Bekanntmachung zu der
„Berechnungsgrundlage zur Ermittlung der Strahlenexposition infolge von Störmaßnahmen oder sonstigen Einwirkungen Dritter (SEWD) auf kerntechnische Anlagen und Einrichtungen (SEWD-Berechnungsgrundlage)“
vom 28. Oktober 2014 (GMBl. 2014, Nr. 64, S. 1315)
– Bek. d. BMUB v. 28.10.2014 - RS I 6 – 13151-6/21 – Genehmigungen oder Tätigkeiten nach den §§ 6, 7 und 9 des Atomgesetzes (AtG) in der Fassung der Bekannt- machung vom 15. Juli 1985 (BGBl. I S. 1565), das zuletzt durch Artikel 5 des Gesetzes vom 28. August 2013 (BGBI.
I S. 3313) geändert worden ist, dürfen unter anderem nur erteilt werden, wenn der erforderliche Schutz gegen Stör- maßnahmen oder sonstige Einwirkungen Dritter gewähr- leistet ist.
Die SEWD-Berechnungsgrundlage gilt in den entspre- chenden Genehmigungs-, Planfeststellungs- und Auf- sichtsverfahren für die Ermittlung der Strahlenexposition in der Umgebung kerntechnischer Anlagen und Einrich- tungen nach einer Freisetzung von radioaktiven Stoffen in die Atmosphäre als Folge der zu unterstellenden SEWD.
Diese Ermittlung dient der Prüfung der Einhaltung des Schutzziels der Verhinderung der Freisetzung einer erheblichen Menge radioaktiver Stoffe bei SEWD.
Die für den Vollzug des Atomgesetzes zuständigen Ge- nehmigungs- und Aufsichtsbehörden der Länder und das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit sind am 4. Juli 2014 im Länderaus- schuss für Atomkernenergie – Hauptausschuss – überein- gekommen, die SEWD-Berechnungsgrundlage nach Maßgabe der Ziffer 1 dieser Berechnungsgrundlage an- zuwenden.
Die SEWD-Berechnungsgrundlage, die ab dem Tag ihrer Bekanntmachung gültig ist, gebe ich hiermit bekannt. Der Wortlaut der SEWD-Berechnungsgrundlage wird im Folgenden wiedergegeben.
Berechnungsgrundlage zur Ermittlung der Strahlen- exposition infolge von Störmaßnahmen oder sons- tigen Einwirkungen Dritter (SEWD) auf kerntechni- sche Anlagen und Einrichtungen
(SEWD-Berechnungsgrundlage)
Inhaltsverzeichnis
Vorbemerkung
1 Anwendungsbereich 2 Begriffsbestimmungen
3 Schutzziel und Bewertungsgrundlage 4 Berechnungsverfahren
4.1 Quellterm
4.1.1 Effektive Quellhöhe
4.1.2 Besonderheit bei kurzer Frei- setzungsdauer
4.2 Ausbreitungsrechnungen
4.2.1 Grundsätzliche Vorgehensweise 4.2.2 Rechengebiet und Aufpunkte 4.2.3 Randbedingungen und Parameter
4.2.3.1 Bodenrauigkeit
4.2.3.2 Berücksichtigung von Be- bauung
4.2.3.3 Berücksichtigung von Geländeunebenheiten 4.2.3.4 Meteorologische Daten 4.2.3.5 Eigenschaften von
Schwebstoffen und Gasen
4.2.3.6 Berücksichtigung der sta- tistischen Unsicherheit 4.2.3.7 Radioaktiver Zerfall 4.3 Berechnung der Strahlenexposition
4.3.1 Berechnung der Strahlenexposi- tion durch Inhalation
4.3.2 Berechnung der Strahlenexposi- tion durch Gammabodenstrahlung 4.3.3 Berechnung der Strahlenexposi-
tion durch Gammasubmersion 4.4 Radiologische Konsequenzenanalyse
4.4.1 Anwendung deterministischer Ver- fahren
4.4.2 Anwendung probabilistischer Ver- fahren
Literatur
A Daten und Rechenverfahren zur Ausbreitung und Strahlenexposition
A 1 Standardnuklidliste und physikalische Eigenschaften der AED-Klassen
A2 Erläuterung zur Behandlung kurzer Frei- setzungsdauern
A.3 Bodenrauigkeit
A.4 Hinweise zur Identifizierung der Auf- punkte
A.5 Altersabhängige Atemraten
A.6 Beispiel einer komplementären kumulati- ven Wahrscheinlichkeitsverteilung
Vorbemerkung
Die in dieser Berechnungsgrundlage beschriebenen Rechenverfahren zur Bestimmung der Strahlenexposition nach einer Freisetzung luftgetragener Radionuklide in- folge von Störmaßnahmen oder sonstigen Einwirkungen Dritter (SEWD) basieren auf der .Berechnung der atmo- sphärischen Ausbreitung und Deposition dieser Radio- nuklide.
Bislang werden im Falle luftgetragen freigesetzter radio- aktiver Ableitungen die zur Ermittlung der Strahlenexposi- tion erforderlichen Ausbreitungsrechnungen zumeist mit dem Gauß-Fahnenmodell durchgeführt (/AVV 12/, /SSK 04/). Dieses Ausbreitungsmodell entspricht speziell im Hinblick auf typische Freisetzungsszenarien bei SEWD, wie z. B. bodennahe oder instationäre Freisetzungen, nicht mehr dem Stand von Wissenschaft und Technik.
Weiter können topographische Standortbedingungen wie orographisch strukturiertes Gelände und komplexe Ge- bäudestrukturen nicht realitätsnah berücksichtigt werden.
Auch kann das Gauß-Fahnenmodell die Deposition von Radionukliden nur approximativ und die Sedimentation von Schwebstoffteilchen nicht explizit behandeln.
Zur Berechnung der Ausbreitung luftgetragener Radionuk- lide steht mittlerweile das auf der Basis von AUSTAL2000 /AUS 02/ entwickelte, ebenfalls allgemein zugängliche Modellsystem ARTM (Atmosphärisches Radionuklid- Transport-Modell /BMU 07/) zur Verfügung. Das dabei verwendete Ausbreitungsmodell orientiert sich weitge- hend an dem für die Ausbreitung betrieblich abgeleiteter konventioneller Luftbeimengungen konzipierten und frei verfügbaren Programmpaket AUSTAL2000. Es stellt eine Umsetzung .der im Anhang 3 „Ausbreitungsrechnungen“
der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft) vom 24. Juli 2002 /TAL 02/ festgelegten Modellan- nahmen, Randbedingungen und Parameter dar. Danach ist die Ausbreitungsrechnung unter Verwendung des Par- tikelmodells der Richtlinie VDI 3945, Blatt 3 /VDI 00/ in Kombination mit den meteorologischen Grenzschichtprofi- len der Richtlinie VDI 3783, Blatt 8 /VDI 02/ und einem mesoskaligen diagnostischen Windfeldmodell durchzufüh- ren. Zusätzlich wurden im Modellsystem ARTM Algorith- men zur Berücksichtigung des radioaktiven Zerfalls, der Gammasubmersion sowie der nassen Deposition imple- mentiert.
In der SEWD-Berechnungsgrundlage werden für Ausbrei- tungsrechnungen mit luftgetragenen Radionukliden über den Rahmen des Anhangs 3 der TA Luft hinausgehende Festlegungen vorgenommen, die u.a. den radioaktiven Zerfall, die Gammasubmersion und die nasse Deposition betreffen. Ansonsten wurden, soweit sinnvoll, die Fest- legungen des Anhangs 3 der TA Luft übernommen.
