Radioactiviteit en risico's

Radioactiviteit en risico's Frits F.M. de Mul 0 mei 20

Radioactiviteit en Risico's Frits de Mul, 0 mei 20 Atoomopbouw deeltjes massa lading In kern protonen neutronen in schillen electronen 0 - extra positronen 0 + 0 Soorten straling Deeltjes: Electronen (e -, β - ), positronen (e +, β + ), protonen en neutronen EM-straling (fotonen): γ-straling (uit kern) Rö-straling, UV. IR (uit schillen) Waar schade Lokaal, geringe diepte verspreid over volume Grootheid Eenheid A: Activiteit T /2 : halveringstijd H: (Equivalente) dosis w: weefselweegfactor E: Effectieve dosis Bq Sv Sv (desintegraties/sec) (J/kg in weefsel) (J/kg in weefsel) Dosisgegevens Natuurlijke achtergronddosis (Ned.) Extra dosis t.g.v. medische diagnostiek totaal per jaar Levensdosis (Ned.) voor 75 jaar Getalwaarden 2 msv/jaar 0.6 msv/jaar 2.6 msv/jaar 90 msv Limieten Blootgestelde werknemers (A-categorie) idem (B-categorie) andere werknemers en bevolking zwangeren 20 msv/jaar 6 Effecten van straling voorbeelden Kansgebonden leukemie, tumoren, genetisch (?): 5 % per Sv Deterministisch staar (> 0.5 Sv) (tijd.) steriliteit (> Sv) stralingsziekte (> 3 Sv) syndromen (> 2 Sv)

3 I (I-3) Radioactiviteit en risico s - Isotoopvan jodium(net alsi-25, I-27. ) - Radioactief, vervalt naar ander nuclide (Xenon) - Zendt β - -deeltjes(electronen) uit, - en ook γ-straling(fotonen) - Deze straling kan schade toebrengen Frits de Mul 20 - Halveringstijd: 8 dagen(fysisch) Wat betekent dat? 2 Ioniserende Straling Ioniserende straling Inhoud. Atoombouw: protonen, neutronen, electronen, positronen 2. Radioactief verval 3. Activiteit en halveringstijd; becquerel 4. Bundelverzwakking en halveringsdikte; transmissie 5.Dosimetrie: equivalente en effectieve dosis; sievert 6. Bestraling (uitwendig) en besmetting (inwendig/uitwendig) 7. Chernobyl: oorzaken en gevolgen. 8. Japan (onder voorbehoud) Straling die ionisaties kan veroorzaken in het bestraalde medium Deeltjesstraling Geladen deeltjes (elektronen e -, β -, positronen e +, β +, protonen p, alpha-deeltjes α, etc) Ongeladen deeltjes (neutronen etc) Electromagnetische (EM) straling Fotonen uit atoomkern: γ-straling Fotonen uit elektronenschillen: röntgenstraling. ultraviolet... 3 4 Het atoom Het atoom Kern : protonen en neutronen 3 53I A Z X Z = 53: aantal protonen (lading) = atoomnummer A: Z+N = 3: massagetal N: aantal neutronen (=3-53 = 78) deeltje massa lading Protonen stoten elkaar af; Neutronen zorgen voor lijm. kern Electronenschillen proton u + e neutron u 0 electron 0.0005 u - e positron 0.0005 u + e u = massa-eenheid; e = ladingseenheid Voorbeelden: ( p=protonen; n=neutronen) p 0n p n p 2n 2p n 2p 2n H p = 2 H 2 = D 3 H 3 = T 3 2He 4 2He = proton (waterstof hydrogenium : stabiel) = deuteron (zwaar waterstof deuterium : stabiel) = triton (superzwaar waterstof tritium : instabiel) = helium: stabiel = helium: stabiel = 4 2α = alpha-deeltje 6

