St ål k dd h iljö ff kt iStrålskydd och miljöeffekter i ... · Detektionsgräns 2‐3 Bq 235U vid 40 min Westinghouse Proprietary Class 2 This document contains proprietary information

Westinghouse Proprietary Class 2 This document contains proprietary information and is subject to the restrictions on the title slide.

Westinghouse Proprietary Class 2This document is the property of and contains Proprietary Information owned by Westinghouse Electric Sweden AB and/or its subcontractors and suppliers. It is transmitted to you in

confidence and trust, and you agree to treat this document in strict accordance with the terms and conditions of the agreement under which it was provided to you.© 2012 Westinghouse Electric Sweden AB. All Rights Reserved.

St ål k dd h iljö ff kt iStrålskydd och miljöeffekter i kärnbränslecykelns olika skedeny

Tillverkning av kärnbränsle – miljörisker g joch yrkesexponeringH MellanderH Mellander

WSE 12.1_Bl19, rev 4, 2012‐05‐10 1


Innehåll●Kärnbränsletillverkning●Kärnbränsletillverkning●Säkerhetsaspekter

K iti it t– Kriticitet– Externa doser– Interna doser

●Miljöeffekter●Miljöeffekter– Utsläpp

A f ll– Avfall

2


Bränslefabriken i Västerås•I drift sedan 1966•Tillstånd att konvertera 900 t UO2/år•Certifierad mot ISO 9001, 14001 m.fl. ,standarder•Tillverkning av BWR and PWR bränsle•Tillverkning av komponenter•Tillverkning av styrstavar

Konvertering

1976

PWR

1982

600 ton UO2

1996

900 ton UO2

2010

1966 2006

Toshiba

2000

BNFL

1986

ABB


B ä l till k i d lik tBränsletillverkning – de olika stegen

Bränslepatroner

Leverans

Bränslepatroner

Kutstillverkning

Konvertering


Kon erteringKonvertering


Kutstillverkning

6


Stav- och patrontillverkning

7


Kommentarer●Kunden (reaktorägaren) köper uran som skickas till●Kunden (reaktorägaren) köper uran som skickas till

fabriken för bränsletillverkningUranet representerar stora värden ledtiderna●Uranet representerar stora värden – ledtiderna betydelsefulla

●Transporter via lastbil eller fartyg●Fleråriga kontrakt som tecknas flera år innan första g

leverans – bara svag koppling till konjunkturcykler●Hård konkurrens (överkapacitet) – prispress●Hård konkurrens (överkapacitet) prispress

8


Säkerhetsaspekter på tillverkningen●Kriticitet●Kriticitet●Radiologisk exponering

K i k i k●Kemiska risker

9


KriticitetNeutron

Fissionsprodukter235U

E i

Strålning

N t

Energi

Nya neutroner

Strålning

10


Matematiskt definierad kriticitetMatematiskt definierad kriticitet

duktionneutronpro

1k iti it t

klusterneutronförduktionneutronprok

1:itetöverkritic1:kriticitet

solyckakriticitetkk

1:citetunderkriti k


Olika metoder för att undvika kriticitet

Geometrisk säkerhetFörhindrande av växelverkanFörhindrande av växelverkanModerationskontrollNeutronabsorption (i få i t )Neutronabsorption (infångning av neutroner)Minskad reflektionB ä i ä dBegränsning av uranmängden

12


Kritiskt säkra parametrar● För en given uranförening kan man definiera ”kritiskt säkra● För en given uranförening kan man definiera kritiskt säkra

parametrar”.

E l ä k iti kt äk l di t ll● Exempel är kritiskt säker massa, volym, diameter eller skikttjocklek.