1 Anwendungsbereich
Diese Berechnungsgrundlage gilt in Genehmigungs-, Planfeststellungs- und Aufsichtsverfahren, die sich auf Anlagen oder Tätigkeiten nach den §§ 5, 6, 7 und 9 AtG (im Folgenden „kerntechnische Anlagen und Einrichtun- gen“) beziehen, für die Ermittlung der Strahlenexposition in der Umgebung von kerntechnischen Anlagen oder Ein- richtungen nach einer Freisetzung von Radionukliden in die Atmosphäre als Folge der zu unterstellenden SEWD.
Diese Ermittlung dient der Prüfung der Einhaltung des Schutzziels der Verhinderung einer erheblichen Frei- setzung bei SEWD.
Die Berechnungsgrundlage gilt nicht für andere Anwen- dungen, insbesondere nicht zur Abschätzung in einer akuten Bedrohungslage, zur Abwägung etwaiger Maß- nahmen des Katastrophenschutzes oder der Strahlen- schutzvorsorge.
2 Begriffsbestimmungen
Aerodynamisch äquivalenter Partikeldurchmesser (AED):
entspricht dem Durchmesser eines äquivalenten Schwebstoffteilchens mit der Einheitsdichte 1 g/cm3, das das gleiche Sedimentationsverhalten aufweist wie das reale Teilchen
äußere Bestrahlung:
Einwirkung durch die Gammastrahlung freigesetzter Radionuklide in der Wolke (Gammawolkenstrahlung bzw. Gammasubmersion) oder durch abgelagerte Radionuklide (Gammabodenstrahlung)
Bemerkung: Bei den in Deutschland durch SEWD möglichen Quelltermen ist der Beitrag der äußeren Betastrahlung zur effektiven Dosis deutlich kleiner als 1 % und wird daher nicht betrachtet.
Arbeitsstätte:
Gebäude oder Orte im Freien, in bzw. an denen sich Beschäftigte oder Selbstständige bei der von ihnen ausgeübten Tätigkeit regelmäßig über einen längeren Zeitraum aufhalten und die
‒ nicht auf dem Betriebsgelände der betrachteten kerntechnischen Anlage oder Einrichtung liegen oder
‒ nicht gemeinsam mit der kerntechnischen Anlage oder Einrichtung einem einheitlichen Notfallschutz- regime unterliegen.
Aufpunkte:
alle im Rechengebiet befindlichen Wohnbebauungen und Arbeitsstätten außerhalb des Anlagengeländes Ausbreitung:
Verteilung luftgetragener Radionuklide in der Atmo- sphäre durch Wind und Turbulenz
Deposition:
Ablagerung luftgetragener Radionuklide an der Erd- oberfläche
Depositionsrate:
Deposition luftgetragener Radionuklide pro Flächen- und Zeiteinheit
Depositionsgeschwindigkeit:
Stoffeigenschaft, die die trockene Deposition be- schreibt
Diffusionskategorie (auch Ausbreitungsklasse, Aus- breitungskategorie, Stabilitätsklasse):
Klassierung charakteristischer Turbulenzstrukturen in der atmosphärischen Grenzschicht
Emissionsrate:
Freisetzungsrate luftgetragener Radionuklide in die Atmosphäre
Falloutkoeffizient:
Stoffeigenschaft, die die trockene Ablagerung luftge- tragener Radionuklide an der Erdoberfläche, Gebäu- den oder Pflanzen beschreibt
Gammasubmersion:
gleichbed.: Gammawolkenstrahlung, siehe auch äu- ßere Bestrahlung
Gammawolkenstrahlung:
gleichbed.: Gammasubmersion, siehe auch äußere Bestrahlung
lnhalation:
Inkorporation luftgetragener Radionuklide durch Ein- atmen
komplementäre kumulative Wahrscheinlichkeits- verteilung:
Verteilungsfunktion, die die Wahrscheinlichkeit angibt, mit der eine potenzielle Strahlenexposition einen be- stimmten Dosiswert erreicht oder überschreitet Kurzeitausbreitungsfaktor:
Rechenfaktor zur Ermittlung der Strahlenexposition durch eine Emission luftgetragener Radionuklide in- nerhalb eines Zeitbereiches, in dem die meteorologi- schen Bedingungen als stationär angesehen werden können
mesoskaliges diagnostisches Strömungsmodell:
Strömungsmodell, mit dem auf der Grundlage einzel- ner Windmessungen im Rechengebiet das aktuelle durch Geländeform und -nutzung resultierende räum- liche Strömungsfeld bestimmt wird
Mischungsschichthöhe:
Höhe der atmosphärischen Grenzschicht, in der die Ausbreitung erfolgt
Monin-Obukhov-Länge:
Parameter zur Beschreibung der Turbulenzverhält- nisse in der bodennahen Atmosphäre
Quellterm:
Gesamtheit aller Parameter einer Freisetzung in die Atmosphäre
Rauigkeitslänge:
Maßzahl für die Oberflächenrauigkeit in einem Rechengebiet
Sedimentationsgeschwindigkeit:
beschreibt das Absinken von Schwebstoffteilchen in Folge der Schwerkraft
SEWD:
Störmaßnahmen oder sonstige Einwirkungen Dritter Strahlenexposition:
Einwirkung ionisierender Strahlung auf den mensch- lichen Körper. Betrachtet werden im Rahmen der vor- liegenden Berechnungsgrundlage die Expositions- pfade Inhalation und äußere Bestrahlung.
Der Expositionspfad Ingestion wird nicht betrachtet, weil davon ausgegangen wird, dass bei der Freiset- zung einer größeren Menge Radionukliden als Folge von SEWD Maßnahmen getroffen werden, die be- stimmte Expositionspfade administrativ unterbinden (z. B. durch Verzehreinschränkungen).
Tatszenarium:
Gesamtheit der aus den jeweils gültigen Lastannah- men (vgl. z. B. /BMU 12/) abgeleiteten Teilaspekte einer möglichen Tat
Verdrängungshöhe:
vertikale Verschiebung der Grenzschichtprofile durch Oberflächenrauigkeit
Washoutkoeffizient:
Stoffeigenschaft, die die durch Regentropfen verur- sachte nasse Ablagerung luftgetragener Radionuklide an der Erdoberfläche, Gebäuden oder Pflanzen beschreibt
Wohnbebauung:
Genehmigte Gebäude oder genehmigte ortsfeste Ein- richtungen, die Personen
‒ als fester, dauerhafter Wohnsitz
‒ zu vorrübergehenden Bewohnen (z.B. Beherber- gungsbetriebe, Krankenhäuser, Ferien- und Wochenendhäuser sowie Camping- und Wochen- endplätze)
dienen.
3 Schutzziel und Bewertungsgrundlage Der erforderliche Schutz gegen SEWD mit möglicher Strahlenexposition ist dann gewährleistet, wenn das folgende allgemeine Schutzziel erfüllt wird:
Eine Gefährdung von Leben und Gesundheit infolge der Freisetzung einer erheblichen Menge radioaktiver Stoffe muss verhindert werden.
Betrachtet werden nur die im Rahmen von SEWD zu un- terstellenden Einwirkungen auf die kerntechnische Anlage oder Einrichtung.