3 53 I Jodium 53 protonen in kern 3 = massa kern 78 neutronen in kern (=3-53) Jodium = element nr 53 in periodiek systeem Jodium heeft 30 isotopen: Belangrijkste: (T /2 = halveringstijd) 23 I: T /2 = 3.2 uur; gamma-emitter ( diagnose) 25 I: T /2 = 59.4 dagen; positron-emitter 27 I: stabiel. 29 I: T /2 = 6 miljoen jaar; electron+gamma -emitter 3 I: T /2 = 8.0 dagen; electron+gamma emitter ( therapie) De isotopen verschillen in aantal neutronen in kern 7 Het atoom A Nuclide van element X met atoomnummer Z X 3 en massagetal A: bv. I Z Z: aantal protonen (lading) = Atoomnummer N: aantal neutronen A: Z+N = Massagetal Bijvoorbeeld: =α 4 2He 6 8O 2 4 6C 6C Z: bepaalt soort atoom en chemische activiteit Verschillende nucliden met zelfde Z en andere A heten isotopen Een neutraal atoom bevat ook Z electronen (in de schillen) Een atoom kan door ionisatie electronen uit de schillen kwijtraken. Het vermelden van Z is eigenlijk overbodig. 53 8 Gebruik van C-4 als ouderdomsdatering Nuclidenkaart Hoeveelheid in lichaam 2 6C 4 6C (/2) 0 5730 j Tijdstip van overlijden Halveringstijd Verhouding C-4 / C-2 is een maat voor de verstreken tijd na overlijden. Tijd 9 4 3 2 H 0 4 He He 3 H 2 H 3 Be 7 Li 6 He 6 Li 7 2 3 4 Aantal neutronen N 0 Be Be Be 9 Li 8 Teveel protonen Stabiel Teveel neutronen Li 9 5 6 7 0 Teveel protonen Nuclidenkaart Z Z-2 N N-2 Alpha-verval Teveel protonen èn neutronen Röntgenstraling uit toestellen - + Hoogspanning (30-200 kv) proton neutron Z Z- N N+ Positron-verval neutron proton Z Z+ N N- Electron-verval Gloeispanning (ong. 0 V) kathode (-) electronen Röntgenstraling anode (+) filter Teveel neutronen Te weinig protonen Door verwarming worden electronen uit de kathode vrijgemaakt en naar de anode versneld. Ze treffen daar de atomen van de anode.. FdM 2

Röntgenstraling uit toestellen Stralingsschade In de anode worden de binnenkomende electronen afgebogen en afgeremd door atoomkernen Soort straling Doordringend vermogen Waar schade? Effect electron Bij afremmen deeltjes ontstaat straling (net als bij Noorderlicht) + remstraling = Röntgenstraling Deeltjes (α, β +, β - ) Fotonen (Rö, γ) Gering (< cm s) Groot (meters) Alles ter plekke Gespreid over volume 3 I zendt zowel β s (electronen) als γ s uit. γ : overschot aan energie, in de vorm van fotonen. Inwendig (besmetting) Uitwendig (bestraling) β s : dracht in weefsel: 0.3 cm max. alleen schildklier γ s : halveringsdikte in weefsel: 30 cm omgeving FdM Activiteit Activiteit Als verhouding aantal protonen/neutronen "ongunstig", dan nuclide instabiel ongunstig : verhouding >> of <<. Instabiele kernen vervallen onder uitzending van een radioactief deeltje ( desintegratie ) Activiteit A : aantal kernen dat per seconde vervalt Eenheid A: becquerel (Bq) Bq = /s (één desintegratie per seconde) Activiteit A : aantal kernen dat per seconde vervalt Eenheid A: becquerel (Bq) Bq = /s (één desintegratie per seconde) Oude eenheid: Ci (curie) = 3.7 x 0 0 /s Vraag: 00 Bq = a. 6000 desintegraties/minuut b. 60 desintegraties/minuut c. 00 desintegraties/minuut d. 000 desintegraties/minuut Antwoord: a. 6 Intermezzo kbq = 000 Bq MBq =.000.000 Bq = 000 kbq GBq =.000.000.000 Bq = 000 MBq kbq = 0 3 Bq MBq = 0 6 Bq GBq = 0 9 Bq mbq = µbq = mbq = µbq = 0.00 Bq 0.00 mbq = 0.000.00 Bq 0-3 Bq 0-3 mbq = 0-6 Bq 7 Activiteit Kunnen we berekenen hoe de activiteit verloopt in de tijd? Voorbeeld: stel aantal kernen N = 000, verval = 0. per sec Vraag: hoeveel % vervalt elke seconde? 0 % Vraag: zijn na 0 s alle kernen vervallen? Antwoord: telkens vervalt 0% van de dan aanwezige kernen. Dus over: na sec. : 900, na sec. 2: 80, na sec. 3: 729.. aantal aanwezige kernen 00 000 900 800 700 600 500 400 300 200 00 0 halveringstijd T /2 = 6.9 s 0 5 0 5 20 25 30 35 tijd (sec) werkelijk verval 3

