Päästönopeuden määrittäminen ympäristön säteilymittausten annosnopeusnäyttämän avulla valmiustilanteessa

Abstract

Työssä määritetään Monte Carlo -menetelmään pohjautuvalla säteilyn kulkeutumislaskennalla annosnopeuksia Loviisan voimalaitoksen ympäristössä vakavan reaktorionnettomuuden sattuessa. Annosnopeustulosten perusteella päivitetään nykyisesti käytössä oleva menetelmä, jolla saadaan valmiustilanteessa määritettyä radioaktiivisen päästön päästönopeus voimalaitokselta, kun tunnetaan ympäristön säteilymittauksen näyttämä ja päästön aktiivisuuskoostumus sekä leviämisolosuhteet.

Annosnopeuslaskennat suoritetaan 1 GBq/s vakiopäästönopeudella tulosten helpon skaalattavuuden vuoksi. Laskenta tehdään erilaisiin säätiloihin pohjautuvien stabiiliusluokkien mukaisesti sekä kahdelta eri päästön vapautumiskorkeudelta. Loviisan sääolosuhteille tyypillisin stabiiliusluokka on tarkasteltu tuloksien osalta laajimmin, mutta myös sään ääritapaukset otetaan huomioon. Laskenta tehtiin sekä 2 km että 5 km päässä Loviisan voimalaitokselta sijaitseville mittapisteille. Laskennassa otettiin huomioon Loviisan voimalaitoksen ympäristön säteilymittauksen energiavaste gammasäteilylle, sekä alueen metsäisyys, jonka johdosta ilmaisin havaitsee pienemmän määrän gammasäteilyä avoimeen maastoon verrattuna.

Työssä onnistuttiin määrittelemään valmiustoimintaa varten uudet korrelaatiot päästönopeuden ja päästöpilven säteilymittauksille tuottaman gamma-annosnopeuden välille. Tuloksia voidaan soveltaa erilaisiin päästökorkeuksiin, päästön nuklidikoostumuksiin, sääolosuhteisiin ja maaston ominaisuuksiin. Annosnopeustulokset tuntien voidaan valmiustilanteessa määrittää päästölähteestä hetkellinen päästönopeus GBq/s, joka antaa tärkeää tietoa säteilytilanteesta voimalaitoksen läheisyydessä ja antaa säteilyturvallisuuden asiantuntijoille työkalun arvioida sopivia turvatoimia. Ajan suhteen integroimalla päästönopeuden arvoilla voidaan karkeasti arvioida koko onnettomuuden aikana vapautunutta päästöä.

This work uses a Monte Carlo-based radiation transport calculation to determine dose rates near the Loviisa Nuclear power plant in the event of severe accident and radioactive emission. Based on the dose rate results, a currently used outdated method will be updated to determine the release rate of radioactive nuclides from the plant, knowing the activity composition in the released emissions.

Dose rate calculations are performed at a constant release rate of 1 GBq/s and constant wind speed of 1 m/s for easy scalability of the results. The calculations were performed for different weather conditions considering stability classes and different release heights. The most typical stability class for the Loviisa conditions is statistically proven to be stability class D which represents almost neutral conditions. Extreme weather conditions are also taken into consideration in the results. Calculations were performed for both 2 km and 5 km away from the release source, in the coordinates where environmental radiation monitors are located. The calculations took into account the energy response of the environmental radiation measurement to gamma radiation. The results of the forested and sea areas were compared to open terrain results to determine how much the dose rates differs. Radioactive decay in the released cloud was taken into account as well.

The work succeeded in defining the new correlations between the emission rate and the gamma dose rate measured by environmental dose rate meters. The results can be applied to different release heights, release nuclide compositions, weather conditions and terrain characteristics. By knowing the dose rate results, the instantaneous emission rate from source can be roughly evaluated for emergency preparedness purposes.