XL. Dny Radia£ní Ochrany, Mikulov, �R, listopad 5-9, 2018

ADAPTACE PROGRAMOVÉHO VYBAVENÍ PRO HODNOCENÍ RADIOLOGICKÝCH D�SLEDK�

MIMO�ÁDNÝCH ÚNIK� RADIONUKLID� ZE SKLAD� VYHO�ELÉHO JADERNÉHO PALIVA

Petr Pecha1 , Emilie Pechová21Ústav teorie informace a automatizace AV �R, 182 08 Praha 8, Pod vodárenskou v¥ºí 4, �R

2Externí spolupráce

Roz²í°ení systému HARP (HAzardous Radioactivity Propagation)

Pro analýzu radiologických d·sledk· hypotetick-ých mimo°ádných únik· radioaktivity z p°echod-ných sklad· p°ípadn¥ z hlubinných úloºi²´ vyho°eléhojaderného paliva je nutné revidovat implicitní grupyradionuklid· a roz²í°it je o typické zdrojové £leny. Navýznamu nabývají nuklidy s dlouhým polo£asem roz-padu, které jsou sice nevýznamné v £asných fázíchnehody, ale jejich relativní d·leºitost roste s £asem.Do systému HARP jsou proto zavád¥na roz²í°ení

databáze zdrojových £len· se spektry nuklid· v hori-zontu desítek £i stovek let od skon£ení °et¥zové reakce.Je nutné identi�kovat potenciální mimo°ádné zdrojeúniku ²kodlivin z hlediska r·zných £asových interval· vkampani jaderného paliva od jeho zaváºení, regulérníhovyho°ívání aº po ukládání vyho°elého paliva do p°e-chodných sklad· s výhledem transportu do hlubinnýchúloºi²´.

Obrázek 1: Diagram produktu HARP - roz²í°ení databáze o typické radionuklidy z vyho°elého paliva

Význam zahrnutí izotop· s dlouhými polo£asy rozpadu1.png

Tabulka 1: Radiologické dopady ozá°ení n¥kterými dlouhodobými radionuklidy (Schwenk-Ferrero, 2013). Zná-zorn¥ny vysoké hodnoty konverzních faktor· pro inhalaci u transuran·.

Implicitní grupy radionuklid· se roz²i°ují o typickémimo°ádné úniky ze sklad· vyho°elého paliva. Kúnik·m aktivity m·ºe hypoteticky dojít jiº ve fázip°ekládání horkého paliva do p°echodné cladící ná-drºe. K inicia£ní události m·ºe dojít v d·sledkunejr·zn¥j²ích p°í£in jako ztráta chlazení vyho°elékazety s obnaºením pokrytí paliva a s rychlou oxidacízirkonového povrchu, pádu kontejneru s palivem p°ip°eprav¥, deformaci konstruk£ních struktur aº po málopravd¥podobné seizmické události.V literatu°e jsou de�novány nap°íklad standardní zdro-jové £leny pro vyho°elé palivo star²í neº 10 let odskon£ení jaderné reakce (od odstavení resp. kampa¬ovévým¥ny). Postupn¥ se ve scéná°ích vyno°uje novávýznamná grupa dlouhodobých nuklid·. Na r·znýchpracovi²tích jsou provád¥na t°íd¥ní (screening testy)s cílem odhalit parciální p°ísp¥vky jednotlivých ra-dionuklid· k totálním dávkám. Relevantní nuklidy pakpocházejí ze skupin ²t¥pných a aktiva£ních produkt· atransuran· (s podgrupou aktinid·). Lze nalézt r·znádoporu£ení na volbu relevantní grupy dlouhodobýchnuklid· s moºnými závaºnými ú£inky na populaci.SPA Project (EUR 19132 EN) vybírá 10 ²t¥pných aaktiva£ních nuklid·:C14, Cl36, Sr90, Mo93, Nb94, Tc99, Pd107, Sn126, I129,