Verval Verval Aantal kernen N(t) N 0 ½N 0 ¼N 0 Stel: N 0 = 000 kernen op tijdstip t = 0 T /2 = halveringstijd Voorbeeld: 3 I: halveringstijd T /2 = 8 dagen Na x 8 dagen over: /2 Na 2 x 8 =6 dagen over: /4 = /2 2 Na 3 x 8 =24 dagen over: /8 = /2 3. Na 0 x 8 = 80 dagen 3 mnd. over: /024 = /2 0. 0 T ½ 2T ½ 3T ½ 4T ½ Tijd t Na 20 x 8 = 60 dagen ½ jaar over: /.000.000 = /2 20 20 Activiteit Vraag : De grote boosdoener na Chernobyl was 3 I (T /2 = 8 dagen, transport en neerslag via aerosolen en damp) dat vooral naar de schildklier migreerde (mede wegens een endemisch jodiumtekort). Vooral bij kinderen geboren vóór de ramp (in 986) leverde dat problemen. Waarom was dat bij kinderen die erná geboren zijn, veel minder het geval? De grond was toch besmet? a. Het jodium werd stevig gebonden aan mineralen in de grond. b. De activiteit nam zeer snel af. c. Er werden snel jodiumtabletten verstrekt. d. Alle pasgeborenen werden grondig gecontroleerd en eventueel direct behandeld. Antwoord: b. 2 Intensiteit I 0 ½I 0 ¼I 0 0 Verzwakking door materialen Intensiteit: bv. I 0 = 000 deeltjes/fotonen per sec; valt op afschermingsplaat. Hoeveel komt erdoorheen? d ½ 2d ½ d /2 = halveringsdikte 3d ½ Dikte d Bundelverzwakking Rö- en gamma-bundelverzwakking Voorbeeld: Voor verzwakking is dichtheid van het materiaal belangrijk: Indien dichtheid = 2 x, dan halveringsdikte ½ x Plaat afschermingsmateriaal met halveringsdikte d /2 = 5 cm. Achter 5 cm: over /2 = /2 : transmissie = 50% achter 0 cm: /4 = /2 2 25% Achter 5 cm: /8 = /2 3 2.5% 23 Vb. Dichtheid lucht /000 x dichtheid water. Dus: km lucht geeft zelfde verzwakking als m water (nl. 00-000 x, afhankelijk van de energie). Dus 2 km lucht (of 2 m water): verzwakking 0.000 -.000.000 x Dus 3 km lucht (of 3 m water): verzwakking.000.000 -.000.000.000 x 4

Transmissie Rö door weefsel (5 cm dik) transmissie (%) 50 45 40 35 30 25 20 5 bot 0 5 zacht weefsel 0 0 50 00 50 200 Hoogspanning energie Rö-toestel (kev) ( kv ) Hoogspanning (kv) Contrast (Verhouding weefsel/bot) 0 >.000.000.000 20 >.000.000 30 022 40 27 50 8 60 4 80 2,6 00 2,2 50,8 200,7 300,6 Stralingsschade en Dosimetrie Dus: lagere hoogspanning beter contrast!! Nodig voor (bv.) mammografie (veel zacht weefsel) 25 Wisselwerking: ionisaties Stralingsschade Ionisaties: straling slaat electronen los uit de atoomschillen. Deze electronen gaan zwerven en beschadigen andere atomen, totdat ze hun energie kwijt zijn ( stilstaan ). Soort straling Doordringend vermogen Waar schade? Effect α Ionisaties in weefsel < 00 µm Aantal ionisaties per mm diepte Zeer groot Deeltjes (α, β +, β - ) Fotonen (Rö, γ) Gering (< cm s) Groot (meters) Alles ter plekke Gespreid over volume Inwendig (besmetting) Uitwendig (bestraling) β mm Groot 3 I zendt zowel β s (electronen) als γ s uit. Rö Matig γ : overschot aan energie, in de vorm van fotonen. γ Gering β s : dracht in weefsel: 0.3 cm max. alleen schildklier γ s : halveringsdikte in weefsel: 30 cm omgeving 27 Dosimetrie Hoe kwantificeer je de stralingsbelasting van materialen en personen? Jodium in het lichaam (niet-patiënt) Toediening: 00 MBq via mond (ingestie) Benodigde informatie: Bij uitwendige bestraling: welke lichaamsdelen of organen? Bij inwendige besmetting: Door ingestie (eten/drinken) of inhalatie (inademen)? Waar komt de besmetting terecht? Hoe lang blijft de besmetting daar? Hoeveel activiteit (in Bq)? Bloed: 00 MBq 30 Schildklier: verblijf: 80 d 27 3 Uitscheiding totaal 90 MBq 70 Hoeveel schade wordt berokkend? (welke maat?) NB. Proces gaat door tot schildklier verzadigd is; Daarna totale uitscheiding. 29 30 5