Zur Einhaltung des Schutzziels ist nachzuweisen, dass die Strahlenexposition für Personen aller Altersgruppen, die sich am Aufpunkt (der betrachteten Wohnbebauung bzw. Arbeitsstätte) aufhalten, nicht mehr als 100 mSv ef- fektive Folgedosis bis zum 70. Lebensjahr als Summe von Inhalation und sieben Tagen äußerer Bestrahlung beträgt (vgl. /SSK 09/).
Der Nachweis der Einhaltung des Schutzziels erfolgt durch atmosphärische Ausbreitungsrechnungen (Ab- schnitt 4.2) und nachfolgender radiologischer Konse- quenzenanalyse (Abschnitt 4.4). In Analogie zu den Stör- fallberechnungsgrundlagen /SSK 04/ kann der Nachweis der Einhaltung des Schutzziels vereinfacht und sehr kon- servativ deterministisch (Abschnitt 4.4.1) oder aufwändi- ger und hinreichend konservativ probabilistisch (Abschnitt 4.4.2) geführt werden.
4 Berechnungsverfahren
Die Berechnung der Strahlenexposition nach einer Frei- setzung von Radionukliden in die Atmosphäre als Folge von SEWD erfordert im Rahmen von Ausbreitungsrech- nungen die Bestimmung der räumlichen Verteilung der Konzentration der luftgetragenen sowie der trocken und nass deponierten Radionuklide.
Das zu Grunde liegende Ausbreitungsmodell (Abschnitt 4.2) liefert auf dem vorgegebenen Rechenraster (Ab- schnitt 4.2.2) die Aktivitätskonzentration der im Verlauf von SEWD-Ereignissen freigesetzten Radionuklide, die Depositionsraten sowie das aus Emissionsrate und Kurz- zeitausbreitungsfaktor für Gammasubmersion gebildete Produkt.
Auf der Basis dieser Daten wird die Strahlenexposition auf Grund äußerer Bestrahlung sowie innerer Bestrahlung nach Inhalation berechnet.
Zur Ermittlung des ungünstigsten Tatszenariums ist das Berechnungsverfahren für alle relevanten Szenarien mit Freisetzung von Radionukliden anzuwenden.
4.1 Quellterm
Die Beschreibung der Verfahren zur Ermittlung des Quell- terms nach SEWD ist nicht Bestandteil dieser Berech- nungsgrundlagen.
Daher sind auf der Basis von modellhaften und/ oder ex- perimentellen Untersuchungen u. a. folgende Parameter des Quellterms bereitzustellen:
– Art (Radionuklid) und Menge (Aktivität) der Frei- setzung
– radionuklidspezifische zeitliche Verläufe der Aktivitäts- freisetzung
– Partikelgrößenverteilung bei Schwebstoffen – Freisetzungsort und Emissionshöhe – Quellgeometrie
– andere Randbedingungen der Freisetzung (z. B. ther- mischer / mechanischer Energieinhalt)
Emissionsquellen sind die Stellen des Übergangs von Radionukliden in die Atmosphäre als Folge von SEWD.
Bezüglich der Art und Menge der Freisetzung müssen folgende Angaben spezifiziert sein:
– radioaktive Zerfallskonstante, – physikalische und chemische Form,
– nuklidspezifischer Anteil der Gammastrahlung mit einer Energie > 0,2 MeV,
– Washoutkoeffizient und – Depositionsgeschwindigkeit.
In Anhang A.1, Tabelle A1 und Tabelle A2, sind typischer- weise zu berücksichtigende Radionuklide und die zu ver- wendende Parameter zusammengefasst.
Bei zeitlichen Schwankungen der Emissionsparameter sind diese als Zeitreihe anzugeben. Ist eine solche Zeit- reihe nicht verfügbar oder nicht verwendbar, sind die ungünstigsten Randbedingungen einzusetzen.
Hängt die Quellstärke maßgeblich von den meteorolo- gischen Bedingungen ab, so ist dies entsprechend zu berücksichtigen.
Falls es möglich ist, bestimmten Quelltermen (resultierend aus einem der zu Grunde gelegten Tatszenarien) eine relative Häufigkeit zuzuordnen, so kann dies in Form einer Quelltermprobabilistik bei der probabilistischen Konse- quenzenanalyse (Abschnitt 4.4.2) berücksichtigt werden.
4.1.1 Effektive Quellhöhe
Die effektive Quellhöhe auf Grund thermischer bzw. me- chanischer Effekte ist gemäß Richtlinie VDI 3782, Blatt 3 /VDI 85/ bzw. anderer die Freisetzungsrandbedingungen besser beschreibenden Modelle zu bestimmen.
4.1.2 Besonderheit bei kurzer Freisetzungsdauer Bei Freisetzungsdauern von weniger als einer halben Stunde sind kürzere Mittelungszeiträume anzusetzen und bei der Bestimmung der lateralen Geschwindigkeitsfluktu- ationen σγ gemäß VDI 3783, Blatt 8 /VDI 02/ zu berück- sichtigen.
Bei einer Freisetzungsdauer von Τ ≤ 1800 s sind die Aus- breitungsrechnungen mit reduzierten lateralen Geschwin- digkeitsfluktuationen σν entsprechend
𝜎𝜐 = 𝜎𝜐,1800 ⋅ (Τ Τ⁄ 1800)0,2
durchzuführen. Dabei bedeuten Τ1800 = 1800 s und σν,1800
die gemäß VDI 3783, Blatt 8 /VDI 02/ bestimmte laterale Geschwindigkeitsfluktuation (siehe Anhang A.2).
4.2 Ausbreitungsrechnungen 4.2.1 Grundsätzliche Vorgehensweise
Die Ausbreitungsrechnung für luftgetragene radioaktive Gase und Schwebstoffe ist nach dem in VDI 3945, Blatt 3 /VDI 00/ beschriebenen Verfahren durchzuführen und weist folgende Merkmale auf:
– Modellierung der atmosphärischen Turbulenz entspre- chend VDI 3783, Blatt 8 /VDI 02/:
– Meteorologische Eingabedaten sind bei probabilisti- scher Vorgehensweise vorzugsweise mehrjährige Zeitreihen;
– Beim deterministischen Verfahren werden ‒ ohne Berücksichtigung der Windrichtung ‒ die Ausbrei- tungsrechnungen für die sechs verschiedenen Diffu- sionskategorien der atmosphärischen Schichtung:
– Diffusionskategorie A (ohne Niederschlag) – Diffusionskategorie B (ohne Niederschlag) – Diffusionskategorie C (5 mm/h Niederschlag) – Diffusionskategorie D (5 mm/h Niederschlag) – Diffusionskategorie E (5 mm/h Niederschlag) – Diffusionskategorie F (ohne Niederschlag) bei einer Windgeschwindigkeit von 1 m/s in 10 m über Grund durchgeführt. Bei Freisetzungszeiten von weniger als einer Stunde ist die zeitintegrierte bodennahe Konzentration für die Diffusionskatego- rien A und F mit dem Faktor 2 zu multiplizieren. Die Festlegung der bei der deterministischen Vorge- hensweise zu betrachtenden meteorologischen Be- dingungen orientiert sich an den Vorgaben der Stör- fallberechnungsgrundlagen1;
– Berechnung der Abgasfahnenüberhöhung nach VDI 3782, Blatt 3 /VDI 85/;
– Bei Vorliegen strukturierten Geländes (Geländehöhe und Bodennutzung) oder von Gebäudestrukturen im Nahbereich des Emissionsortes Berechnung des Transportes von Radionukliden mit dem mittleren Wind auf der Basis eines diagnostischen Strömungs- modells;
– Berechnung der atmosphärischen Ausbreitung, der trockenen und nassen Deposition sowie des Kurzzeit- ausbreitungsfaktors für Gammasubmersion mit dem Lagrange'schen Partikelmodell gemäß Richtlinie VDI 3945, Blatt 3 /VDI 00/.
