Att sanera radioaktiva ämnen

Att sanera radioaktiva ämnen
KARL ÖSTLUND, LUNDS UNIVERSITET
Presentationen, ämnen, begrepp mm.
•  Vad är viktigt att sanera.
•  Orsaker till att det blir utsläpp – förutsättningarna.
•  Två snabba exempel, Ukraina och Japan.
•  Vad är ”det som kommer ut”, vad är det för något.
•  Hur beter sig utsläppet.
•  Saneringens syfte, samt prioriteringar.
•  Varför är det så svårt att sanera bort radioaktiviteten.
Vad vi ”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 kylförmåga uppstår ofta skador på
bränslestavarna. Det kan vara:
–  Sprickor på rören kutsarna ligger i.
–  Att dessa rör delvis eller helt smälter.
–  Härden förlorar all kylning och smälter helt.
–  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…
•  Om härden överhettas:
–  Rören med bränsle smälter helt eller delvis:
–  Ämnen med låg och medelhög kokpunkt kommer ut.
» Ädelgaser, Jod, Cesium, Tellurid, Rubidium osv…
•  Härden förlorar all kylning:
–  Bränslet smälter, kan fatta eld, smälter 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.
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 minska trycket och få in mer vatten.
Fukushima – Sprängskiss
•  Pumpade in 120 l/sekund och reaktor när de havererade, dygnet
runt.
•  Många utrymmen fylldes helt med vatten.
•  Pumpningen ”tvättade ur” reaktorn på lös radioaktivitet med
saltvattnet och läckte ut även till turbinhallar mm.
Skalvskador i Fukushima.
Radioaktivt vatten som strömmar ut via kulvertar.
Vid vilken temperatur frigörs de olika ämnena?
oC
4000
3000
2000
1000
Nb 4782° Tc 4877°
Zr 4377°
Mo 4612°
Mycket svårflyktiga
°
°
°
Np
3902
Rh 3727 Ru 3900
La 3454°
Nd 3127° Pr 3212° Pu 3232° Ce 3257°
Co 2870°
Am 2607°
Svårflyktiga
Sb 1750°
Ba 1640°
Sr 1384°
Te 990°
Lättflyktiga
Cs 678°Rb 688°
Ädelgaser, I 184°
Mycket lättflyktig
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 eller,
•  Så vandrar radioaktiviteten sakta nedåt.
•  Radioaktiviteten flyttas med erosion, djur, växter, vind,
väta, snö.
Saneringsåtgärder introduktion,
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.
Varför sanerar vi?
Vad är isåfall viktigt
att sanera?
Saneringens syfte
Exempel.
•  Att folk kan bo kvar i sin stad och sina hem efter en
händelse som inkluderar spridning eller nedfall.
•  Att behålla funktioner som samhället behöver tills man har
mer kunskap om läget.
•  Att invånarna kan återinflytta efter utrymning/evakuering.
•  Reducera doserna till befolkningen där de anses för höga.
•  Dämpa oro hos befolkningen, ”någon gör någonting för att
det ska bli bättre”.
•  Återta produktion och näringslivsfunktioner likt innan
utsläppet.
”motsatsen”
•  Vad som inte är syftet är att befolkningen mår sämre efter
åtgärd än de hade gjort om man inte gjort något alls!
–  Då kan de lika gärna
» Bo kvar.
» Få gå till jobbet.
» Ligga kvar på sjukhuset.
» ….
Förberedelser innan olycka och start av
sanering
•  En grundläggande prioritering för vad som skall saneras bör
vara klar innan olyckan sker.
•  Målet ska fastläggas och vara realistiskt samt ekonomiskt sett
genomförbart. (strategiskt).
•  Avfallsplanen bör planerats innan arbetet påbörjas, kan göras i
förväg.
•  Tillvägagångssätt bör fastställas map. hur man avser att börja
med saneringsåtgärder.
•  Vem som ska genomföra detta – ledning och praktiskt.
Dessa punkter är bra att ha arbetat igenom i förväg,
Exempel - Japan tvingades välja strategi efter olyckan skett i ett
pressat läge. Usel utgångspunkt för argumentation.
Initialt – utmaningen att bevara
förtroendet hos befolkningen.
”Hur känns det?”
•  Oro – och rädsla för både för hälsa och för ekonomiska
effekter.
•  Oro för framtiden.
•  Kärnkraft - Ilska, ingen acceptans för fördelarna man haft
av att ha god tillgång till bra billig ström.
•  Beslutsfattare kommer tvingas till beslut på otillräcklig info
och pressat läge.
•  Man måste agera, annars är risken att den enskilde
agerar självständigt.
Hur gör vi åtgärderna?
- Planeringsstöd och faktaunderlag
•  MSB ger stöd via sin handbok i skapandet av
saneringsstrategi (Under revision).
–  Planeringsstöd för länsstyrelser inför en kärnteknisk olycka,
december 2007.
–  Saneringshandboken, ny utgåva. Ska komma 2017/2018.
•  Andra länder har bra material, Euranos Recovery
Handbook (EU planeringsstöd för EU-länder 330 sidor),
UK Recovery Handbook (tre delar), USA, Frankrike,
Tyskland m. fl.
•  Uppbyggda på olika sätt. Utländska planeringsstöd
hjälper direkt att bygga åtgärdsprogrammet.
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, med att berätta att åtgärder kan komma att
förändras och bytas ut.
Forts. målbilden med sanering
•  Det är främst kort/långsiktig ”bibehållen hälsa och
funktion som” vi är ute efter.
•  Var/ Vad är viktigast att sanera?
•  Årsdos/livstidsdos är begränsande faktor.
•  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.
Målet måste inte vara kopplat till en tidpunkt
I stort sett allt detta går att förbereda innan en olycka.
Mätningar i Japan
Japans utsläpp och nedfall sett i stora mått
Fordonsmätningar runt verket i Fukushima 2013
Nedfallet i mindre skala - rastplats
utanför skola.
•  Orörda ytor, 15 uSv/h ~ 130 mSv/år.
•  Hot spots.
•  Ska man gräva av hela denna yta?
Nedfallet i mindre skala - parkering
med grusplan och asfalt
Ett praktiskt Japanskt saneringsexempel
•  Vi fick chans att
återbesöka mätplatser
som vi mätt tidigare,
varav två blivit
sanerade.
Exempelvis Yamada
Baseball field.
(Jordskalv)
Före – Efter vetenskapligt genomfört
saneringsprojekt
Utgångsvärde på dosrat var 25 uSv/h