Jodium in het lichaam (niet-patiënt) Jodium in de schildklier (niet-patiënt) Effectieve halveringstijd in de schildklier: Fysisch: 8 dagen Fysiologisch: 80 dagen Effectief: 7 dagen (dan ½ over) Vraag: Hoeveel % is over na 2 dagen? a. 3/7 = 43 % b. /8 = 2.5 % c. /2 = 5 % d. /3 = 33 % Antwoord: b. Gat: Leeg in 8 d Vat met water Gat: Leeg in 80 d 3 activiteit in schildklier na 000 MBq inname 250 200 50 00 50 0 0.25 2 4 6 verblijftijd (dagen) Cesium in het lichaam Cesium verdeelt zich homogeen over het lichaam en wordt langzaam weer uitgescheiden. Effectieve halveringstijd van Cs-37 : Fysisch: 30 jaar Fysiologisch: 0 %: 2 dagen 90 %: 0 dagen Effectief: 20 dagen (dan ½ over) Dosimetrie Hoe kwantificeer je de stralingsbelasting van materialen en personen? J/kg (joules per kg) = hoeveelheid energie, gedeponeerd per kg materiaal J/kg = mj/g (oud: J 0.25 cal.) Dosis (D) Gy (gray) = J/kg algemeen, materiaal Equivalente dosis (H) weefsel en organen Effectieve dosis (E) total body Sv (sievert) = J/kg Sv (sievert) = J/kg 33 34 Equivalente dosis Voor weefsel wordt de equivalente dosis gebruikt Equivalente dosis sievert (Sv) = J/kg NB. In het dagelijks spraakgebruik wordt het woord equivalent vaak weggelaten. Dosistempo: Sv/h, Sv/j Het effect van (bv.): - een dosis op de hand, en - dezelfde dosis op de maag, zal voor het lichaam-als-geheel niet hetzelfde zijn. Hoe wordt dit meegerekend? Effectieve dosis: voorbeeld Hand in Röntgenbundel: huiddosis door Röntgenstraling: Sv Bereken de effectieve dosis (= voor het lichaam-als-geheel: total body ). gegeven: weefselweegfactor w huid = 0.0 ( % ) Weefselweegfactor = het percentage waarmee de orgaandosis meetelt in de totale-lichaamsdosis (effectieve dosis) Equivalente dosis op de huid: H T = Sv Effectieve dosis E = Sv 0,0 = 0,0 Sv = 0 msv Vraag: Is dit gevaarlijk? 35 36 6

Weefselweegfactoren w T ICRP90 ICRP03 ICRP90 ICRP03 Effecten van straling gonaden 0,20 0.08 beenmerg 0,2 0.2 dikkedarm 0,2 0.2 longen 0,2 0.2 maag 0,2 0.2 blaas 0,05 0.04 borst 0,05 0.2 lever 0,05 0.04 slokdarm 0,05 0.04 schildklier 0,05 0.04 huid 0,0 0.0 bot-oppervlak 0,0 0.0 hersens -- 0.0 speekselklieren -- 0.0 overige 0,05 0.2 totaal,00.00 Effecten op cellen Stralingsbelasting Effect op cel risico laag Geringe beschadiging herstel Geen ICRP 90 resp. 03: thans geldend, resp. voorgesteld. matig Beschadiging radicalen mutaties in DNA Mogelijk Effectieve dosis (E) ( total body ) sommeert de (gewogen) bijdragen van alle bestraalde organen. hoog Ernstige beschadiging celdood (apoptose) Geen, mits niet teveel cellen Voorbeeld: 2 msv op longen + 5 msv op huid Effectieve dosis: 2 x 0.2 + 5 x 0.0 = 0.24 + 0.05 = 0.29 msv. 37 soort effect kans ernst dosis voorbeeld Kansgebonden (afh. toeval, kans) Deterministisch ( zeker ) Effecten van straling afh. dosis 00 % alle Leukemie, genetisch(?) 00 % +drempel!! afh. dosis > Sv Zie onder Deterministische effecten: Dosis (Sv) Sterftekans Cataract (staar) Tijdelijke steriliteit Beenmergsyndroom (bloedcellen) Stralingsziekte (misselijk.) Maag-darm-syndroom Centraal-zenuwstelsel-syndroom > 0.5 > > 2 > 3 > 0 > 50 -- -- < 50% in < maand > 50% in < maand < week < dag Gemiddelde stralingsbelasting in Nederland per jaar medisch kunstmatig lichaam (K-40) uit de grond bouwmaterialen Ra in gebouwen kosmisch 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Jaarlijkse effectieve dosis [msv/jaar] - natuurlijk: 2.0 msv - kunstmatig+ medisch/ diagnostisch: 0.6 msv - totaal: 2.6 msv Per jaar: ong. 9000 uur; 2 msv/jaar 0.2 µsv/h 40 Straling uit de bodem Straling uit de bodem 0.2 msv/jaar 0.7 msv/jaar < 0.3 msv/j >.0 msv/j NB. Gemiddelde natuurlijke achtergrond in Nederland: 2.0 msv/j. NB. Gemiddelde natuurlijke achtergrond in Nederland: 2.0 msv/j 4 FdM 42 7