1Die Erhöhung der zeitintegrierten bodennahen Konzent- ration für die Diffusionskategorien A und F bei Freiset- zungszeiten von weniger als einer Stunde um den Faktor 2 trägt dem Umstand Rechnung, dass bei diesen Diffusi- onskategorien niedrigere Windgeschwindigkeiten häufiger auftreten.
4.2.2 Rechengebiet und Aufpunkte
Das Rechengebiet umfasst das kreisförmige Gebiet um den Ort der Quelle, dessen Radius das 50-fache der ef- fektiven Emissionshöhe, mindestens aber 5 km beträgt.
Tragen mehrere räumlich getrennte Quellen zur Strahlen- exposition bei, dann besteht das Rechengebiet mindes- tens aus der Vereinigung der jeweiligen Rechengebiete.
Bei besonderen Geländebedingungen kann es erforder- lich sein, das Rechengebiet größer zu wählen.
Das Raster zur Berechnung von Aktivitätskonzentration, Depositionsraten und des Kurzzeitausbreitungsfaktors für Gammasubmersion ist so zu wählen, dass sowohl Ort als auch Betrag der Expositionsmaxima mit hinreichender Sicherheit bestimmt werden können. In der Regel ist das dann gewährleistet, wenn die horizontale Maschenweite die Emissionshöhe nicht überschreitet.
In Quellentfernungen größer als dem zehnfachen der Emissionshöhe kann die horizontale Maschenweite pro- portional größer gewählt werden.
Geringere Maschenweiten sind anzuwenden:
– bei bodennahen Freisetzungen,
– wenn eine Beeinflussung der Ausbreitung durch um- liegende Gebäude zu berücksichtigen ist oder – wenn Abstände zwischen Freisetzungsort und Auf-
punkt zu erwarten sind, die in der Größenordnung der Maschenweite liegen.
Als Aufpunkte werden alle im Rechengebiet befindlichen Wohnbebauungen und Arbeitsstätten betrachtet. Die Ba- sis hierfür bilden aktuelle amtliche Unterlagen (vgl. An- hang A.4). Zusätzlich sind alle Gitterzellen am Rand des Rechengebiets als Wohnbebauung zu betrachten, um sicher zu stellen, dass auch außerhalb des Rechenge- biets liegende Wohnbebauungen oder Arbeitsstätte ab- deckend berücksichtigt werden.
Die Aktivitätskonzentration ist an den Aufpunkten als Mit- telwert über ein vertikales Intervall vom Erdboden bis 3 m Höhe über dem Erdboden zu berechnen. Damit ist sie repräsentativ für eine Aufpunkthöhe in 1,5 m über Grund.
Die so für ein Volumen oder eine Fläche des Rechengit- ters berechneten Mittelwerte der Aktivitätskonzentration, des Kurzzeitausbreitungsfaktors für Gammasubmersion und der Depositionsraten gelten für alle darin enthaltenen Aufpunkte.
4.2.3 Randbedingungen und Parameter 4.2.3.1 Bodenrauigkeit
Die Bodenrauigkeit des Geländes wird durch eine mittlere Rauigkeitslänge z0 parametrisiert. Sie ist aus aktuellen Daten zur Bodenbedeckung und der Emissionshöhe zu bestimmen (vgl. auch Anhang A.3).
Variiert die Bodenrauigkeit innerhalb des zu betrachten- den Gebietes sehr stark, ist diese bei den Ausbreitungs- rechnungen zu berücksichtigen oder ein im Hinblick auf die zu erwartenden Strahlenexpositionen konservativer Wert zu verwenden.
4.2.3.2 Berücksichtigung von Bebauung
Einflüsse von Bebauung auf die Immission im Rechen- gebiet sollen im Rahmen der Berechnung berücksichtigt werden.
Beträgt die Emissionshöhe mehr als das 1,2-fache der Gebäudehöhen oder haben Gebäude, für die diese Bedin- gung nicht erfüllt ist, einen Abstand von mehr als dem sechsfachen ihrer Höhe von der Emissionsquelle, kann in der Regel folgendermaßen verfahren werden:
a) Sofern die Emissionshöhe mehr als das 1,7-fache der Gebäudehöhen beträgt, ist die Berücksichtigung der Bebauung durch Rauigkeitslänge und Verdrän- gungshöhe ausreichend.
b) Sofern die Emissionshöhe weniger als das 1,7-fache der Gebäudehöhen beträgt und eine freie Abströ- mung gewährleistet ist, können die Einflüsse mit Hilfe eines diagnostischen Windfeldmodells für Gebäudeumströmung berücksichtigt werden.
Maßgeblich für die Beurteilung der Gebäudehöhen nach a) oder b) sind alle Gebäude, deren Abstand zur Emissi- onsquelle weniger als das sechsfache der Emissionshöhe beträgt.
4.2.3.3 Berücksichtigung von Geländeunebenheiten Auch Unebenheiten des Geländes sind in der Regel nur zu berücksichtigen, falls innerhalb des Rechengebietes Höhendifferenzen (zum Emissionsort) von mehr als dem 0,7-fachen der Emissionshöhe und Steigungen von mehr als 1:20 auftreten. Die Steigung ist dabei aus der Höhen- differenz über eine Strecke zu bestimmen, die dem zwei- fachen der Emissionshöhe entspricht.
Dabei können Geländeunebenheiten in der Regel mit Hilfe eines mesoskaligen diagnostischen Windfeldmodells berücksichtigt werden, wenn die Steigung des Geländes den Wert 1:5 nicht überschreitet und wesentliche Ein- flüsse von lokalen Windsystemen oder anderen meteoro- logischen Besonderheiten ausgeschlossen werden kön- nen.
4.2.3.4 Meteorologische Daten
Meteorologische Daten sind als Stundenmittel anzuge- ben, wobei die Windgeschwindigkeit vektoriell zu mitteln ist.
Die vom Partikelmodell benötigten meteorologischen Grenzschichtprofile sind gemäß VDI 3783, Blatt 8 /VDI 02/
zu bestimmen.
Hierzu werden neben der Rauigkeitslänge die Stunden- mittelwerte von Windrichtung und Windgeschwindigkeit in Messhöhe, die Monin-Obukhov-Länge und die
Mischungsschichthöhe sowie die Stundensumme des Niederschlages benötigt.
4.2.3.5 Eigenschaften von Schwebstoffen und Gasen Bei den Ausbreitungsrechnungen sind für Schwebstoffe und Gase die in Anhang A.1 aufgeführten stoffspezifi- schen Werte zu berücksichtigen.
Die Ausbreitungsrechnung ist für die AED-Klassen gemäß Tabelle A2 mit den jeweiligen Emissionsrandbedingungen durchzuführen.
Für die Berechnung der Depositionsrate des gesamten Schwebstoffs sind die Depositionswerte der AED-Klassen zu addieren. Die Einzelwerte der Konzentration von Parti- keln mit aerodynamischem Durchmesser kleiner als
10 µm bestehen aus der Summe der Einzelwerte der Kon- zentrationen der AED-Klassen 1 (< 2,5 µm) und 2 (2,5- 10 µm).