Cs135

a 13 aktinid· z °ad:U236 → Th232; Np237 → U233 → Th229; Pu242 →U238 → U234 → Th230 → Ra226

Obdobný výb¥r pouºil japonský projekt (JNC, 2000) spodrobn¥j²í skupinou 23 aktinid·. V TEC DOC-1519je popsán transport vyho°elého paliva v meziskladechve form¥ transportních ko²· posléze ukládaných dokontejner· CASTOR RBMK a transportovaných do

hlubinného uloºi²t¥. Je zde publikován údaj o inven-tá°i radioaktivity v transportním ko²i ID 009. Výpo£typrovád¥né ve spole£ností �koda JS na projektu proNPP Dukovany uvaºovaly vyho°elé palivo uloºené vsuchých kontejnerech CASTOR 440/84. Je po£ítán in-ventá° pro 19 vytipovaných radionuklid·:H3, Kr85, Sr90, Ru106, I129, Cs134, Cs137, Ce144,

U235, U236, U238, Pu238, Pu239, Pu240, Pu241,

Pu242, Am241, Cm242, Cm244

Odhady spektra unikajících nuklid· p°i nehodách svyho°elým palivem mohou být r·zn¥ detailní, kdyv úvahu se berou tak zvané EPA limity. Nicmén¥zjednodu²ování by se m¥lo zastavit u minimální grupy.Obrázek 2 p°evzatý z (Barnard, 1993) ukazuje takovouminimální grupu radionuklid·, nejvíce zastoupenýchv p°ípadném úniku (st°ední hodnoty za 10000 rok·).

Obrázek 2: Zastoupení radionuklid· v hypotet-ickém úniku - st°ední hodnoty za 10 000 rok· (podle(Barnard, 1993) )

Srovnání HARP s evropským kódem COSYMA pro úniky z úloºi²´V metodice HARP je rozvinuta koncepce generování výsledk· ve dvou krocích. V prvním kroku jsou numericky

po£ítány £ty°i základní veli£iny pro £asnou fázi úniku. Pro kaºdý nuklid n z úniku jsou detailn¥ generoványpole £ty° základních °ídících veli£in v uzlech výpo£tové polární sít¥ ( i, k) ). Jde o m¥rné aktivity ve vzduchu,£asový integrál objemové aktivity TIC v p°ízemní vrstv¥ vzduchu, usazené aktivity a jejich £asový integrál. Vedruhém kroku jsou radiologické výstupy pro pozd¥j²í fázi ur£ovány jednoduchým postupem, kdy elementárními£asovými integracemi a p°enásobováním r·znými faktory lze rychle a jednodu²e vypo£ítat prostorové pr·b¥hyv²ech ostatínch radiologických veli£in pro r·zné fáze nehody. Situace je nazna£ena na obrázku 3. Touto separacíse lépe odhalí skryté nástrahy a záludnosti ve srovnávacích testech (podrobn¥ji v Pecha P., Pechová E., 2015).

Obrázek 3: Separace výpo£t· do dvou krok·.

Obrázek 4: COSYMA vstupní panel �DEPOSI-TION� s implicitní hodnotou rychlosti suché depoziceI-129 vg = 0.015m/s (travnatý povrch).

Obrázek 5: Výsledky srovnání prostorovéhopr·b¥hu hodnot TIC podle HARP (plné £áry) aCOSYMA (te£kovan¥).

Obrázek 6: Výsledky srovnání prostorovéhopr·b¥hu hodnot DEPO pod osou postupujícího mrakupodle HARP a COSYMA.

Obrázek 7: Citlivostní studie - Detailn¥j²í rozbordiference hodnot obou kód· pro I-129.