Gemiddelde jaarlijkse dosis door natuurlijke straling Bulgaria Austria Greece Roumania Finland Yugoslavia ChechoSlow. Italy Poland Schwitzerland Hongary Norway DDR Sweden W.Germany Ireland Luxemburg France NETHERLANDS Belgium Danmark Gr.Brittain Spain Portugal Eff. dosis [msv] 0 2 3 4 5 6 7 8 Bron: World Nuclear Association 43 Voorbeelden van achtergrondstraling Lokatie / activiteit Wonen in Nederland Wonen in Finland Wonen in Guarapari (Brazilië) Wonen in Madras/Kerala (India) Ramsar(Iran; geneeskrachtige bronnen) Strand Guarapari (Brazilië) 2 weken wintersport Gevolgen Chernobyl in Ned. (986) Vliegretour New York idem bemanning Astronaut (90 dagen) Tandfoto 00 kg voedsel met 600 Bq/kg Cs-37 Gemiddelde dosis per jaar (msv) 2 7 5 6 200 790 0,03 0.05 0,06-20 00 < 0,03 0,6 44 Medische stralingstoepassingen Bron: RIVM: Informatiesysteem Medische Stralingstoepassingen Medische stralingstoepassingen Bron: RIVM: Informatiesysteem Medische Stralingstoepassingen Interventies Nucl. geneeskunde HSG (baarmoeder/eileiders) Video-oeso 0.8 thorax bed R bovenbeen 2R 0.02 0.3 mammo X-thorax interventies: overig 0.35 0.04 5.3 niet-ct CT spijsvertering urogenitaal 0.5 0.5 MCUG (blaas/urine) Oeso (slokdarm) ERCP (alvleesklier/galwegen) Oeso/maag IVP (nier) 0.8.7 2.6 2.9 4.3 TWK 2R (thoraciale wervelk.) BDZ 2R (buikoverzicht) BOZ R (buikoverzicht) thorax 2R 0. 0.3 0.4 0.6 hand/bucky 0.3 angiografie: diagn+ther. angiografie: coronair angiografie: 0 geleide interventies 0 bekken 5 7 8 7.4 2 ventilatoir hoofd/zenuwstelsel bloed/afweer overig endocrinologie 3 4 6 6 Defaecogram.6 bekken R 0.3 wervelkolom 5 PET 8 DDP (dunne darm passage) Colon 5.2 5.8 heup 2R LWK 2R (lumbale wervelk.) 0.4 0.5 hoofd/schedel thorax abdomen.2 5.5 bewegingsapparaat cardiovasculair 3 5 0 2 4 6 8 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 5 0 5 0 5 0 (eff.) dosis [msv] (eff.) dosis [msv] (eff.) dosis [msv] (eff.) dosis [msv] In Ned.: Natuurlijke + medisch-diagnostische straling = 2.6 msv/jaar 45 In Ned.: Natuurlijke + medisch-diagnostische straling = 2.6 msv/jaar 46 Effecten van straling Stochastisch (kansgebonden): Persoonlijke kans op fatale tumoren: 5 % per Sv Dus: bij 2 msv/jaar (= 0.002 Sv/j: natuurlijke dosis): persoonlijke kans per jaar: 0.002 x 5 % = 0,00 % = / 0.000 dus: geval op 0.000 personen, per jaar Nederlandse bevolking: 6.000.000 = 600 x 0.000 personen Dus jaarlijks 600 doden door natuurlijke straling! (maar dit is statistisch gesproken) Effecten van straling Nederlandse bevolking: 6.000.000 = 600 x 0.000 personen Dus jaarlijks 600 doden door natuurlijke straling! (maar dit is statistisch gesproken). Andere oorzaken: - Stel gemiddelde levensduur = 80 jaar. - Per jaar sterven 6.000.000/80 = 200.000 personen - Hiervan 30 % door fatale tumoren = 60.000 personen per jaar. 47 48 8