Ist die Partikelgrößenverteilung nicht im Einzelnen be- kannt, dann ist Schwebstoffteilchen mit aerodynamisch äquivalentem Partikeldurchmesser kleiner als 10 µm wie Schwebstoff der Klasse 2 (2,5-10 µm) zu behandeln. Für Schwebstoffteilchen mit einem aerodynamischen Durch- messer größer als 10 µm sind in diesem Fall für die De- positionsgeschwindigkeit der Wert 0,07 m/s, für die Sedi- mentationsgeschwindigkeit der Wert 0,06 m/s und für den Washoutkoeffizient Λ0 = 3 • 10-4 1/s zu verwenden.
4.2.3.6 Berücksichtigung der statistischen Unsicher- heit
Die mit dem hier beschriebenen Verfahren berechneten räumlichen Verteilungen für die Aktivitätskonzentration, die Depositionsraten und das Produkt aus Emissionsrate und Kurzzeitausbreitungsfaktor für die Gammasubmer- sion besitzen aufgrund der statistischen Natur des Lagrange'schen Partikelmodells eine statistische Unsicherheit.
Bei deterministischer Vorgehensweise (Abschnitt 4.4.1) ist darauf zu achten, dass die modellbedingte statistische Unsicherheit der berechneten Werte an den Aufpunkten 3 % nicht überschreitet.
Bei probabilistischer Vorgehensweise (Abschnitt 4.4.2) werden komplementäre kumulative Wahrscheinlichkeits- verteilungen bestimmt. Die statistische Unsicherheit der Einzelrechnungen spiegelt sich in der Form dieser Vertei- lungen wider. Durch eine Erhöhung der Partikelzahl ist zu prüfen, ob sich eine signifikante Änderung der komple- mentären kumulativen Wahrscheinlichkeitsverteilung ergibt. Ist dies nicht der Fall, so ist die statistische Unsi- cherheit der ursprünglichen Rechnung ausreichend nied- rig. Ein guter Startwert für die Partikelanzahl liegt vor, wenn die statistische Unsicherheit eines Einzellaufes bei neutraler Schichtung am betrachteten Aufpunkt unter 10 % liegt (siehe Anhang A.6).
4.2.3.7 Radioaktiver Zerfall
Der während des Ausbreitungsprozesses stattfindende radioaktive Zerfall der Radionuklide wird über die aus Tabelle A1 zu entnehmenden Zerfallskonstanten berück- sichtigt.
Die Berücksichtigung der Tochternuklide bei der Berech- nung der Strahlenexposition erfolgt über die im Bundes- anzeiger (BAnz) /BMJ 01/ amtlich veröffentlichten Sätze von Dosiskoeffizienten und Dosisleistungskoeffizienten.
4.3 Berechnung der Strahlenexposition
Allgemein müssen bei der Berechnung der Strahlenexpo- sition an den zu betrachtenden Aufpunkten folgende Ex- positionspfade zu Grunde gelegt werden:
Strahlenexposition durch Inhalation ‒ Hh,r
Strahlenexposition durch Gammabodenstrahlung in der Expositionszeit te ‒ Η𝑏,𝑟,𝑡𝑒
Strahlenexposition durch Gammasubmersion während des Durchzugs der radioaktiv kontaminierten Wolke ‒ Hy,r
Der Index r steht dabei jeweils für das Radionuklid, wel- ches die Strahlung emittiert.
Zur Berechnung der Gammabodenstrahlung werden Ex- positionszeiten (Aufenthaltsdauern im Freien) von 168 h (= 7 x 24 h) am Wohnort und 40 h an der Arbeitsstätte zu Grunde gelegt.
Die Gesamtexposition berechnet sich dementsprechend als Summe aus der Strahlenexposition durch Inhalation und Gammabodenstrahlung sowie ggf. durch Gammasub- mersion gemäß:
Η𝐺𝑒𝑠 = Ηℎ,𝑟 + Η𝑏,𝑟,7 𝑇𝑎𝑔𝑒 + Η𝛾,𝑟 . 4.3.1 Berechnung der Strahlenexposition durch
Inhalation
Der effektive Dosisbeitrag Hh,r durch Inhalation des Radio- nuklids r am betrachteten Aufpunkt berechnet sich aus der mit dem Ausbreitungsmodell an diesem Aufpunkt ermittelten zeitintegrierten bodennahen Konzentration
∫ 𝑐𝑟 𝑑𝑡
wie folgt: Ηℎ,𝑟 = 𝑔ℎ,𝑟 𝑉̇ ∫ 𝑐𝑟 𝑑𝑡.
Bei an Schwebstoffe gebundenen Radionukliden wird die zeitintegrierte bodennahe Konzentration aus den AED- Klassen 1 (< 2,5 µm) und 2 (2,5-10 µm) gebildet (Tabelle A2).
Hierbei ist 𝑉̇ die in Tabelle A4 im Anhang A.5 angege- bene Atemrate.
Der effektive Dosisfaktor gh,r für Inhalation entspricht den Vorgaben in /BMJ 01/2.
4.3.2 Berechnung der Strahlenexposition durch Gammabodenstrahlung
Die effektive Dosis durch Gammabodenstrahlung Η𝑏,𝑟,𝑡𝑒
wird aus der zeitintegrierten nassen und trockenen Depo- sition (Washout DW,r und Fallout DF,r) für das Radionuklid r unter Berücksichtigung der Expositionszeit te und der radioaktiven Zerfallskonstante λr berechnet:
Η𝑏,𝑟,𝑡𝑒 = 𝑔𝑏,𝑟 (𝐷𝑊,𝑟 + 𝐷𝐹,𝑟) 1 − 𝑒𝜆−𝜆𝑟𝑡𝑒
𝑟 .
Hierbei ist gb,r der altersabhängige Dosisleistungskoeffi- zient für die effektive Dosis durch Gammabodenstrahlung des Nuklids r /BMJ 01/.
4.3.3 Berechnung der Strahlenexposition durch Gammasubmersion
Die Strahlenexposition durch Gammasubmersion ist ge- mäß Richtlinie VDI 3945, Blatt 8 /VDI 00/ und /BMU 07/
(numerische Umsetzung der Integration über die Radio- nuklidwolke) sowie den Störfallberechnungsgrundlagen /SSK 04/ (Dosisberechnung) zu bestimmen.
Demnach wird die effektive Dosis auf Grund von Gamma- wolkenstrahlung Hy,r für die zwei Gammaenergiegruppen 0,1 MeV und 1 MeV nach folgender Berechnungs- vorschrift bestimmt:
Η𝛾,𝑟 = 𝑔𝛾,𝑟[𝑓𝑟𝐺𝛾,1 𝑀𝑒𝑉𝑐𝐺𝑒𝑜;𝛾,1 𝑀𝑒𝑉
+ (1 − 𝑓𝑟)𝐺𝛾,0.1 𝑀𝑒𝑉𝑐𝐺𝑒𝑜;𝛾,0.1 𝑀𝑒𝑉] Hierbei sind Gy,1 MeV und Gy,0.1 MeV die vom Partikelmodell berechneten bodennahen horizontalen Verteilungen der
2 Die Vorgehensweise zur Berechnung der Inhalations- dosis für Erwachsene und Kleinkinder orientiert sich an den in /SSK 04/ festgelegten Verfahren. Für die Atemra- ten sind die in /SSK 04/, Tabelle 3, Anhang 1 ausgewiese- nen Werte für den Emissionszeitraum 0 bis 8 Stunden zu verwenden (vgl. auch Anhang A.5).
Gammasubmersion für die Energiegruppen 1 MeV bzw.