● För 5% anrikad UO2 reflekterat av 30 cm vatten är – Kritiskt säkert skikt 9,7 cm.– Kritiskt säker massa 17 kg U– Kritiskt säker volym 17,5 litery ,

13


K iti kt äk t i h lKritiskt säker geometri och volym

14


Externa och interna doser

15


Externa doser●Bestäms med TL-dosimeter (snart OSL)●Bestäms med TL dosimeter (snart OSL)●Medeldos ca 1 mSv/år, maxdos ca 5 mSv/år

E d l i k f å i k täd●En del av exponeringen kommer från i verkstäderna lagrat uran

●Förhöjd dos till de som arbetar i närheten av uranet t.ex. i samband med avsyning av färdigställda y g gbränslepatroner

16


Betados till händer och ögon●Har undersökts i samarbete med LiU●Har undersökts i samarbete med LiU●Vissa arbetsuppgifter innebär förhöjd exponering

t ex kutsavsyningt.ex. kutsavsyning●Undersökningarna ännu ej slutförda men delresultat

har publicerats

17


Exponeringssituationer

18


Exponeringsbegränsning● Extern● Extern

– Skärmning, egenskärmningB t● Beta– Skärmning, handskar, glasögon

● Intern– Tillfälliga strålskyddsrutiner vid underhåll etc– Inbyggnationer runt utrustningar med spridningsrisk– Ventilation, punktutsug, undertryck i inneslutningar, , p g, y g ,

styrt luftflöde från ren mot mindre ren– Andningsskydd

19

g y


Uran i kärnbränsle●I naturen: I kärnbränsle:I naturen:

●238U 99,283 %234U 0 0054 %

I kärnbränsle:238U 95-97 %234U 0 03 0 04 %●234U 0,0054 %

●235U 0,711 %

234U 0,03-0,04 %235U 3-5 %

●Normalt några ppm U i berg- och jordarter.

Dessutom 236U och 232U i varierande koncentration.

●Normalt jämvikt med alla döttrar.

U-koncentrationen i kärnbränsle ca 88,2 %.döttrar. ca 88,2 %.

Normalt ojämvikt med döttrar.

20


Exempel på uranföreningar som h id kä b ä l ill k ihanteras vid kärnbränsletillverkning

LöslighetSnabb/medel (F/M) Långsam (S)Snabb/medel (F/M) Långsam (S)

Uranhexafluorid UranoxidUOUF6UO2U3O8

ADUADUU2O7(NH4)2

AUCAUC(NH4)4(UO2)(CO3)3

Westinghouse Proprietary Class 2 This document contains proprietary information and is subject to the restrictions on the title slide..

Olik t d tt b tä i t dOlika metoder att bestämma intern dos

Aktivitet i urin/feces Aktivitet i lunga Luftaktivitet

Material/aerosol karakteristika (löslighet, AMAD, etc), exponeringsmönster

Provtagning Bakgrund Positionering

Naturligt intag

Intag till GI

Känslighet

Korrektioner

Relation PAS/SAS

Arbetslogg

Beräkningsmetodik Beräkningsmetodik Andningsskyddslogg

Integration?

22


Lunglaboratorium – standardmetod förginterndosimetri

23

Detektionsgräns 2‐3 Bq 235U vid 40 min


Metod som används vid Bränslefabriken id b äk i k i k i t dvid beräkning av kronisk interndos

Förutsättningar Förutsättningar

– Intaget kan antas vara approximativt konstant under kalenderåret

– En viss individ exponeras för en viss typ eller en given mix av uranaerosoler

Metod

– Korrektion för naturligt intag och residual från tidigare års exponeringar

– Dygnsutsöndring av uran från ”spot-samples” beräknas m.h.a. kreatinin

– Dosen beräknas per kalenderår och kan prognostiseras under året

24


Hur hanterar vi utsöndring som beror påg ptidigare intag?

ale)

te (l

inea

r sc

Constant exposure (5 years)Continued constant exposure

xcre

tion

rat Continued constant exposure

Doubled exposureHalved exposureInterrupted exposure

Ura

nium

ex

5 years Material 1

25

y Material 1


Illustration – effekter avexponeringsvariationer på urinutsöndring

0,02U

/day

)