Stralingsbelasting: limieten Besmetting en Bestraling Dosislimieten: per jaar: -Blootgestelde werknemers: A-categorie: 20 msv -Idem: B-categorie: 6 msv -Andere werknemers en bevolking: -Zwangeren na melding zwangerschap: msv msv -NB. Natuurlijke stralingsbelasting (Ned.): 2 msv - id. medische diagnostiek (gemidd.): 0,5 msv Welke mogelijkheden voor stralingsschade zijn er? Inwendige besmetting Uitwendige bestraling Uitwendige besmetting NB. Deze limieten gelden voor onvrijwillige blootstelling ; Dus niet voor diagnose en therapie. 49 50. Inwendige besmetting, voorbeeld Voorbeeld van de rekenmethode : Iemand krijgt van een nuclide een activiteit binnen van A = 0 kbq (= 0.000 Bq) Voor dit nuclide geldt dat Bq een belasting van 3 µsv oplevert (uit de internationale tabellen).. Inwendige besmetting, voorbeeld Voorbeeld van de rekenmethode: Iemand krijgt van een nuclide een activiteit binnen van A = 0 kbq (= 0.000 Bq) Voor dit nuclide geldt dat Bq een belasting van 3 µsv oplevert (uit de internationale tabellen). a). Hoe groot is de effectieve dosis E (in Sv)? b). Is dit toegestaan (de persoon is een A-medewerker (jaarlimiet 20 msv)? Het aantal Sv/Bq heet: Hier: 3 µsv/bq Dosiscoëfficiënt Voor alle nucliden is internationaal vastgelegd (en voorgeschreven): - Transport in het lichaam en verblijftijd ( metabolisme ) - Dosiscoëfficiënten (voor inhalatie en ingestie) 5 52. Inwendige besmetting, voorbeeld Voorbeeld van de rekenmethode : Iemand krijgt van een nuclide een activiteit binnen van A = 0 kbq (= 0.000 Bq) Voor dit nuclide geldt dat Bq een belasting van 3 µsv oplevert (uit de internationale tabellen). a). Hoe groot is de effectieve dosis E (in Sv)? b). Is dit toegestaan (de persoon is een A-medewerker (jaarlimiet 20 msv)? 2. Uitwendige bestraling ( puntbron ) Equivalente dosis : [Sv] is evenredig met: Afstand: 2x..3x : Schade: verspreid over 4x..9x zo groot oppervlak ~ / (afstand tot bron) 2 (2 x zo veraf 4 x zo weinig) (3 x zo veraf 9 x zo weinig) Uitwerking: a) 0.000 x 3 µsv = 30.000 µsv = 30 msv. b) Dit is meer dan zijn limiet. Niet toegestaan dus. 53 kwadratenwet 2 x zo ver: dosis ¼x 2 x zo dichtbij: dosis 4x 54 9

2. Uitwendige bestraling ( puntbron ) 2. Uitwendige bestraling, voorbeeld Equivalente dosis : [Sv] is evenredig met: Afstand: 2x..3x : Schade: verspreid over 4x..9x zo groot oppervlak Vraag: Voor een behandeling moet GBq activiteit worden bereid. Wat is beter? a. De werktijd 8 x zo kort nemen b. De werkafstand 3 x zo groot nemen c. 20% van de activiteit gebruiken d. Een loodschort dragen (transmissie 6%)? ~ / (afstand tot bron) 2 (2 x zo veraf 4 x zo weinig) (3 x zo veraf 9 x zo weinig) Voor alle bronnen (nucliden en toestellen) is internationaal vastgelegd (en voorgeschreven): a: dosis = /8 b: dosis = /9 (=/3 2 ) c: dosis = /5 d: dosis /6 - Hoeveel Sv/h een activiteit van Bq op meter afstand oplevert - (bronconstante: omgevingsdosisequivalenttempoconstante ). 55 Antwoord: b. 56 3. Uitwendige besmetting, voorbeeld Uitwendige besmettingen (tafels, handen, huid, etc.) worden gemeten m.b.v. groot-oppervlak besmettingsmonitoren en/of veegproeven. Er zijn internationale regels voor de stralingsbelasting : aantal Sv/h per Bq/cm 2 besmetting. Schoonmaken totdat besmetting < 4 Bq/cm 2 (0.4 voor α s) (over oppervlak > 300 cm 2 ). Vraag: In een ruimte wordt een uitgebreide besmetting over meerdere m 2 geconstateerd met een vloeibaar nuclide (β s; T ½ = 0 min.). Wat moet men doen? a. Alle besmette apparatuur en meubilair in het laboratorium volgens de regels schoonmaken. b. De ruimte gedurende een etmaal (24 uur) afsluiten. c. De ruimte gedurende een etmaal zeer goed ventileren. d. De besmette apparatuur afvoeren als radioactief afval. 3. Uitwendige besmetting, voorbeeld Uitwendige besmettingen (tafels, handen, huid, etc.) worden gemeten m.b.v. groot-oppervlak besmettingsmonitoren en/of veegproeven. Er zijn internationale regels voor de stralingsbelasting : aantal Sv/h per Bq/cm 2 besmetting. Schoonmaken totdat besmetting < 4 Bq/cm 2 (0.4 voor α s) (over oppervlak > 300 cm 2 ). Vraag: Op een container zit een besmetting van 4 Bq/cm 2 Cs-37. Iemand veegt daarover met zijn hand 0x0 cm 2 af en likt dit op. Hoe gevaarlijk is dit? Antwoord: Voor Cs-37 geldt: dosiscoëfficiënt = 0,02 µsv/bq. Dus voor 00 x 4 = 400 Bq: Dosis = 400 x 0,02 = 8 µsv. Antwoord: b. (Vgl. natuurlijke dosis: 2 msv/jaar) 57 58 Kansgebonden effecten EINDE deel Incidentie 0 drempel 0 dosis Nieuwste inzichten voor lage doses: hormese Lineair verband: gebruikt in dosimetrie : 5 % per Sv 59 60 0