0,1 MeV (/BMU 07/, Anlage A.2).
Des Weiteren sind fr der nuklidspezifische Anteil der Energiegruppe > 0,2 MeV am Gesamtenergiespektrum und gb,r der Dosisleistungskoeffizient des Radionuklids r (durch Gammasubmersion) /BMJ 01/.
Die Korrekturfaktoren CGeo;y,1 MeV und CGeo;γ,0.1 MeV dienen zur Berücksichtigung der. Körpergeometrie der Referenz- personen bei Gammasubmersion für die Energiegruppen 1 MeV bzw. 0,1 MeV /BMJ 01/.
Sofern nachgewiesen werden kann, dass der Beitrag der Gammasubmersion zur Gesamtexposition weniger als 1 % beträgt, kann auf eine Berücksichtigung der Strahlen- exposition durch Gammasubmersion verzichtet werden.
4.4 Radiologische Konsequenzenanalyse 4.4.1 Anwendung deterministischer Verfahren Bei deterministischer Vorgehensweise werden die Ergeb- nisse der Ausbreitungsrechnungen unter der Fahnen- achse entfernungsabhängig ausgewertet. Unabhängig von der Windrichtung werden die Dosiswerte in der jewei- ligen Entfernung der Aufpunkte vom Emissionsort ermit- telt. Der jeweilige Maximalwert der sechs zu betrachten- den Wettersituationen ist bei der Bewertung heranzu- ziehen.
4.4.2 Anwendung probabilistischer Verfahren Die bei einer probabilistischen Konsequenzenanalyse für eine potenzielle Freisetzung von Radionukliden nach SEWD zu berechnende Strahlenexposition (an den zu be- trachtenden Aufpunkten) erfolgt auf der Grundlage einer meteorologischen Zeitreihe stündlich gemittelter meteoro- logischer Daten. Die Zeitreihe sollte sich lückenlos über einen Zeitraum von vorzugsweise mindestens fünf Jahren erstrecken3.
Alternativ kann auch die Zeitreihe eines so genannten re- präsentativen Jahres, die bspw. vom Deutschen Wetter- dienst (DWD) bereitgestellt werden kann, verwendet werden.
Bei einer Zeitreihe stündlich gemittelter meteorologischer Daten werden für die bei SEWD freigesetzten, luftgetrage- nen Radionuklide Ausbreitungsrechnungen durchgeführt, deren Freisetzungsbeginn jeweils einer der 8760 Jahres- stunden (bzw. 8784 Jahresstunden bei Schaltjahren) zu- geordnet wird.
Jede Ausbreitungsrechnung wird mit stündlich wechseln- den meteorologischen Daten so lange fortgesetzt, bis die luftgetragenen Radionuklide das Rechengebiet verlassen haben.
Die bei diesen instationären Ausbreitungsrechnungen ermittelten Konzentrations- und Depositionsfelder bilden die Grundlage für nachfolgende Berechnungen räumlicher Verteilungen der Strahlenexposition.
An allen Aufpunkten (gemäß Abschnitt 4.2.2) werden für alle Ausbreitungssituationen die resultierenden Strahlen- expositionen bestimmt.
Die der Größe nach sortierten maximalen Strahlenexposi- tionen werden dann in Diagrammen dargestellt, in denen
3 Die Forderung nach einer meteorologischen Datenbasis auf der Grundlage eine Beobachtungszeitraums von min- destens fünf Jahren lehnt sich an Abschnitt 4.5.2 der /AVV 12/ an.
die Strahlenexposition mit der erwarteten Eintrittswahr- scheinlichkeit der jeweiligen Ausbreitungssituation in Beziehung gesetzt wird (vgl. Anhang A.6)
Diese so ermittelten komplementären kumulativen Wahr- scheinlichkeitsverteilungen geben die bedingte Wahr- scheinlichkeit an, mit der die potenzielle Strahlenexposi- tion einen bestimmten Dosiswert erreicht oder über- schreitet.
In dieser bedingten Wahrscheinlichkeit ist die Eintrittshäu- figkeit der SEWD, die zur Freisetzung führt, nicht berück- sichtigt, d.h., es wird unterstellt, dass die SEWD ein- getreten ist.
Aus dieser Verteilung ist analog /SSK 04/ schließlich je- weils die Dosis zu ermitteln, unterhalb der 95 % aller er- mittelten Maximalwerte liegen (95-Perzentilwert).
Literatur
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A Daten und Rechenverfahren zur Ausbreitung und Strahlenexposition
A 1 Standardnuklidliste und physikalische Eigen- schaften der AED-Klassen
Die Standardnuklidliste umfasst die wichtigsten
chemisch-physikalischen Formen zusammen mit den zur Berechnung der Aktivitätskonzentration, der trockenen und nassen Depositionsraten sowie er Gammasubmer- sion erforderlichen Parameter (Tabelle A1). Falls die Aus- breitungsrechnung für Nuklide durchgeführt werden soll, die nicht in dieser Tabelle enthalten sind, muss sie erwei- tert werden.
Bei der physikalischen und chemischen Form wird unter- schieden zwischen Radionukliden, die gasförmig vorlie- gen oder an (in vier AED-Klassen eingeteilte) Schweb- stoffe gebunden sind. Es können bspw.
– radioaktive Edelgase (keine Deposition),
– radioaktiver Kohlenstoff als Schwebstoff, CO2 oder in organischer Form,
– radioaktives Quecksilber und Jod als Schwebstoff, ele- mentar oder in organischer Form,
– Tritium als Wasser oder an Schwebstoffe gebunden oder
– andere Radionuklide in Form von Schwebstoffen auftreten.
Beim Zerfall der Radionuklide werden Gammaquanten verschiedener Energie emittiert. Der Dosisberechnung werden zwei Energiegruppen, unterhalb und oberhalb 0,2 MeV, zu Grunde gelegt. Es ist zulässig, die Ausbrei- tungsfaktoren für die Gammaenergien unterhalb 0,2 MeV durch den Störfallausbreitungsfaktor für 0,1 MeV und für die höheren Gammaenergien durch den Störfallausbrei- tungsfaktor für 1 MeV zu beschreiben /SSK 04/.
In Tabelle A2 sind die verwendeten Werte für die vier AED-Klassen zusammen mit den Depositions- und Sedi- mentationsgeschwindigkeiten aufgelistet.