Transurany uvaºované v databázi nuklid· vHARP:U235, U236, U238, NP239, Pu238, Pu239,Pu240, Pu241, Cm242, Cm243, Cm244, Cm245

Transurany - konverzní faktory pro inhalaci (Sv/Bq) pro p°íjemvdechnutím radioaktivních aerosol· jednotlivcem z obyvatelstvapodle Vyhlá²ky £. 422 / 2016. Pro kaºdý nuklid je uºit jeden zdoporu£ených typ· absorpce radionuklidu v plících (F- fast, M-medium, S- slow)Transurany � konverzní faktory pro ingesci (Sv/Bq) pro p°íjempoºitím radioaktivních aerosol· jednotlivcem z obyvatelstva po-dle Vyhlá²ky £. 422 / 2016.

AcknowledgmentPráce roz²í°ily oblasti pouºití systému HARP, který byl vyvinutý díky podpo°e grantu MV �R £. VG20102013018.

LiteraturaBarnard, R. W., 1993: Review of Radionuclide Source Terms Used for Performance Assessment Analysis. SAND 92-2431.Schwenk-Ferrero, A. 2013: German Spent Nuclear Fuel Legacy: Characteristics and High-Level-Waste Management Issues. Scienceand Technology of Nuclear Instalations, Volume 2013 (2013), Research article ID 293792.Westlen, D., 2007: Reducing radiotoxicity in the long run. Progress in Nuclear Energy 49 (2007) 597 - 605.Pecha P., Pechová E., 2015 : Pitfalls Associated with the Estimation of Radiological Burdens on Population Caused by RadiationAccidents , IFAC-PapersOnLine, Volume 48, Issue 1, p. 222-227, MATHMOD 2015 - 8th Vienna International Conference on Mathe-matical Modelling, (Vienna, AT, 18.02.2015-20.02.2015) [2015]Pechová E., 2003: Výpo£ty ²í°ení radionuklid· pro spole£né £esko-rakouské cvi£ení STEP II b : Realistic Case Studies, zpráva EGParch.£. 5014-L-030152, Praha, b°ezen 2003Pechová E., 2005 : Roz²í°ení databáze HAVDB00.DAT programu HAVAR-RP. Dokumentace pro Hodnotící komisi £. 6 - SUJB ,°íjen 2005. web: havarrp.utia.cas.cz : Roz²í°ení databáze nuklid· a konverzních faktor·.Pecha P., 2015 : Informace o stavu vývoje programového systému HARP pro odhady radiologických d·sledk· mimo°ádných atmos-férických únik· radioaktivity do ºivotního prost°edí , Bezpe£nost jaderné energie, p. 86-97 [2015].Pecha P., Nedoma P., Kárný M., Ku£a P., 1999 : FDMT Customisation for its Use in the Czech Republic, ÚTIA AV �R,(Praha 1999) Research Report WG3-TN(98)-14 [1999]. INCO: Documentation on the two INCO working programs: 'Review of theadequacy of the present foodchain and dose calculations' and 'Collection of the data required for each radioecological region and theirintegration into RODOS', RODOS research report WG3-TN-99-40.Pecha P., Nedoma P., Kárný M. : Preparation of RODOS System for the Accreditation Procedure for its Use in the CzechRepublic, ÚTIA AV �R, (Praha 1998) Research Report WG1 [1998].HARP(2013): HARP - HAzardous Radioactivity Propagation: A Software Tool for Fast Assessment of Radiological Consequencesof Radiation Accident URL: http://havarrp.utia.cas.cz/harp/IAEA-TECDOC-151 Data Requirements and Maintenance of Records for Spent Fuel Management: A Review IAEA. EUROPEANUNION, Spent Fuel Disposal Performance Assessment (SPA Project), EUR 19132 EN, 2000.JAPAN NUCLEAR FUEL CYCLE INSTITUTE Project to Establish the Scienti�c and Technical Basis for HLW Disposal inJapan, JNC, 2000.IAEA-TECDOC-1519 : Data Requirements and Maintenance of Records for Spent Fuel Management: A Review, 2006.Pecha P., Pechová E., 2013: Validace a aplikace environmentálního modelu HARP, verze 2013. UTIA research report 2335.URL : http : //havarrp.utia.cas.cz/harp/reportyPDF/2013/V alidaceAplikace2013.pdf .