Geneza i rozwój modeli radioekologicznych po awarii w Czarnobylu

Transkrypt

1 1 Geneza i rozwój modeli radioekologicznych po awarii w Czarnobylu Paweł Krajewski

2 Centralne Laboratorium AWARIA EJ W CZARNOBYLU WYKAZUJE POTRZEBĘ: 2 (26 kwietnia 1986 roku) zwiększenia zaufania do metodologii i procedur stosowanych do oceny skażeo i rekonstrukcji dawek rozwinięcia narzędzi do wspomagania decyzji na wypadek uwolnieo radionuklidów do środowiska PO 1986 PODJĘTO INTENSYWNE DZIAŁANIA : PRACE TEORETYCZNE I EKSPERYMENTALNE DOTYCZĄCE USCIŚLENIA OPISU ZACHOWANIA SIĘ RADIONUKLIDOW W EKOSYSTEMIE ORAZ STANDARYZACJI MODELI RADIOEKOLOGICZNYCH MIEDZYNARODOWE PROGRAMY TESTOWANIA I WALIDACJI RADIOLOGICZNYCH MODELI KOMPUTEROWYCH WPROWADZENIE ELEMENTÓW PRZESTRZENNEJ ANALIZY DANYCH WPROWADZENIE SYSTEU OCHRONY PRZED PROMIENIOWANIEM JONIZUJĄCYM WSZYSTKICH ŻYWYCH GATUNKÓW

3 3 Od 1989 roku pod patronatem Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej prowadzono wiele programów mających na celu poprawienie wiarygodności przewidywań komputerowych modeli radioekologicznych i zwiększenia zaufania do metodologii i procedur stosowanych dla oceny ekspozycji promieniowania w przypadku uwolnień radionuklidów do środowiska.

4 4 PROGRAMY MAEA VAMP (Validation of Model Predictions, ), BIOMOVS (Biospheric Model Validation Study, ), BIOMASS (BIOsphere Modelling and ASSessment, ), EMRAS (Environmental Modelling for Radiation Safety, ) Wnioski wypracowane w jednym programie stawały się zalążkiem prac podejmowanych w następnych latach oraz inicjowały nowe prace badawcze prowadzone również w ramach granatów Unii Europejskiej PROGRAMY UNII EUROPEJSKIEJ SAVE (Spatial Analysis of Vulnerable Areas in Europe, ), SAVEC (Spatial Analysis of Vulnerable Areas in Cenral Europe, ), BORIS (BiOavailability of Radionuclides In Soils, ), COSSIC (Transfer of radionuclides through the terrestrial environment to agricultural products and livestock, including the evaluation of agro-chemical practices, ) EURANOS (European approach to nuclear and radiological emergency management and rehabilitation strategies, ).

5 5 UAKTUALNIONE BAZY DANYCH W wyniku pracy grup ekspertów powstała w 1994 również baza danych parametrów opisujących transport radionuklidów w środowisku (TRS 364) oraz dokonana została kompleksowa analiza zjawisk związanych z osadzaniem się radionuklidów na różnych powierzchniach: gruncie, roślinach oraz elementach środowiska miejskiego. W ramach programu EMRAS powstaje nowa baza danych parametrów opisujących transport radionuklidów środowisku będąca kompilacją wyników badań prowadzonych w latach Proces powstawania takiej bazy ilustruje diagram.

6 6 Diagram obrazujący procedurę weryfikacji parametrów opisujących przejścia radionuklidów między poszczególnymi piętrami ekosystemu: (powietrze, depozycja, rośliny, zwierzęta) Identyfikacja najważniejszych procesów przejść radionuklidów z poszczególnych pięter ekosystemu Zebranie i analiza dostępnych danych przez grupy ekspertów Weryfikacja danych przez inne grupy ekspertów Weryfikacja Publikacja zweryfikowanych danych Wskazanie nowych kierunków badań

7 7 KOMPUTEROWE MODELE RADIEKOOLOGICZNE Przesłanki za kontynuacją tego typu badań wynikają z faktu, że znajomość zakresu indywidualnych dawek otrzymywanych przez ludność jak również parametrów rozkładu statystycznego tych dawek (np. średnich i przedziału ufności) nabiera szczególnego znaczenia, gdy zachodzi potrzeba : zapewnienia i organizacji specjalnej pomocy medycznej i mobilizacji środków ochrony społecznej dla populacji skażonych rejonów, w aspekcie przekazania wiarygodnej informacji dla mediów i władz, ustalenia zależności miedzy wielkością dawki a częstością występowania nowotworów. Zwłaszcza ten ostatni aspekt jest przedmiotem wielu badań, szczególnie po awarii w Czarnobylu, gdy w okresie ukazały się doniesienia o zwiększeniu przypadków raka tarczyc na silnie skażonych terenach Ukrainy, Białorusi i Rosji.

