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W. Scheuermann Universität Stuttgart - Kontext der Ausbreitung - Apr-14Seite 1 von 23 Simulation der Ausbreitung radioaktiver Schadstoffe Freisetzung und.

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1 W. Scheuermann Universität Stuttgart - Kontext der Ausbreitung - Apr-14Seite 1 von 23 Simulation der Ausbreitung radioaktiver Schadstoffe Freisetzung und Zerfall

2 Inhalte der Vorlesung W. Scheuermann Universität Stuttgart - Kontext der Ausbreitung - Apr-14Seite 2 von 23 Ziele und Kontext von Ausbreitungsrechnungen Ausbreitungsphänomene, Modellierung physikalischer Prozesse Freisetzung, Zerfall Topographie, Geländemodelle, Koordinatensysteme Windfeldmodelle Transportmodelle Dosisberechnung, chemische Prozesse in der Atmosphäre Simulationssysteme Softwareparadigmen / Frameworks Werkzeuge zur Modellierung (UML) Architektur von ABR_V2.0 Modelle in der ABR_V2.0 Benchmarks / Validierung

3 Sicherheitsbarrieren Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 3 von 23

4 Freisetzung Inventar im Reaktor –Nuklidzusammensetzung und deren Aktivität –Betriebsparameter –Abschaltzeitpunkt Unfallverlauf Freisetzungsort Freisetzungsfaktoren Quellterm –Menge und Art der freigesetzten Radionuklide Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 4 von 23

5 Inventar Mit entsprechender Genauigkeit schwer bestimmbar Abhängig von: –Art der Brennelemente –Anreicherung –Standzeit der einzelnen Brennelemente im Reaktor –Abbrand Daher Definition eines Referenzinventars ausgehend von einem Gleichgewichtskern W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 5 von 23

6 Inventar ABR –Bestimmung des Inventars durch Abbrandrechnungen auf Basis von Beladeplänen für die Baden-Württembergischen Kraftwerke –Tabellarische Aufbereitung »Dauer der letzten Revision: 8, 18, 28 Tage »Anzahl Vollasttage: 1, 2, 3, 10, 100, 328 Tage –Inventarberechnung zum Zeitpunkt der Abschaltung »Durch Interpolation entsprechend der Dauer der letzten Revision für alle Volllasttage »Durch Interpolation entsprechend der Volllasttage –Inventarberechnung zum Zeitpunkt der Freisetzung »Berechnung der Aktivitätsänderung durch radioaktiven Zerfall W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 6 von 23

7 Liste der relevanten Nuklide W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 7 von 23 Quelle: Leitfaden für den Fachberater Strahlenschutz

8 Nuklidgruppe und Leitnuklide Zur Vereinfachung der Handhabung werden die relevanten Nuklide zusammengefasst zu –Nuklidgruppen: »Edelgase »Aerosole »Iod –Leitnukliden: »Xe 133 »Cs 137 »I 131 Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 8 von 23

9 Bedeutung von Iod Iod spielt im Organismus hauptsächlich eine Rolle für die Produktion der Schilddrüsenhormone –Hier ins besonders das organisch gebundene Iod Flüchtiges Nuklid –Freisetzung in hoher Konzentration zusammen mit Edelgasen Aufteilung in elementares und organisch gebundenes Iod W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 9 von 23

10 Betriebsparameter und Abschaltzeitpunkt Dauer der letzten Revision Anzahl Volllasttage nach wieder anfahren Beide Parameter beeinflussen die Nuklidzusammensetzung durch –Zerfall während der Stillstandszeit –Neuproduktion durch Spaltung Nach Ende der Kettenreaktion ändert sich die Nuklidzusammensetzung durch Zerfall W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 10 von 23

11 Freisetzung Unfallablauf und Freisetzungsfaktoren sind im Leitfaden für den Fachberater Strahlenschutz beschrieben –Deutsche Risikostudie A –Deutsche Risikostudie B –PSA Level 2 für GKN Freisetzungsort, Freisetzungshöhe –Kamin –Sicherheitsbehälter –Maschinenhaus Art der Quelle –Punktquelle –Flächenquelle –Volumenquelle –Linienquelle W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 11 von 23 Bodennahe Freisetzung

12 Unfallverlauf und Freisetzungsfaktoren W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 12 von 23 Quelle: Leitfaden für den Fachberater Strahlenschutz

13 Unfallverlauf und Freisetzungsfaktoren W. Scheuermann Universität Stuttgart - Ziel und Rahmenbedingungen - Apr-14Seite 13 von 23 Quelle: Leitfaden für den Fachberater Strahlenschutz

14 Freisetzungshöhe Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 14 von 23 Berechnung der effektiven Quellhöhe Empirische Formeln nach Carson-Moses und Briggs Abgastemperatur < 30 0 C Abgastemperatur > 50 0 C Zwischen 30 0 C und 50 0 C gibt es derzeit kein einheitliches Verfahren

15 Freisetzungshöhe Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 15 von 23 Stabilitätsparameter Quelle:

16 Freisetzungshöhe Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 16 von 23 Gleichungen nach: Briggs und Anfossi Interpolationsvorschrift nach: Moore s Stabilitätsmaß adiabater Temperaturgradient Quelle: VDI 3945 Blatt 3

17 Gebäudeeinfluss Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 17 von 23 Gebäudeeinfluss Bei niedrigen Emissionshöhe Auswirkung auf den Aufpunkt der Wolke Voraussetzungen: Quelle auf dem Dach im Abstand Quelle im Abstand von in Ausbreitungsrichtung Quelle: Störfallberechnungsgrundlagen… Bundesanzeiger Nr. 222a vom 26. November 1994

18 Radioaktiver Zerfall Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 18 von 23 Zerfallsgleichung: Mit: NAnzahl der Atome λZerfallskonstante Aktivität der Nuklide

19 Radioaktiver Zerfall Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 19 von 23 IsotopHalbwertszeitspezifische Aktivität 131 I I8 Tage Bq/mg 137 Cs Cs30 Jahre Bq/mg 239 Pu Pu Jahre Bq/mg 235 U U Jahre80 Bq/mg 238 U Jahre12 Bq/mg 232 Th Th Jahre4 Bq/mg

20 Radioaktiver Zerfall Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 20 von 23

21 Radioaktiver Zerfall Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 21 von 23

22 Radioaktiver Zerfall Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 22 von 23 Berücksichtigung eines Mutternuklids j (Vorgänger) Mit: bvÜbergangswahrscheinlichkeit beim Zerfall des Vorgängernuklids

23 Radioaktiver Zerfall Name Universität Stuttgart - 1XX-123 – Modulthema - Apr-14Seite 23 von 23 Berechnung der Aktivität des k-ten Tochternuklids Internet: Kohlrausch/Band_2/Strahlung_Radioaktivität


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