköping Stockholm Grindsjön

Totalförsvarets forskningsinstitut CBRN-skydd och säkerhet

Kompetensområden Internationell CBRN säkerhet Fysiskt skydd och sanering Kemiska ämnen Miljö- och hälsorisker KO Biologiska ämnen Ca 150 anställda varav ca 70 disputerade Spridningsberäkningar Radioaktiva ämnen

Kemiska ämnen Syntes av toxiska ämnen Utveckling av analysmetodik Effekter av kemiska ämnen Utveckling av FM mobila lab Hög säkerhet vid syntes och analys Modell för att mäta hudpenetration

B-detektion, C-detektion Personligt skydd Kollektivt skydd Sanering Tekniskt CBR-skydd Personlig skyddsutrustning (FOI) FM CBRN insatsstyrkor (SkyddC)

Radioaktiva ämnen Mätning provtagning, provupparbetning, detektering, mätning av joniserande strålning och radioaktiva ämnen samt tolkning av mätresultat Strålskydd där verksamheten genererar de kunskaper som krävs för att så bra som möjligt kunna förutsäga stråldoser, samt för att få en djupare förståelse för värdering av fysikalisk dosimetri Tillämpningar och studier på systemnivå hot och risker vidhäftning, omlagring och sanering studier rörande acceptabla nivåer av kontamination och exposition i olika situationer. Avancerade mätningar på isotopnivå Mätfordon

Spridningsberäkningar Källa spridning effekt FÖRE Spridnings- och skadeutfallsberäkningar Riskavstånd UNDER Snabb bedömning AVR Sensorer EFTER Källbestämning Avancerade spridningsberäkningar Sanering Återföring, deltagande i studiegrupper

Internationell CBRN-säkerhet Hotbedömningar, tekniksprång och länderanalyser Nedrustning och ickespridning (UD)

Intäktsfördelning 2011 Försvar Anslag Fö Anslag UD Civila myndigheter Näringsliv Utländska kunder Forskningsfinansiärer

FOI forskar för en säkrare värld

Radioaktiva ämnen Forskning på uppdrag av FöD: Mätning och karaktärisering av kärnämnen och andra radioaktiva ämnen kontakt: Henrik Ramebäck Radioaktivt kontaminerade ytor och människor kontakt: Jalil Bahar Gogani Uppdrag från andra finansiärer kontakt: Åsa Tjärnhage Utredningar Beredskap Undervisning Implementering av metoder Avancerade mätningar på isotopnivå Mätfordon

Kompetenser Vi är 15 personer varav: 2 Professorer 1 Docent 5 PhD 1 Lic. 1 Doktorand 5 MSc/BSc

Mätning och karaktärisering av kärnämnen och andra radioaktiva ämnen Nukleär Forensik (NF) kontakt: Henrik Ramebäck 18

CBRN Radioanalytisk kemi gamma- spectrometry (incl. fissile material) mass-spectrometry (ICP-SFMS) alpha-spectrometry for actinide liquid scintillation for beta emitters Preparedness in radiation protection Rapid methods Nuclear forensic analysis Categorisation Interpretation Attribution No of events 8000 Pu-239 7000 6000 5000 Pu-239 4000 Pu-240 3000 2000 1000 30 35 40 45 50 55 60 Eg (kev)

Instrumentkännedom -Bias i masspektrometri -Dödtidsmätningar -Basal karaktärisering av plutonium -Basal karaktärisering av 233 U -Gamma spektrometriska mätningar av U -Gamma spektrometriska mätningar av Pu -Lågupplöst gammaspektrometri av U 20

Software induced bias in masspectrometry Observed 235/238-ratio as a function of 235 U intensity: Off-line data reduction Has been interpreted as polyatomic interferences A. SJÖGREN, P.K. APPELBLAD, A. TOVEDAL & H. RAMEBÄCK: Isotope amount ratio measurements by ICP-MS: Aspects of software induced measurement bias and non-linearity, J. Anal. At. Spectrom., 20, 320, 2005 21