8 8 KOMPUTEROWE MODELE RADIOLOGICZNE W efekcie pojawiły się również komputerowe modele radiologiczne dostępne komercyjnie, które implementowano w wielu krajach w Europie i na świecie (RODOS, ARGOS). We wrześniu 2003 roku został otwarty nowy pięcioletni program EMRAS (Environmental Modelling for Radiation Safety, ) Prace EMRAS skupiają się na rozszerzeniu możliwości prognozowania modeli radioekologicznych w przypadku obecności radionuklidów w szczególnych typach środowiska jak środowisko miejskie lub wodne, oceny efektywności rekultywacji terenów skażonych oraz oceny ryzyka radiacyjnego fauny i flory.

9 9 Diagram obrazujący procedurę testowania kodu komputerowego modelu Dane wejściowe i pomiarowe dla Scenariusza testu Opis ślepego scenariusza Ujawnienie danych pomiarowych Model biorący udział w teście Przeprowadzenie obliczeń komputerowych Porównanie wartości przewidywanych przez model z wartościami pomiarowymi Analiza rozbieżności przewidywań modelu z wartościami pomiarowymi Dyskusja użytych parametrów

10 10 STANDARYZACJA W kolejnym programie BIOMASS rozwinięto tzw. Metodologię Biosfery Wzorcowej jako powszechnie obowiązującego systemu oceny bezpieczeństwa składowisk odpadów radioaktywnych i obiektów jądrowych. System ten dysponuje jednolitą bazą komponentów biosfery w zależnosci od: położenia geograficznego, klimatu, topografii, środowiska wodnego, typów gleb i osadów dennych, flory i fauny, działalności człowieka, ewolucji systemu w czasie. Opracowano matematyczne opisy procesów zachodzących w biosferze na podstawie usystematyzowanej bazy FEP (Features, Events, Processes): cechy, wydarzenia, procesy oraz stworzono szczegółowe protokóły wyboru stosowanych w opisie parametrów radioekologicznych uwzględniając również transport skażeń promieniotwórczych poprzez barierę techniczną obiektu jądrowego lub techniczną i geologiczną systemu składowania odpadów promieniotwórczych. Obecnie baza FEP liczy 1405 elementow: 225 dla biosfery, 232 dla geosfery 984 tzw. elementów technicznych (near-field)

11 11 Przykład usystematyzowanej bazy FEP (Features, Events, Processes): cechy, wydarzenia, procesy

12 12 PROGNOZOWANIE PRZESTRZENNE GIS

13 13 PRZYKŁAD PROGNOZOWANIA PRZESTRZENNGO Przewidywany strumień 137 Cs w wyniku produkcji mleka w Polsce > < < < < (Bq komórka-1 rok-1). t=1 rok i t = 10 lat dla scenariusza (Cz) < rok (Cz) 1 rok (U) Czarnobyl, (U) jednorodne skażenie 2500 Bq m -2 > < < < < < lat (Cz) 10 lat (U) 13

14 14 Nowe koncepcje SYSTEM OCHRONY RADIOLOGICZNEJ ŚRODOWISKA STANOWISKO KOMISJI ICRP ICRP 26 (1977): jeżeli człowiek jest w sposób odpowiedni chroniony wtedy można byd pewnym, że inne organizmy żywe są również chronione The Commission therefore believes that if man is adequately protected than other living things are also likely to be sufficiently protected ICRP 60 (1991) 1990: pojedyncze osobniki innych gatunków mogą doznad szkody ale tylko do poziomu, który nie zagrażałby całemu gatunkowi lub powodowałby zachwianie równowagi biologicznej między gatunkami Occasionally, individual members of non-human species might be harmed, but not to the extent of endangering whole species or creating imbalance between species