7-5-20 An experiment that went wrong Chernobyl, 26 April 986 causes and effects One decade after Chernobyl, summing up the consequences Proc. International Chernobyl Conference, Vienna, 8-2 April 996 IAEA, EU, WHO, UN, Unesco, FAO, OESO, ICRP Sources and Effects of Ionizing Radiation, vol II: Effects App. J: Exposures and Effects of the Chernobyl Accident UNSCEAR Report 2000 (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, Vienna, 200 References Intern. Conf. Fifteen Years after the Chernobyl Accident, Kiev, 8-20 April 200; EU, IAEA, UN, Ukraine, Belarus, Russia, France, Germany. 3 rd Intern. Conf. Health Effects of the Chernobyl Accident, Kiev, 4-8 June 200; WHO, UN, IAEA, UNSCEAR, ICRP, Ukraine, Belarus, Russia. Environmental consequences of the Chernobyl accident..., Twenty years of experience, Chernobyl s Legacy: Health, Environmental en Socio-economic Impacts; Recommendations, UN Chernobyl Forum, Aug. 2005. IAEA, FAO, UNDP, UNSCEAR, WHO, Ukraine, Belarus, Russia. FdM Sources and Effects of Ionizing Radiation, vol II: Effects App.D: Exposures and Effects of the Chernobyl Accident UNSCEAR Report 2008- (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, Vienna, 20 F.F.M. de Mul FdM 2 Contents Topography The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands FdM 3 Contents Topography The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands FdM 4 Topography Chernobyl reactor plant site FdM 5 FdM 6

7-5-20 Topography Uranium fission The reactor The accident Needed for fission: slow (thermal) neutron: 2 km/s 235 92 U + n Fission products + 2..3. n Fission products: 3 I; 37 Cs... Produced: 2..3 fast neutrons: 0 4 km/s Emission Neutron capture Intermezzo: Natural radiation effects e.g. Cadmium, Boron Thermal neutrons only Radiation caused by the accident Environmental and health effects Neutron moderation Needed: light nuclei: H.. C Situation in the Netherlands FdM 7 Neutron scattering FdM 8 Nuclear Fission Reactor Nuclear Fission Reactor control rods steam fuel control rods fuel moderator moderator rod up turbine condensor power turbine normal rod down condensor coolant (water) FdM 9 time coolant FdM 0 The Chernobyl reactor: pressurized boiling-water reactor o Boiling light water reactor, steam under pressure o Power : 3200 MW thermal o Contents: UO 2 tablets in rods; 2 % enriched in 235 U The reactor o Moderator: o Absorber: mostly graphite; control rods and cooling water o Turbines: o Core: 2 x 500 MW electric, direct steam injection ( circuit; no heat exchanger) diameter 2 m ; height 7 m o Pump system: 4 pumps ; 3 necessary o Emergency cooling system: present FdM 30 control rod in the core FdM 2 o Control: needed for stable operation: 2

7-5-20 The reactor (2) Characteristic for this type of reactor: = moderator and coolant separated (graphite and water resp.): If moderator = water: Reactor will stop Water or power If moderator = graphite: Reactor will continue Topography The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Reactor shut off; Water needed for after-cooling Neutron absorption in water (+boron) : Power : Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands FdM 3 FdM 4 25 April 986: Plan: Stop for maintenance. The accident () Question: can decelerating turbines produce sufficient power to operate emergency cooling pumps? Plan for experiment: emergency cooling system off reactor switched off 26 April 986: The accident (2) 00.00 h: Reduction thermal power : 3200. 750 MW. 00.28 h: Reduction to 500 MW. Control from automatic to manual!!!. 00.30 h: Unexpected power drop to 30 MW thermal. Operator tries to increase power by extraction of control rods from core 6 8 control rods left in the core (estimated) ;!!! (essential for stable operation: > 30) 0.00 h: Power now 200 MW thermal, but very unstable. Operator: extra water, to reduce steam pressure FdM 5 FdM 6 26 April 986: The accident (3) 0.00 h: Power now 200 MW thermal, but very unstable. Operator: extra water, to reduce steam pressure Normal effect: automatic stop, but control was manual, thus no stop. 0.20 h: Power very unstable. Operator reduces water flow to stabilize pressure Pressure rises again, reactor seems stable. 0.23 h: Decision: test experiment may take place. FdM 7 26 April 986: The accident (4) 0.23 h: Decision: test experiment may take place. 0.23 h: However: steam pressure rises too fast, thus: less water, but consequence: more power 0.23 h: Power increase now exponential. Insertion of extra control rods: manual; far too slow. 0.24 h: Power excursion to about 00 x normal power.. 0.24 h: Reactions of water and fission materials: Pressure waves in fission tubes Two explosions: () steam; (2) expansion fission FdM 8 3

