Radionuklidipitoisuuden kehittymisen tasapaino- ja virtausmalliperusteiset parametrit laskennallisessa merikulkeutumismallissa

Abstract

Ydinenergialain mukaisesti rannikkoalueella sijaitsevalla ydinvoimalaitoksella on oltava käytössään Säteilyturvakeskuksen ydinturvallisuusohjeita vastaava matemaattinen malli, joka laskee radionuklidien pitoisuuden kehittymisen meriympäristössä ja väestölle pitoisuudesta aiheutuvan säteilyannoksen. Tässä tutkielmassa esitellään luvanhaltijalla käytössä olevan kompartmenttimallityyppisen merilaimenemismallin toiminta ja analysoidaan parametreja päivitettämistarpeen määrittämiseksi. Nykyisen kompartmenttimallin oletuksia ja virtausmallinnusperusteisia parametrejä testataan Delft3D-ohjelmistolla toteutetulla virtaussimulaatiolla. Radionuklidipitoisuuden epätasaista jakautumista ja viipymistä kulkeutumissysteemin eri osissa kuvataan tasapainokertoimien ja pitoisuuden puoliintumisaikojen avulla, ja nämä parametrit päivitetään vastaamaan kirjallisuuden uusia tutkimustuloksia. Tutkitaan päivitettyjen parametrien vaikutusta yksilön efektiivisen annoksen muodostumisessa ja verrataan päivitetyn mallin laskennallisia pitoisuustuloksia ympäristön säteilyvalvonnan tuottamaan mittausaineistoon. Tutkimus on toteutettu toimeksiantona Teollisuuden Voima Oyj:lle.

Ydinvoimalaitoksen käytössäoleva merikulkeutumismalli on rakennettu virtausmallille, jossa ei huomioida laitoksen yksiköiden sähköntuotannosta aiheutuvia virtaamia merialueella. Luvanhaltija on tunnistanut tarpeelliseksi tutkimuskysymykseksi lauhdutusveden tilavuusvirtaamien vaikutusten arvioinnin. Merialueen virtaamat määritetään eri lauhdutusvesitilanteissa ja verrataan luonnollisten virtaamien suuruusluokkaa kahteen erilaiseen käyvien laitosten kokoonpanotilanteeseen: nykyiseen ja odotusten mukaiseen kolmannen laitosyksilön sähköverkkoon liittämisen myötä kasvaneen tilavuusvirtaaman olosuhteisiin. Lisäksi arvioidaan rakennettujen rantarakenteiden aiheuttamia muutoksia paikallisissa virtaamissa.

Tämän tutkielman perusteella ydinvoimalaitoksen sähköntuotannon aikaiset lauhdutusveden otto- ja poistovirtaamat eivät merkittävästi vaikuta merialueen virtaussysteemiin. Näin ollen merikulkeutumismallin kompartmenttirakenne, joka on rakennettu yksinomaan luonnollisille virtauksille, on yhä perusteltu. Myöskään rantarakenteiden lisääminen voimalaitoksen edustalle ei likimääräisen arvion mukaan johda kompartmenttirakenteen uudelleen määrittelyn tarpeeseen. Kirjallisuuskatsauksen valossa radionuklidien pitoisuuden rikastumista kuvaavien tasapainoperusteisten parametrien päivittäminen on ajankohtaista nykyisessä merikulkeutumismallissa yhdessä biologisen puoliintumisajan parametrien uusien arvojen käyttöönoton lisäksi johtaen korkeampaan laskennalliseen annosarvioon. Tasapainokertoimilla on tärkeä rooli laskennallisen efektiivisen yksilöannoksen kehittymisessä ja suositellaan, että jatkossa näihin rikastumisen parametreihin kiinnitetään erityistä huomiota voimalaitoksen edustan meriympäristön olosuhdemuutoksien vaikutuksia arvioidessa.