Atmospheric dispersion of radiation originating from nuclear power plant accidents

Abstract

Bu çalışmada, bir atmosferik taşınım modeli kullanılarak, nükleer santral kazalarında ortaya çıkan radyasyonun atmosferik dispersiyonu araştırılmıştır. Bu amaçla, temel odak noktası olarak Türkiye'de yapılması planlanan Akkuyu Nükleer Güç Santrali (NGS) ve Sinop NGS ile Ermenistan'da yer alan Metsamor NGS (karşılaştırma için) seçilmiştir. Radyoaktif parçacıkların ve gazların, çeşitli senaryo koşulları altında atmosferik dispersiyonunu belirlemek için bir Lagrangian parçacık dispersiyon modeli olan FLEXPART kullanılmıştır. İlk olarak, çalışma alanlarının meteorolojik koşulları göz önüne alınarak, çalışma dönemleri belirlenmiştir ve bu dönemleri temsil eden meteorolojik veriler için Ulusal Çevre Tahmin Merkezi (NCEP) verileri temin edilmiştir. Bu çalışmada kullanılan veriler 6 saatlik bir veri kümesi olup, 0,5 x 0,5 derecelik çözünürlüğe sahiptir. Farklı atmosferik koşullar altında bir nükleer kazanın potansiyel sonuçlarını değerlendirmek için toplam 6 senaryo hazırlanmış ve simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Tüm simülasyon sonuçları dispersiyon ve depozisyonlar için görselleştirilmiş ve mukayeseli karşılaştırılmıştır. Buna göre, Ağustos 2010 için gerçekleştirilen simülasyonda radyoaktif bulutların ağırlıklı olarak güney yönünde hareket ettiği ve yer seviyesi depozisyonlarının güney bölgelerinde daha yüksek olduğu sonucu elde edilirken, Aralık 2009 için yapılan simülasyonda tam tersi bir durum gözlemlenmiştir. Temel olarak kaynak teriminin farklılıklarından dolayı, simülasyonlardan elde edilen depozisyon değerleri, Çernobil kazasından sonra gözlemlenen depozisyonlardan 10 kat daha düşük çıkmıştır. Tüm bunlarla birlikte, 26 Nisan 1986'da Metsamor NGS'nde gerçekleşen bir kuramsal kazanın Türkiye üzerindeki etkisinin, Akkuyu NGS ve Sinop NGS'te aynı tarihte meydana gelen benzer kazalardan çok daha düşük olduğu da belirlenmiştir.

In this study, atmospheric dispersion of radiation originating from nuclear power plant accidents are investigated by using an atmospheric dispersion model. For this purpose, the planned Akkuyu Nuclear Power Plant (NPP) and Sinop NPP projects in Turkey and Metsamor NPP (for comparison) located in Armenia were selected to be the main focus points. A Lagrangian particle dispersion model - FLEXPART was used in this thesis to estimate atmospheric dispersion of radioactive particles and gases under various scenario conditions. Firstly, run periods were determined considering meteorological conditions of the study areas and corresponding National Centers for Environmental Prediction (NCEP) data were obtained to input to the model as the meteorological data for these periods. The NCEP dataset used in this study was a 6 hourly dataset and covered a 0.5 x 0.5-degree resolution. A total of 6 scenarios were formulated and simulated to assess the potential consequences of a nuclear accident under distinct atmospheric conditions. All simulation results were visualized for dispersion and deposition, and compared with each other. The results revealed that radioactive plume mainly moved towards south direction and ground level depositions were higher in the southern regions in the simulations conducted for August 2010, while an opposite situation was observed in the simulations conducted for December 2009. The simulated deposition values were ten times lower than the depositions observed after the Chernobyl accident due to the differences in the main source term. Furthermore, the effects of a hypothetical accident to occur in 26 April 1986 in Metsamor NPP on Turkish territory were simulated to be much less than a similar accident to occur at the same time in the Akkuyu NPP and Sinop NPP.