Tabelle A1: Liste der berücksichtigten Radionuklide und der verwendeten Parameter (aus: /BMU 07/)
Nuklid Name Form*) Washout-
koeffizient**) in 1/s
Depositions- geschwindigkeit
in m/s
Zerfalls- konstante
in 1/s
Anteil
> 0,2 MeV
H - 3 Tritium W 0 0 1,78·10-9 0,00
H - 3 Tritium A siehe Tabelle A2 1,78·10-9 0,00
C - 14 Kohlenstoff-14 A siehe Tabelle A2 3,84·10-12 0,00
C - 14 Kohlenstoff-14 GB 0 0 3,84·10-12 0,00
C - 14 Kohlenstoff-14 R 0 0 3,84·10-12 0,00
S - 35 Schwefel A siehe Tabelle A2 9,18·10-8 0,00
Ar - 41 Argon-41 E 0 0 1,05·10-4 1,00
Ca - 41 Calcium-41 A siehe Tabelle A2 1,57·10-13 0,00
Ca - 45 Calcium-45 A siehe Tabelle A2 4,92·10-8 0,00
Cr - 51 Chrom-51 A siehe Tabelle A2 2,90·10-7 0,97
Mn - 54 Mangan-54 A siehe Tabelle A2 2,57·10-8 1,00
Fe - 55 Eisen-55 A siehe Tabelle A2 8,14·10-9 0,00
Fe - 59 Eisen-59 A siehe Tabelle A2 1,80·10-7 0,99
Co - 57 Kobalt-57 A siehe Tabelle A2 2,97·10-8 0,01
Co - 58 Kobalt-58 A siehe Tabelle A2 1,13·10-7 1,00
Co - 60 Kobalt-60 A siehe Tabelle A2 4,18·10-9 1,00
Ni - 59 Nickel-59 A siehe Tabelle A2 2,93·10-13 0,00
Ni - 63 Nickel-60 A siehe Tabelle A2 2,29·10-10 0,00
Zn - 65 Zink-65 A siehe Tabelle A2 3,29·10-8 1,00
Kr - 85m Krypton-85m E 0 0 4,30·10-5 0,27
Kr - 85 Krypton-85 E 0 0 2,05·10-9 0,81
Kr - 87 Krypton-87 E 0 0 1,52·10-4 0,99
Kr - 88 Krypton-88 E 0 0 6,78·10-5 0,97
Kr - 89 Krypton-89 E 0 0 3,61·10-3 1,00
Nuklid Name Form*) Washout- koeffizient**)
in 1/s
Depositions- geschwindigkeit
in m/s
Zerfalls- konstante
in 1/s
Anteil
> 0,2 MeV
Rb - 88 Rubidium-88 A siehe Tabelle A2 6,49·10-4 0,99
Sr - 89 Strontium-89 A siehe Tabelle A2 1,59·10-7 1,00
Sr - 90 Strontium-90 A siehe Tabelle A2 7,55·10-10 0,00
Y - 90 Yttrium-90 A siehe Tabelle A2 3,00·10-6 0,00
Zr - 93 Zirconium-93 A siehe Tabelle A2 1,44·10-14 0,00
Zr - 95 Zirconium-95 A siehe Tabelle A2 1,25·10-7 1,00
Nb - 95 Niob-95 A siehe Tabelle A2 2,28·10-7 1,00
Tc - 99m Technetium-99m A siehe Tabelle A2 3,21·10-5 0,00
Tc - 99 Technetium-99 A siehe Tabelle A2 1,03·10-13 0,00
Ru - 103 Ruthenium-103 A siehe Tabelle A2 2,04·10-7 1,00
Ru - 106 Ruthenium-106 A siehe Tabelle A2 2,19·10-8 0,00
Ag - 110m Silber-110m A siehe Tabelle A2 3,21·10-8 1,00
Te - 123m Tellur-123m A siehe Tabelle A2 1,34·10-7 1,00
Sb - 124 Antimon-124 A siehe Tabelle A2 7,93·10-9 0,94
Sb - 125 Antimon-125 A siehe Tabelle A2 6,70·10-8 0,00
I - 131 Jod-131 L 7·10-5 0,01 9,98·10-7 0,99
I - 131 Jod-131 R 7·10-7 0,0001 9,98·10-7 0,99
I - 131 Jod-131 A siehe Tabelle A2 9,98·10-7 0,99
I - 133 Jod-131 L 7·10-5 0,01 9,26·10-6 1,00
I - 133 Jod-131 R 7·10-7 0,0001 9,26·10-6 1,00
I - 133 Jod-131 A siehe Tabelle A2 9,26·10-6 1,00
Xe - 131m Xenon-131m E 0 0 6,74·10-7 0;00
Xe - 131m Xenon-131m E 0 0 3,55·10-6 0,57
Xe - 133 Xenon-133 E 0 0 1,53·10-6 0,00
Xe - 135m Xenon-135m E 0 0 7,56·10-4 0,99
Xe - 135 Xenon-135 E 0 0 2,12·10-5 0,99
Xe - 137 Xenon-137 E 0 0 2,96·10-3 1,00
Xe - 138 Xenon-138 E 0 0 8,15·10-4 0,99
Cs - 134 Caesium-134 A siehe Tabelle A2 1,07·10-8 1,00
Cs - 137 Caesium-137 A siehe Tabelle A2 7,32·10-10 1,00
Ba - 140 Barium-140 A siehe Tabelle A2 6,30·10-7 0,92
La - 140 Lanthan-140 A siehe Tabelle A2 4,79·10-6 1,00
Ce - 141 Cer-141 A siehe Tabelle A2 2,48·10-7 0,00
Ce - 144 Cer-144 A siehe Tabelle A2 2,82·10-8 0,00
Hg - 197 Quecksilber A siehe Tabelle A2 1,72·10-7 0,96
Hg - 197 Quecksilber L 7·10-5 0,01 1,72·10-7 0,96
Hg - 197 Quecksilber R 7·10-7 0,0001 1,72·10-7 0,96
U - 234 Uran-234 A siehe Tabelle A2 8,99·10-14 0,00
U - 235 Uran-235 A siehe Tabelle A2 2,98·10-17 0,08
Nuklid Name Form*) Washout- koeffizient**)
in 1/s
Depositions- geschwindigkeit
in m/s
Zerfalls- konstante
in 1/s
Anteil
> 0,2 MeV
U - 238 Uran-238 A siehe Tabelle A2 4,92·10-18 0,00
Pu - 238 Plutonium-238 A siehe Tabelle A2 2,51·10-10 0,00
Pu - 239 Plutonium-239 A siehe Tabelle A2 9,13·10-13 0,03
Pu - 240 Plutonium-240 A siehe Tabelle A2 3,36·10-12 0,00
Am - 241 Americium-241 A siehe Tabelle A2 5,09·10-11 0,00
Cm - 242 Curium-242 A siehe Tabelle A2 4,93·10-8 0,00
Cm - 244 Curium-244 A siehe Tabelle A2 1,42·10-9 0,00
*)
Physikalisch-chemische Form:
Bedeutung
A Schwebstoff (früher Aerosol)
E Edelgas
G Gasförmig
GB gasförmig als CO2
L elementare Form
R Organisch
W Wasser
**) stoffspezifischer Washoutkoeffizient λ0 für Niederschlagsintensität I0 = 1 mm/h
Tabelle A2: Depositions- und Sedimentationsgeschwindigkeiten sowie stoffspezifischer Washoutkoeffizient für die Niederschlagsintensität I0 = 1 mm/h für Schwebstoffe für AED-Klassen des aerodynamisch äquivalenten Partikeldurchmessers AED (aus: /BMU 07/)
AED-Klasse AED
in µm
Depositions- geschwindigkeit
vd in m/s
Sedimentations- geschwindigkeit
vs in m/s
Washoutkoeffizient Λ0 in 1/s für Niederschlagsintensität
I0 = 1 mm/h
1 kleiner 2,5 0,001 0,00 1 x 10-4
2 2,5 bis 10 0,01 0,00 2 x 10-4
3 10 bis 50 0,05 0,04 3 x 10-4
4 größer 50 0,20 0,15 4 x 10-4
Bemerkung: In /TAL 02/ bezeichnet vd die Depositionsgeschwindigkeit; diese wird dagegen sowohl in /SSK 04/ als auch in /AVV 12/ mit vg bezeichnet.