15 15 Nowe koncepcje SYSTEM OCHRONY RADIOLOGICZNEJ ŚRODOWISKA ISTNIEJĄ SYTUACJE GDZIE TO STWIERDZENIE NIE GWARANTUJE W SPOSÓB JEDNOZNACZNY OCHRONY FAUNY I FLORY PRZED PROMIENIOWANIEM człowiek jest nieobecny i narażenie człowieka nie stanowi kryterium oceny człowiek został wycofany dla własnego bezpieczeństwa rozkład radionuklidów w środowisku jest taki, że napromienienie człowieka będzie małe, lecz inne organizmy mogą być znacząco napromieniowane CEL PODSTAWOWY SYSTEMU: NALEŻY POKAZAD W SPOSÓB NIE BUDZĄCY WĄTPLIWOŚCI JAKI MARGINES BEZPIECZEOSTWA DLA ŚRODOWISKA ZAPEWNIA ENERGETYKA JĄDROWA I STOSOWANIE ŹRÓDEŁ PROMIENIOTWÓRCZYCH W PORÓWNANIU Z INNYMI GAŁĘZIAMI PRZEMYSŁU

16 16 Nowe koncepcje SYSTEM OCHRONY RADIOLOGICZNEJ ŚRODOWISKA PROPONOWANE DAWKI GRANICZNE DOE Standard (DOE Order ) DOE Proposed Standards (10 CFR 834) DOE US. Department of Energy fauna wodna mgy rok -1 (10 mgy d -1 ) flora lądowa mgy rok -1 (10 mgy d -1 ) fauna lądowa mgy rok -1 ( 1 mgy d -1 ) UNIA EUROPEJSKA FASSET, Framework for Assessment of Environmental Impact ERICA (Environmental Risk from Ionising Contaminants ) Fauna i flora mgy rok -1 16

17 17 Nowe koncepcje SYSTEM OCHRONY RADIOLOGICZNEJ ŚRODOWISKA Zwierzęta i Rośliny Standardowe wg. ICRP Reference Animals and Plants gryzoń (a rodent) kaczka (a duck) żaba (a frog) ryba słodkowodna (a freshwater fish) flądra (a marine flatfish) pszczoła (a bee) krab (a crab) ślimak morski (a marine snail) dżdżownica (a earthworm) sosna (a pine tree) trawa (a grass) wodorosty (a seaweed) 17

18 18 MODELE RADIOEKOLOGICZNE STAN OBECNY Przykład : 131 I PRAGUE Scenario (Chernobyl)

19 19 MODELE RADIOEKOLOGICZNE STAN OBECNY Przykład: 131 I WARSAW Scenario (Chernobyl)

20 20 PODSUMOWANIE Pomimo upływu niemal 20 lat, nadal nie osiągnięto wyraźnej zgody naukowców, co do skutków tej awarii, a zwłaszcza, co do skali powstałego po awarii narażenia na promieniowanie i związanego z tym uszczerbku na zdrowiu ludności zamieszkującej skażone tereny. W zaleceniach dla rządów Białorusi, Federacji Rosyjskiej i Ukrainy, opracowanych podczas posiedzenia Forum Czarnobylskiego w kwietniu 2005 r., znajdujemy m.in postulaty kontynuacji badań w celu : wyznaczenia parametrów długookresowego transferu izotopów promieniotwórczych w różnych ekosystemach i różnych warunkach naturalnych, udoskonalenia modeli prognozujących, na potrzeby zarówno obszarów dotkniętych skutkami awarii w Czarnobylu, jak i przyszłych potencjalnych uwolnień promieniotwórczych określenia mechanizmów zachowania izotopów promieniotwórczych w mniej zbadanych ekosystemach, dla wyjaśnienia utrzymywania się tam stężeń izotopów promieniotwórczych i zbadania możliwości działań zapobiegawczych, ze zwróceniem szczególnej uwagi na procesy istotne dla wkładu 20 do dawek otrzymywanych przez człowieka i organizmy żywe

21 21 Dziękuję za uwagę Paweł Krajewski Dokumenty EMRAS można znaleźć pod adresem: