Arbetsrapport -TechnicalReport t Mtmtifkation TM NhNrfanat*-Titte and author 79-01-91K-79/88 KONSEKVENSER AV NEDFALL I HAVET VID REAKTOR- OLYCKA Curt Stenquist, Ronny Bergman Godkända» n Rappomn ttam Mihwmwif - Internal ww» HUVUDINNEHALL På uppdrag av Statens Strålskyddsinstitut har en översiktlig bedömning gjorts avseende konsekvenser av radioaktivt nedfall i havet efter tänkta reaktorolyckor vid Ringhals eller Oskarshamn med härdsmklta och ångexplosion, som ger upphov till vissa beräknade aktivitetsutsläpp. Dosberäkningarna baseras på de dominerande nukliderna Sr-90, Ru-103 och 106, 1-131, Te-13 samt Cs-134 och 137 i de luftburna utsläppen under den första timmen efter ångexplosionen, då största delen av det totala utsläppet beräknas ske. Individer i kritisk grupp av kustbefolkningen kan få 10 till 0 rem beroende på reaktortyp och energiinnehåll i den aktivitetsbärande plymen. Doserna erhålls väsentligen inom ca 100 dygn efter haveriet. I Kollektivdosinteckningen blir för de olika haverifallen och reaktorlägena mellan 4xlO 3 och 10' manrem. Integration över 30 år ger obetydligt lägre värden. Den genomsnittliga individdosen i den berörda delen, 10' individer, av Östersjöbefolkningen är högst 1 rem. Studwlk Enttfittknik AB S-611S Nykftpins, Sweden Td 0155-800 00 Ttlw 6401J»«.«>»»
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1. INLE.NING 3 Sid. FÖRUTSÄTTNINGAR 4.1 Haverifall 4. Spridningsförutsättningar 4.3 Dosberäkningsmodell S 3. BERÄKNINGAR 8 3.1 Spridningsberäkning 8 3. Dosberäkning 9 3.3 Dosbelastningar 9 3.3.1 Fall PWR 1 9 3.3. Fall BWR 1 11 4. DISKUSSION 14 4.1 Doser till kritisk grupp 14 4. Kollektivdoser 14 4.3 Modellformens betydelse 15 4.4 Ekonomiska konsekvenser vid fiskeförbud 16 5. SLUTSATSER 17 REFERENSFÖRTECKNING 18
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 1. INLEDNING På uppdrag av Statens Strålskyddsinstitut har inom projekt SSI/P116 en översiktlig bedömning gjorts avseende konsekvenser av radioaktivt nedfall i havet efter reaktorolyckor. I denna rapport redovisas beräknade individoch kollektivdoser från intag av kontaminerade livsmedel och extern exponering vid två postulerade reaktorolyckor med härdsmälta. De två fallen motsvarar vad som anges i WASH-1400 avseende olyckor enligt PWR 1 och BWR 1 (1). Målsättningen med studien av de olika fallen är att ge en orienterande bedömning av storleken på dosbelastningen under de rimliga men starkt förenklade antaganden som kan behandlas inom de; I-egränsade projektanslaget. v > mingarna avser stråldoser dels från det i? *J la utsläppet (avser de sju dominanta nuk- I <Jarna Sr-90, Ru-103, Ru-106, 1-131, Te-13, C *-134 och Cs-137 utgörande > 50 % av det totala utsläppet), dels från ett rent jodutsläpp.
STUOSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88. FÖRUTSÄTTNINGAR I detta kapitel ges en kort sammanfattning av förutsättningarna för spridnings- och dosberäkningarna för de aktuella haverisituationerna..1 Haverifall Fall PWR 1 a) härdsmälta-ångexplosion i Ringhals med påföljande aktivitetsutsläpp, Tabell 1 b) dito men med ett rent jodutsläpp. Tabell 1. Vindriktningen är sydostlig. Figur 1. Fall BWR 1 a) härdsmälta-ångexplosion i Oskarshamn med påföljande aktivitetsutsläpp. Tabell 1. Vindriktningen är västlig. Figur.. Spridnings förutsättningar Vid beräkningarna har två väderlekstyper använts 1 neutral skiktning, 10 m/s, regnintensitet 1 mm per timme. stabil skiktning, m/s, ingen nederbörd. Utsläppshöjd 5 m Depositionshastighet _ torr 10 m/s våt 3x10 m/s Utsläppstid 1 timme
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 Tabell 1 Aktivitetsutsläpp vid härdsmälta-ångexplosion i PWR och BWR motsvarande Ringhals och Oskarshamn Utsläppsmängd (1 h), Ci Nuklid Strontium-90 Rutenium-103-106 Jod-131 Tellur-13 Cesium-134-137 Totalt* PWR.8xlO 5 3.9xlO 7 1.xlO 7 4.6xlO 7 3.8xlO 7 3.6xlO 6.9xlO 6 1.4xlO 8 BWR 1.9xlO 5 3.3X10 7 l.oxlo 7 1.8xlO 7 4.5xlO 7.5xlO 6.0xl0 6 l.lxlo 8 * > 50 % av det totala utsläppet.3 Dosberäkningsmodell Spridnings- och expositionsmodellen är baserad på kompartmentteori. Aktiviteten i nedfallsområdet sprids dels genom vattnets rörelser mellan angränsande vattenreservoarer, dels genom utbyte med underliggande sedimentreservoarer.