A2 Erläuterung zur Behandlung kurzer Frei- setzungsdauern
Die in VDI-Richtlinie VDI 3783, Blatt 8 /VDI 02/ darge- stellte Turbulenzparametrisierung ist anwendbar für konti- nuierliche Freisetzungen luftgetragener Radionuklide von etwa einer halben Stunde. Unter diesen Bedingungen lässt sich die resultierende Radionuklidfahne durch Über- lagerung vieler aufeinander folgender Radionuklidwolken beschreiben, die auf Grund kurzfristiger Windrichtungs- schwankungen unterschiedlichen Trajektorien folgen.
Wird die gleiche Radionuklidmenge innerhalb einer kürze- ren Zeitspanne freigesetzt, so sind an der Ausbildung der Radionuklidfahne weniger Radionuklidwolken mit höhe- rem Radionuklidgehalt beteiligt, die zu einer vergleichs- weise schmaleren Fahne mit höheren Maximalkonzentra- tionen führen. Hanna et al. /HAN 82/ geben eine auf Gif- ford /GIF 75/ zurückgehende empirische Approximation an, mit der die durch die lateralen Ausbreitungsparameter σγ ausgedrückten Fahnenbreiten für unterschiedliche Freisetzungszeiten Ti (mit 180 s < Ti < 3600 s) propor- tional zu Τ𝑖0,2 sind.
Die durch σγ ausgedrückte laterale Fahnenbreite verhält sich proportional zur lateralen Geschwindigkeitsfluktuation σν, einer der im Rahmen der Turbulenzparametrisierung zu bestimmenden Größen für den Betrieb des
Lagrange'schen Partikelmodells. Damit verhält sich σν
ebenfalls proportional zu Τ𝑖0,2. Die Abhängigkeit der verti- kalen Windrichtungsschwankung σω von der Mittelungs- zeit ist im Vergleich zur lateralen Windrichtungsschwan- kung σν von untergeordneter Bedeutung /WOL 89/ und er- fordert keine entsprechende Korrektur der vertikalen Windgeschwindigkeitsschwankung mit der Mittelungszeit.
A.3 Bodenrauigkeit
Die Bodenrauigkeit des Geländes wird durch eine mittlere Rauigkeitslänge z0 beschrieben. Sie ist nach Tabelle A3 aus den Landnutzungsklassen des CORINE-Katasters /STA 97/ zu bestimmen (die in Klammern angegebenen Ziffern sind die Kennzahlen der CORINE-Land-Cover- Klassen, vgl. bspw. /CLC 00/).
Die Rauigkeitslänge ist für ein kreisförmiges Gebiet um den Emissionsort festzulegen, dessen Radius das zehn- fache der Emissionshöhe beträgt. Ist das Gebiet aus Flä- chenstücken mit unterschiedlicher Bodenrauigkeit zusam- mengesetzt, so ist eine mittlere Rauigkeitslänge durch arithmetische Mittelung (mit Wichtung entsprechend dem jeweiligen Flächenanteil) zu bestimmen und anschließend auf den nächstgelegenen Wert in Tabelle A3 zu runden.
Es ist zu prüfen, ob sich die Landnutzung seit Erhebung des Katasters wesentlich geändert hat oder eine für die Immissionsprognose wesentliche Änderung zu erwarten ist. Aktuelle Werte können bspw.in /CLC 10/ gefunden werden.
Tabelle A3: Mittlere Rauhigkeitslänge in Abhängigkeit von den Landnutzungsklassen des CORINE-Katasters (aus /TAL 02/ und /CLC 10/)
z0 in m CORINE-Land-Cover-Klasse
0,01 Strände, Dünen und Sandflächen (331); Wasserflächen (512)
0,02 Deponien und Abraumhalden (132); Wiesen und Weiden (231); Natürliches Grünland (321);
Flächen mit spärlicher Vegetation (333); Salzwiesen (421); In der Gezeitenzone liegende Flächen (423); Gewässerläufe (511); Mündungsgebiete (522)
0,05 Abbauflächen (131); Sport- und Freizeitanlagen (142); Nicht bewässertes Ackerland (211);
Gletscher und Dauerschneegebiete (335); Lagunen (521)
0,10 Flughäfen (124); Sümpfe (411); Torfmoore (412); Meere und Ozeane (523)
0,20 Straßen, Eisenbahn (122}; Städtische Grünflächen (141); Weinbauflächen (221); Komplexe Parzellenstrukturen (242); Landwirtschaft und natürliche Bodenbedeckung (243); Heiden und Moorheiden (322); Felsflächen ohne Vegetation (332)
0,50 Hafengebiete (123); Obst- und Beerenobstbestände (222); Wald-Strauch-Übergangsstadien (324); Brandflächen (334)
1,00 Nicht durchgängig städtische Prägung (112); Industrie- und Gewerbeflächen (121); Bau- stellen (133); Nadelwälder (312)
1,50 Laubwälder (311); Mischwälder (313) 2,00 Durchgängig städtische Prägung (111)
A.4 Hinweise zur Identifizierung der Aufpunkte Als Aufpunkte werden alle im Rechengebiet befindlichen Wohnbebauungen und Arbeitsstätten betrachtet. Die Ba- sis hierfür bilden aktuelle amtliche Unterlagen. Dies sind insbesondere amtliche Liegenschaftskarten (Flurkarten, Katasterkarten) sowie amtliche topografische Karten (z.B.
die deutsche Grundkarte DGK5 oder die digitalen topo- grafischen Karten DTK10). Unterstützt werden kann die
Identifizierung von Aufpunkten durch das CORINE- Landcover (vgl. auch Anhang A.3).
Ergänzend sollten auch immer aktuelle Luftaufnahmen herangezogen werden, da dadurch einzelne Gebäude und Einrichtungen identifiziert werden können. In absolu- ten Zweifelsfällen kann auch eine Ortsbesichtigung erfor- derlich sein.
A.5 Altersabhängige Atemraten
Zur Berechnung der Inhalationsdosis werden die altersab- hängigen Atemraten für das Emissionszeitintervall 0-8 Stunden aus /SSK 04/ verwendet.
Tabelle A4: Atemraten (aus: /SSK 04/, Tabelle 3)
Atemrate 𝑉̇in m3/s Altersgruppe Alter
≤ 1 Jahr
1 < Alter
≤ 2 Jahre
2 < Alter
≤ 7 Jahre
7 < Alter
≤ 12 Jahre
12 < Alter
≤ 17 Jahre
Alter > 17 Jahre 5,1 x 10-5 8,7 x 10-5 1,5 x 10-4 2,6 x 10-4 3,3 x 10-4 3,8 x 10-4
A.6 Beispiel einer komplementären kumulativen Wahrscheinlichkeitsverteilung
Abbildung A1 zeigt eine komplementäre kumulative Wahr- scheinlichkeitsverteilung der effektiven Dosen einer pro- babilistischen Ausbreitungsrechnung. Dabei wurden für
ein hypothetisches Freisetzungsszenario die radiologi- schen Konsequenzen für einen Einjahreszeitraum in zwei Entfernungen (250 m und 1150 m) jeweils mit niedriger, mittlerer und hoher Partikelanzahl bestimmt. Es ist zu er- kennen, dass die Partikelanzahl in der großen Entfernung höheren Einfluss auf den 95%-Wert hat als in der gerin- gen Entfernung.
Abbildung A1: Beispiel einer komplementären kumulativen Wahrscheinlichkeitsverteilung (Erläuterung im Text) In diesem Beispiel reicht für die Entfernung 250 m schon eine niedrige Partikelanzahl um ein hinreichend genaues Ergebnis zu erhalten. In 1150 m Entfernung ergibt sich noch ein signifikanter Unterschied zwischen niedriger und mittlerer Partikelanzahl.
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