0 01on ra

te (B

q

Shiftschedule

0,01

um e

xcre

tio

Daily

Ura

niu

Natural background level

Analysis detection limit

0,000 1 2

YearVacation

Material1Exposure: 1 mSv/year

Vacation

26

Exposure: 1 mSv/year


Modellering av en oregelbundeng gexponering

27


R id l t ö d i B i tResidualutsöndring per Bq intag

28


I t b äk iIntagsberäkning

29

U7

U6Rapportering

Schema för urinprovtagning

U6 Till SSMU1* 24h, tUU2* n, tUU3* n, isU, efter semester

U5U4 n, tuU5 n, tuU6 n, tuU7*

U1

U7* n, tu

24h = dygnsprovn normalt prov U1U4n = normalt provtU = total uranisU = isotopspec. analys*Alla lämnar detta provAlla lämnar detta provU4‐U6 lämnas av utvalda

Dosberäkning

U3Urinprovtagning

Lungmätning U2semester


Kroniska interndoser 2009 2012Kroniska interndoser 2009-2012

Alla 2009 2010 2011 2012*Antal 176 245 237 193Medelvärde 2,3 1,4 1,7 1,7Max 13,9 18,5 17,2 25,2Summa 402 352 407 332

31

* Preliminär beräkning


K i k i kKemiska risker●Uranhexafluorid - fluorvätesyra●Uranhexafluorid - fluorvätesyra●Ammoniak, m.fl kemikalier

U ä k å k i kt ifti t●Uran är också kemiskt giftigtTyp Enstaka intag Kroniskt intagyp g g

Lättlösligt Kemisk Kemisk/Radiologisk

S å lö li R di l i k R di l i kSvårlösligt Radiologisk Radiologisk

32


Miljö kt å till k iMiljöaspekter på tillverkningen●Kemikaliehantering●Kemikaliehantering●Utsläpp av kemikalier

Ut lä di kti ä●Utsläpp av radioaktiva ämnen

33


Utsläppsvillkor●Enligt villkor från Miljödomstolen får WSE släppa ut●Enligt villkor från Miljödomstolen får WSE släppa ut

till spillvattennätet per år:U Ni A i k FlUran Nitrat Ammoniak Fluor

4 kg 400 kg 150 kg 75 kg

●Utsläppen till luft per år får enligt villkoren högst uppgå till:ppg

Uran NOx Ammoniak Metanol, etanol och isopropanol

0,5 kg 11 kg 9 kg 10 kg

34


Utsläpp av uran till vatten

4,0

4,5

3,0

3,5

4,0

3

1,6

3

1,9

2,0

2,5

Kg

1,3

1,3

0,9

0,6

0,3 0,4 0,

5 0,6

0,4

0,20,5

1,0

1,5

0

0,02000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 New

PermitÅr

35


Doser till allmänheten●Beräknas separat för utsläpp till luft och vatten●Beräknas separat för utsläpp till luft och vatten●Beräknas för kritisk grupp

M k t lå d 10 6 10 5 S /å●Mycket låga doser ca 10-6 – 10-5 mSv/år●Mest exponerad åldersgrupp 12-17 år

36


Avfall●Proccessavfall dominerar mängdmässigt Kan●Proccessavfall dominerar mängdmässigt. Kan

deponeras på kommunal avfallsdeponi (klass 1) baserat på särskilt beslut från SSMbaserat på särskilt beslut från SSM

●Brännbart avfall m.m. Kommer att pyrolyseras i ny lä i i St d ik fö tt dä ft tianläggning i Studsvik för att därefter antingen

slutförvaras eller behandlas för uranåtervinning●Omfattande friklassning efter gammaspektrometrisk

analysy

37


38

Documents

St ål k dd h iljö ff kt iStrålskydd och miljöeffekter i ... · Detektionsgräns 2‐3 Bq 235U vid 40 min Westinghouse Proprietary Class 2 This document contains proprietary information