Figur 1 översiktskarta, Ringhalsverket. Skala 1:400 000. Vindriktning SO. Mmdriktnmq översiktskarta, Oskarshamnsverket. Skala 1:400 000. Vindriktning V.
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 Recipient Region: volym 1 km, utbyte 0 gånger per år. Hela recipienten: volym 7.3x10 km, utbyte med Nordsjön 1 gång per 3.7 år. Östersjön Region: volym 1 km, utbyte 10 gånger per år. 4 3 Hela recipienten: volym.x10 km, utbyte genom Bälten och Öresund 1 gång per 3 år. Exponeringsvägar Intern exponering; intag av fisk Extern exponering; strandvistelse 90 timmar/år, bad 30 timmar/år. Konsumtion per individ 100 kg fisk per år för kritisk grupp i regionen 50 kg "- genomsnittligt inom regionen 0 kg "- från hela recipienten genomsnittligt för befolkningen utanför regionen Befolkningsfördelning Kattegatt-Skaqerak Totalt 10 miljoner människor Regionalt. 18 000 människor varav 1 00 äter fisk från regionen Östersjön Totalt 10 miljoner människor Regionalt 18 000 människor varav 1 00 äter fisk från regionen
i. STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 8 3. BERÄKNINGAR 3.1 Spr idningsberåkning Med utgångspunkt från utsläppsmängderna enligt Tabell 1 och med de förutsättningar som gäller för spridningen i atmosfären enligt. har spridningsberäkningar utförts med datorprogrammet UNIDOSE (). Följande nedfallsmängder erhölls, Tabell och 3. Tabell Radioaktivt nedfall i Kattegatt från ett haveri i Ringhals (PWR) avseende plymlyft 1.5 MW resp 39 MW Nedfall, Ci Utsläpp Avståndsintervall (km) Vädertyp Region Katt-Skag 0.1-5.0 5.0-00 Plymlyft 1.5 MW Jod-131 övriga 1 i-l CM 5.6x10 1.7x10 1.x10 3.6x3 0 1.5x10' 1.6x10' 1.7x10' 3.6x10' Plymlyft 39 MW Jod-131 övriga 1 1 4.9x10 0 1.0x10 0 1.6x10' 9.0x10* 3.x10 1.9x10
_.. STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 Tabell 3 Radioaktivt nedfall i Östersjön från ett haveri i Oskarshamn (BNR) avseende plyalyft 6.8 NN Nedfall, Ci Avståndsintervall (ka) Utsläpp Vädertyp Region Östersjön 0.1-5.0 5.0-00 Jod-131 övriga l l.1xlo 5 1.3xl0 3 l.lxlo 6 6.9x10 3 6.lxlO 6 5.lxlO 6 3.xlO 7 7xlO 7 3_. Dosberäkninq Ned ledning av nedfallsnängderna och förutsättningarna i.3 har resulterande stråldoser beräknats med kompartmentanalys (3). Alla doser är viktade helkroppsdoser. Dosbelastningen domineras genom intern exponering på grund av intaget av radioaktiva ämnen vid konsumtion av fisk. Den externa exponeringen genom bad blir betydligt lägre. Samma förhållsande gäller för strandvistelse med avseende, på den aktivitet som kan nå stranden efter nedfall över havsytorna. 3.3 Dosbelastningar Nedan följer i tabellform och diagram resulterande dosbelastningar för de två postulerade reaktorhaverierna. ^ ^ l Fall_PWR_l Doser till kritisk grupp och befolkning vid haveri i Ringhals anges i Tabell 4 för följande situation
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 IP plymlyft, a) 1.5 resp b) 39 Mf utsläpp, a) endast jod-131 resp b) sju dominerande nuklider vädertyp, tvl vädertyper (1 och ) enligt spridningsförutslttningar i. Tabell 4 Konsekvenser av nedfall i Kattegatt efter en reaktorolycka i Ringhals ; Individ (rem) dosinteckning, Kollektiva (manrem) doser. Utsläpp Vädertyp Kritisk grupp Region Skag-Katt över 30 år Total 1.5 MH Jod-131 1 1.1 0.0 0.67 0.0 0.001 0.001 1.5x10* 1.5xl0 4 Övriga 1 13 0.40 6.6 0. 0.67 0.67 4.8xlO 6 5.xl0 6 Plymly - ft_39_mw Jod-131 1 0.95 0.60 3.ixlO~ 4.6xlO 4.6xl0 4 övriga 1 0 11 0 0 5.7 0 3.5xl0" 4 0.5 0.5 l.lxlo 7 1.xl0 7 Den ackumulerade dosen till kritisk grupp vid nämnda haveri i Ringhals visas i Figur 3.