Karaktärisering av plutonium (Isotopic composition, and time since last separation) Isotopic composition: Determined Pu-ratios (n/n) 240 Pu/ 239 Pu 241 Pu/ 239 Pu IAEA367:1 0.299 ± 0.004 (2.65 ± 0.35) 10-3 IAEA367:2 0.295 ± 0.004 (2.75 ± 0.36) 10-3 IAEA367:3 0.296 ± 0.004 (2.97 ± 0.40) 10-3 Trinitite:1 0.0249 ± 0.0001 (2.93 ± 0.18) 10-5 Trinitite:2 0.0249 ± 0.0001 (2.77 ± 0.18) 10-5 Trinitite:3 0.0249 ± 0.0001 (2.86 ± 0.16) 10-5 Trinitite:γ 0.0249 ± 0.0047 U. NYGREN, H. RAMEBÄCK, C. NILSSON: Age determination of plutonium using ICP-SFMS, J. Radioanal. Nucl. Chem., 272, 45, 2007 23

Karaktärisering av U-233 med gammaspektrometri, masspectrometri and alfaspektrometry Measurement Age of IRMM-040a Age of Material 2 60 Gamma spectrometry (LOAX) (29.8±1.6) y (41.2±2.6) y 50 40 Gamma spectrometry (TF2) not measured (42.7±3.4) y ICP-MS (29.9±0.4) y (42.9±0.4) y Response 30 20 10 U-233 Th-229 U-232 Response fit Measurement Gamma spectrometry (LOAX) 232 U/ 233 U (IRMM- 040a) 232 U/ 233 U (Material 2) (3.14±0.15) 10-6 (1.20±0.10) 10-6 0 100 150 200 250 300 350 Eγ (kev) Gamma spectrometry (TF2) not measured (1.16±0.08) 10-6 Alpha spectrometry (3.06±0.14) 10-6 (1.12±0.02) 10-6 H. RAMEBÄCK, U. NYGREN, P. LAGERKVIST, A. VERBRUGGEN, R. WELLUM,G. SKARNEMARK: Basic characterization of 233 U: Determination of age and 232 U content using ICP-SFMS, gamma spectrometry and alpha spectrometry, Nucl. Instrum. Meth. B, 266, 807, 2008 24

Osäkerheter i gammaspektrometriska mätningar av uranium 2500 2000 1500 Response 1000 500 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Eg (kev) H. RAMEBÄCK, A. VESTERLUND, A. TOVEDAL, U. NYGREN, L. WALLBERG, E. HOLM, C. EKBERG & G. SKARNEMARK: The jackknife as an approach for uncertainty assessment in uranium isotope measurements using gamma spectrometry, Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res., B268, 2535, 2010 25

Framtid e.g. Implementering av andra metoder för karaktärisering (non-radioactive signatures), e.g. föroreningar Radioaktiva källor orphan sources Myndighetssamverkan och Nukleär Forensik 2:4 projektförslag (Sverige saknar planering för NF) 30

Framtid: viktiga komponenter Finns: Forskning inom Nucleär Forensik Internationella nätverk (ITWG, GICNT etc.) Sammanfört identifierade nationella intressenter Återstår: Överenskommelser mellan departement och myndigheter Etablerad nationell plattform för NF and NNFL 31

Radioaktivt kontaminerade ytor och människor Kontakt: Jalil Bahar Gogani Helkroppsmätningar Fotonspektrala studier Interndosimetri och biokinetik 2013-04-09 Jalil B. Gogani

Helkroppsmätningar Att mäta helkroppsinnehålet av radioaktiva ämnen och att bestämma intern stråldos är en viktig del av strålskyddsberedskapen FOI har Sveriges enda mobila enhet för detta Mäter gammastrålande ämnen Kontrakterad som del i den nationella strålskyddsberedskapen Forskning kring osäkerheter i mätningen och i bestämningen av intern stråldos Uppföljningar av 137 Cs-innehållet i olika grupper 2013-04-09 Jalil B. Gogani

Helkroppsmätningar, forskningsmål Målet är att bestämma den totala osäkerheten vid helkroppsmätningar i syfte att kunna förse besultsfattare med säkrare underlag och utföra optimerade mätinsatser vid nukleära händelser samt bygga upp förutsättningar för simuleringskapacitet för situationer där experimentella och analytiska metoders möjligheter är mycket begränsade 2013-04-09 Jalil B. Gogani

Helkroppsmätningar, verksamhet Mål: - Sammanlagd mätosäkerhet (optimerad mättid) - Systematiska fel pga kroppsstorlek - Systematiska fel pga aktivitetsfördeln - Effekten av fördeln.variation över tid Kalibrering av mätsystem Simuleringar av mätsystem - med olika strålgeometrier - jämförelse med referensgeometri Simulering detektor Verifikation med mätningar Simuleringar av Fantom Simulering av geometrin runt mätuppställningen (blyskydd) 2013-04-09 Jalil B. Gogani

Fotonspektrala studier, mål Tolka mätningar över kontaminerade ytor Bättre underlag för beslut om t ex sanering På sikt vill vi kunna knyta ihop ytkontaminationsmätningar / probmätningar med kontaminationsprov/strykprov

Fotonspektrala studier, verksamhet HPGe-mätningar Kunskap om GammaVision: Karaktärisering av LOAX (n-typ detektor för gamma med lägra energier): Karaktärisering av/osäkerheter hos kontaminerade ytor: Mätningar på kontaminerade ytor

Fotonspektrala studier, verksamhet Simuleringar Kunskap om Monte Carlo: - Övningar (geometri, källor, tallys) - MCNP Workshop Simulering av LOAX: - Information om avstånd och material/densitet - Det-Endcap avst. - Känslighetsanalys (FOV/avst.) - Vinkelberoende Simulering av källor: - Sim. av kalibr.prep. - Sim. av kontaminerade ytor

Interndosimetri & biokinetik, mål Utökade och fördjupade kunskaper inom interndosimetri och biokinetiska modeller Baskunskaper som kommer att omsättas i osäkerhetsanalyser vid hel- och delkroppsmätningar praktiska riktlinjer (handbok) för mätningar provtagningar vid nukleära händelser och undervisning

Interndosimetri & biokinetik, verksamhet Mål: - Öka kvaliteten i Stråldosberäkningar - Öka kvalitén i helkroppsmätningar - Optimera informationsinhämtning från biologiska prover och WBC Biokinetik Interndosimetri Seminarie- och litteraturstudier -Dosimetriska storheter och enheter -Anatomi, organmassa, tillväxt -Effektiv halveringstid -Dosimetrimodeller -Dosimetrissystem Biokinetiska modeller: Seminarie- och litteraturstudier -Intagsvägar -Isotopmetabolism -Targetorgan för olika nuklider -Modeller för biokinetik Biologisk provtagning: Seminarie- och litteraturstudier -Provtyper -Frekvens -Provberedning och mätning -Andra parametrar än nuklider att mäta

Radioekologi kontakt Torbjörn Nylén Övervakning av radioaktiva partiklar i svenskt luftrum Studier av Radioaktivt cesium i barsskogsmiljö Mätning av människor 1986 ca 2000 SSM, SLV, SJV, UmU, EU Livsmedelsproblematik vid radioaktivt nedfall 2000-2013 SLV, SJV, SSM, MSB Undervisning och utredningar Myndighetssamverkan Efterlevnad och kontroll av gränsvärden

Luftfilterstationer Cs-137 på luftburna partiklar (Bq/m 3 Umeå) Källa: SSM miljöövervakning

Depositionsbestämning Fältgammaspektrometri och markprovtagning -2-2 Deposition (Bq) m Deposition (Bq) m Fig. 1 Deposition in Scandinavia of 137 Cs befor the Chernobyl accident Fig. 2. Deposition in Scandinavia of 137 Cs after the Chernobyl accident.

Avrinning Fastläggs Ca 2% läckte ut 1986 Från myr-delen av området Omfördelning till myr 2000?

Skogsekologi stråldos via föda Älgens och renens föda: Högre halter i svamp och lav än i träd, buskar och örter

Däggdjur Älg Ingen påvisbar minskning Mellanårsvariationer under höstjakt Svamp? Ren säsongsvariationer Lav vinter Örter sommar Svamp höst? Minskar med ca 4 års halveringstid

Cs-137 i människor Högst i renskötande samer Minskar

Prognos Omfördelningen i marken kan leda till ökade halter i växter ex tall

Thank you! 49