Yüzeye yakın yeraltına gömülen düşük seviyeli radyoaktif atıklar için radyonüklit taşınım modellenmesi

Abstract

YÜZEYE YAKIN GÖMÜLEN DÜŞÜK SEVİYELİ RADYOAKTİF ATIKLAR İÇİN RApYONÜKLİT TAŞINIM MODELLENMESİ Rauf TERZİ ÖZ Radyoaktif atık yönetiminin son adımı olan atıkların gömüsü konusunda ülkemizde henüz böyle bir politika geliştirilmemiş olup mevcut mevzuatımız sadece, çevreye bırakılan atıklar için deşarj limitlerini belirlemiştir. Bu model çalışması, giderek artan nükleer olmayan radyoaktif atıklar için bir gömü sahası seçimi ve güvenlik analizi noktasında katkı sağlamak amacıyla yapılmıştır. Bu matematiksel model, düşük ve orta seviyeli radyoaktif atıkların yüzeye yakın gömü sahasının çevresel radyolojik değerlendirmesini yapabilmek için geliştirilmiştir. Model üç ana bölümden oluşmaktadır; kaynak kısmı, yer altı katmanlarındaki transferi ve risk değerlendirmesi. Radyoaktif atık olarak içerisinde her biri 1*1 012 Bq aktiviteye sahip olan Sezyum 137 (Cs-137) ve Stronsiyum 90 (Sr-90) radyonüklitlerin çeşitli ulaşım yolları sıvı fazda taşınımı ile bebekler(lyaş) ve yetişkinler(>17yaş) tarafından alınan radyasyon doz miktarı bu modelle hesaplanmıştır. Modeli oluşturulan 1. mertebe adi diferansiyel denklemler MATLAB bilgisayar programına kodlanarak TCODE programı yazılmıştır. MATLAB programı Runge- Kutta çözüm metodu ile, bir yıllık zaman içinde radyonüklitlerin gömü yerinden toprak katmanına, buradan doygun bölgeye (yeraltı suyu) ve bu suyun doğrudan insan tarafından içilmesi ve tarım ve hayvan ürünlerin tüketilmesi yolu ile insanların aldtğt doz miktarları, gerçekçi ve düşük olasılıklı durumlara göre hesaplanmıştır. Ayrıca, insanların bir yılda aldığı radyasyon dozundan öldürücü kansere yakalanma risk değerlendirilmesi yapılmıştır. Her iki radyonüklitin toprakdaki dağılım katsayısı, geciktirme faktörü ve doz dönüşüm faktörlerine bağlı olarak farklı doz değerleri bulunmuştur. Radyolojik güvenlik değerlendirilmesinde en önemli kritik parametreler olarak radyonüklitlerin toprakdaki dağılım katsayısı, doygunsuz bölgedeki (toprak katmanı) sızıntı akış hızı ve toprak katmanı kalınlığı gelmektedir. Her iki radyonüklit için insanlar tarafından alınan en yüksek doz miktarı yaklaşık olarak sırasıyla, yıllık 0.54 mSv ve ortalama 0.28 mSv bulunmuş olup; Uluslararası Radyasyondan Korunma Komisyonu (ICRP.1990) tarafından halk için tavsiye edilen referans doz miktarı olan 1 mSv/yıl ile karşılaştırıldığında değeri daha küçük çıkmıştır. Bu model çalışmasındabulunan sonuçlar ile Türkiye'de ileride kurulması düşünülen düşük seviyeli atıkların gömüsü mümkün görünmektedir. Anahtar Kelimeler: Düşük Seviyeli Radyoaktif atık, yer altı suyu, radyonüklit, radyonüklit taşınım modellemesi, Runge-Kutta method, MATLAB. Danışman: Prof. Dr. Erdoğan ALPER, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Eş Danışman: Doç. Dr. İbrahim USLU, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, Radyasyon Sağlığı ve Güvenliği Dairesi

RADIONUCLIDE TRANSFER MODELLING FOR A BURIED NEAR SURFACE LOW LEVEL RADIOACTIVE WASTE ? Rauf TERZİ ABSTRACT The disposal of radioactive waste, which is the last step of any radioactive waste management policy, has not yet been developed in Turkey. The existing legislation states only the discharge limits for the radioactive wastes to be discharged to the environment. The objective of this modelling study is to assist in safety assessment and selecting disposal site for gradually increasing non-nuclear radioactive wastes. This mathematical model has been developed for the environmental radiological assessment of near surface disposal sites for the low and intermediate level radioactive wastes. The model comprised of three main components: source term, geosphere transport and radiological assessment. Radiation dose for the babies (1 years age) and adults 2(1 7 years age) have been computed for the radionuclides Cesium 137 (Cs-137) and Strontium 90 (Sr-90), having the activity of 1*1012 Becquerel(Bq), in radioactive waste through transport of radionuclide in liquid phase with the various pathways. The model consisted of first order ordinary differential equations was coded as a TCODE file in MATLAB program. The radiation dose to man for the realist case and low probability case have been calculated by using Runge-Kutta solution method in MATLAB programme for radionuclide transport from repository to soil layer and then to the ground water(saturated zone) through drinking water directly and consuming agricultural and animal products pathways in one year period. Also, the fatal cancer risk assessment has been made by taking into account the annual dose received by people. Various dose values for both radionuclides have been found which depended on distribution coefficient, retardation factor and dose conversion factors. The most important critical parameters on radiological safety assessment are the distribution coefficient in soil layer, seepage velocity in unsaturated zone and thickness of the unsaturated zone (soil zone). The highest radiation dose and average dose to man for both radionuclides have been found approximately as 0,54 mSv/year and 0,28 mSv/year, respectively. These values are low in comparison to the reference dose limit for a member of the public, 1 mSv/year, recommended by International Commission on Radiological Protection (ICRP.1990). The modellingresults indicate that, the disposal of low level waste, planned to be set up in future in Turkey seems to be possible. Keywords: Low level radioactive waste, groundwater, radionuclide, radionuclide transport modelling, Runge-Kutta method, MATLAB. Advisor: Prof. Dr. Erdoğan ALPER, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Chemical Engineering Section Co-Advisor: Doç. Dr. İbrahim USLU, Turkish Atomic Energy Authority, Radiation Health and Safety Department