t Ackumulerad dos till kritisk grupp i efter haveri i Ringhals. 1 Vädertyp 1. Figur 3 i usun w^ im i<:.i\±-,:(.-!. ;.. i.
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 1 3.3. Fall BWR 1 I Tabell 5 anges doser till kritisk grupp och befolkning vid haveri i Oskarshamn för följande situation plymlyft, 6.8 MW utsläpp, a) endast jod-131 resp b) sju dominerande nuklider vädertyp, två vädertyper (1 och ) enligt spridningsförutsättningar i. Tabell 5 Konsekvenser av nedfall i Östersjön efter en reaktorolycka i Oskarshamn Individ (rem) dosinteckning, Kollektiva (manrem) doser, Utsläpp Vädertyp Kritisk grupp Region Östersjön över 30 är Total Jod-131 1 0.49 0.003 0.30 0.00 1.4xl0" 4 1.4xlO" 4 3.7xl0 3 3.7xlO 3 övriga 1 19 0.1 9.6 0.06 0.5 0.5 3.5xlO 6 4.xlO 6 Den ackumulerade dosen till kritisk grupp vid haveri i Oskarshamn och med vädertyp 1 visas i Pigur 4.
Ackumulerad dos till kritisk grupp efter haveri i Oskarshamn. Vädertyp 1. Figur 4 *-o>«r*- -9 *» ^ rt ra *!*.< *» Y n ev b«(k _»OO ^ -O i fsstin
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 14 4. DISKUSSION 4.1 Doser till kritisk grupp För utsxäpp av enbart jod-131 erhålls signifikanta dosbelastningar till kritisk grupp under ca 0 dygns exponering (se Tabell 4 och 5 samt Figur 3 och 4) med värden mellan 0.00 till ca 1 rem beroende på haveriscenario och anläggningsläge. Ger ångexplosionen upphov till utsläpp även av andra nuklider i den omfattning som framgår av Tabell 1 blir den totala dosbelastningen tio till hundra gånger större. Dosinteckningen i den kritiska gruppen uppnås i stort sett inom ett halvt år efter haveriet. 4. Kollektivdoser Det dominerande bidraget till kollektivdosen kommer från exponering av befolkningen utanför respektive region med undantag för utsläpp av enbart jod-131, då i vissa fall regionens befolkning ger ungefär lika stora eller större bidrag till kollektivdosen. I huvudsak har kollektivdoserna med avseende på utsläpp av flera nuklider sitt ursprung i intaget med födan av Sr-90 (8 år), Cs-134 ( år) och Cs-137 (30 år). Mer än 80 % av dosinteckningen fås inom 30 år efter haveriet. Nästa generation (ytterligare ett 30-årsintervall) skulle - med oförändrade dietvanor - erhålla ca x10 manrem från de kvarvarande nukliderna strontium-90 och cesium-137. Efter 00 år är dostillskottet till kollektivdosen mindre än 5 000 manrem per generation.
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 15 4.3 Modellformens betydelse Antagandet om att vattensystemet kan beskrivas som två reservoarer för respektive region och en intermediär recipient i förbindelse med världshaven är en rimlig utgångspunkt för en orienterande uppskattning av doser och bedömning av viktiga exponeringsvägar som gjorts i denna rapport. Idealiseringarna påverkar emellertid fullständigheten och precisionen i dosberäkningarna i olika grad för kritisk grupp och befolkningen. Approximation avseende kritisk grupp: Antagandet om momentan utspädning av nedfallet från plymen i hela den regionala vattenrecipienten gör att informationen om den ojämna fördelningen under ett akut skede (dygn till vecka) går förlorad. Detta innebär att dosen till kritisk grupp sannolikt blir avsevärt större om en lokal mera begränsad vattenvolym beaktas i kontakt med den regionala vattenrecipienten samtidigt som utspädningen initialt blir för stor. De interna exponeringsvägarna har reducerats till enbart fisk. Speciellt med avseende på västkusten kan skaldjur utgöra en viktig vektor för intag av nuklider som inte dominerat dosbelastningen vid beaktande av enbart fisk. Eftersom doserna till kritisk grupp beräknats kunna bli av storleksordningen 10 rem med den preliminära modellen bör ett fortsatt noggrannare studium vara motiverat för att klarlägga betydelsen av dessa approximationer.
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 16 Approximation avseende befolkningsdoser: I modellen antas att nukliderna har en begränsad uppehållstid i de två reservoarerna på grund av vattenutbytet med Mordsjön och Atlanten. Inom ramen för projektet har emellertid inte kollektiva dosbidraget från den aktivitet som förts ut till Nordsjön kunnat beräknas. Med avseende på Oskarshamnsläget är vattenutbytet tillräckligt långsamt för att högst omkring 3 ggr högre doser skulle kunna erhållas om den globala kollektivdosen utanför östersjöområdet togs med. Det förhållandevis snabba utbytet mellan reservoaren för Kattegatt-Skagerak och Nordsjön ökar emellertid betydelsen av den globala kollektivdosen med avseende på utsläpp från Ringhals. 4.4 Ekonomiska konsekvenser vid fiskeförbud Förbud mot fiske (4,5) i samband med radioaktiva utsläpp till vattenrecipienterna ger ekonomiska konsekvenser. Det följande ger en grov indikation på inkomstbortfallet i 1975 års kostnadsläge. Den årliga fångsten av fisk i den drabbade regionen av Östersjön (Kalmar län) anges till ca 5 000 ton motsvarande 1 miljoner kronor. Motsvarande förlust för västkusten blir ca 9 miljoner kronor. Ett förbud mot fiske i hela Östersjön medför ett inkomstbortfall för svenskt vidkommande på ca 140 miljoner kronor per år och för samtliga fiskenationer i Östersjön blir bortfallet ca 1.5 miljarder Skr årligen. Motsvarande värden för västkusten blir» enbart Sverige 80 miljoner kronor och för samtliga fiskenationer 0.5 miljarder Skr.
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 17 5. SLUTSATSER Ambitionen ined uppdraget har varit att med relativt begränsad insats ge en orienterande analys av dosbelastningen i samband med några haverifall som leder till radioaktivt nedfall i havet. Studien visar att doserna kan bli betydande framför allt till kritisk grupp. De nödvändiga förenklingarna av spridningsmodell och exponeringssituationer kan i vissa fall leda till betydande underskattningar av doserna. Exempel på sådana är antagandet om momentan utspädning i den primära recipienten på 1 km, att befolkning i områden utanför Östersjön respektive Skagerak inte bidrar till kollektivdosen och att endast konsumtion av fisk leder till intern exponering. Med hänsyn till att doserna till kritisk grupp enligt beräkningarna kan uppgå till omkring 10 rem torde ett fortsatt studium med skärpta ansatser beträffande modellform och exponeringssituationer vara motiverat. Speciellt bör det initiala utspädningsförloppet och valet av exponeringsvägar i förhållande till signifikanta nuklider behandlas mera detaljerat.
STUDSVIK ENERGITEKNIK AB K-79/88 18 REFERENSFÖRTECKNING 1. Reactor Safety Study USAEC. WASH-1400. 1974, appendix VI.. KARLBERG, O et al UNIDOSE - A computer program for the calculation of individual and collective doses from airborne radioactive pollutants. STUDSVIK-79/1, 1979-01-04. 3. BERGHAN, R et al Kompartmentmodel1 för omsättning av vattenburna utsläpp i brackvattensystem. AB Atoir.energi, S-549, april 1977. 4. Fiskeristatistisk årsbok 1977. Sveriges officiella statistik. Statiska centralbyrån 1977. 5. Statistisk årsbok för Sverige 1976. Sveriges officiella statistik. Statistiska centralbyrån. Stockholm 1976.