7-5-20 26 April 986: The accident (5) 0.24 h: Two explosions: () steam; (2) expansion of fission The reactor after the accident Following days: Effects: Cover of reactor vessel blown away, Entrance of air, Graphite + oxygen produces CO, CO ignites. Fall-out of radioactive steam and particles. Spreading of radionuclides by explosions and fires. Remanent radioactivity produces so much heat that the fires cannot be extinguished. FdM 9 FdM 20 Topography Physical variables and units The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands Activity (desintegrations/sec) Dose (general) Equivalent dose (tissue; organs) [Bq] = [/s] [Gy] = [J/kg] [Sv] = [J/kg] FdM 2 FdM 22 rate of emission. Emission of radioactivity (*) [0^6 Bq/day]. 50 45 40 35 30 25 20 5 0 5 0 cooldown heat-up 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 days after accident Fires off 0 6 Bq/day 0 Bq/sec (*) excl. nobel gases and very-shortliving isotopes; Total 90 x 0 6 Bq Total 600 x 0 6 Bq FdM 23 Reference: natural radioactivity Unit: Becquerel [Bq] = desintegration/sec Compare: (bed)rock / soil : 600 Bq/kg human body: 55 Bq/kg 40 K Total emission: 90 x 0 6 Bq => 4 kbq @ 70 kg Suppose: deposited in a cone with opening angle 30 0 and length 500 km: Contamination : 3 MBq / m 2 Compare: MBq/m 2 msv/y extra Normal in the Netherlands: Soil: 00 Bq/m 2 ; 37 Cs: 0-6 Bq/m 2 FdM Milk: 46 Bq/l (vnl. 40 K) ; 37 Cs: < 2 Bq/l 24 4

7-5-20 Wind-plume formation Radioactive cloud as seen from above the North Pole 26 April; 0 h 27 April; 2 h 27 April; 0 h 4 May; 0 h 2 May; 0 h 29 April; 0 h FdM 25 FdM 26 Total emission: major contributions Isotope Half-life time Emission (0 6 Bq) Fissions products: 3 I 34 Cs 37 Cs 32 Te Nobel gases ( + ) Metals (U, Pu, Sr...) ( 0 ) ( + ) largest contribution: 33 Xe ( 0 ) largest contribution: 239 Np 8 d 2 y 30 y 3 d 5 d 2 d 50 5 9 0 6700 700 FdM 27 Topography The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands FdM 28 Netherlands: annual effective dose med./diagnost. artificial in body (K-40) soil Total: 2.6 msv/year. building materials Ra in buildings cosmic 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Annual effective dose [msv/year] FdM 29 Bulgaria Austria Greece Roumania Finland Yugoslavia ChechoSlow. Italy Poland Schwitzerland Hongary Norway DDR Sweden W.Germany Ireland Luxemburg France NETHERLANDS Belgium Danmark Gr.Brittain Spain Portugal Eff. dosis [msv] 0 2 3 4 5 6 7 8 Europe Natural background Eff. annual dose [msv] FdM 30 5

7-5-20 effect probability seriousness dose example Stochastic (probabilistic) Deterministic ( certain ) Effects of radiation dep. on dose 00 % all Leukaemia, genetic (?) 00 % +threshold!! dep. on dose > Sv See below Deterministic effects: thresholds: Dose (Sv) Mortality Cataract Temporary sterility Bone marrow syndrome (blood cells) Radiation disease (nausea.) Intestine syndrome Central nerve system-syndrome > 0.5 > > 2 > 3 > 0 > 50 -- -- < 50% in < month > 50% in < month < week < day Mortality (probabilistic effects) ICRP: death risk from cancer: (whole population): Netherlands ( population 6 x 0 6 persons) Natural dose Medical/diagnostic dose Expected mortality (persons per year): Natural dose Medical/diagnostic dose (*) Due to Chernobyl, first year only. 5 % per Sv Normal Extra (*) 2.0 msv/y 0.5 600 400 0. msv - FdM 32 80 - Topography The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands FdM 33 Contamination >.5 MBq/m 2 0.5-.5 0.2-0.5 0.04-0.2 Life time dose >90 msv 30-90 0-30 2-0 Radiation hotspots Extra: MBq/m 2 msv/y Extra life-time dose: 50 msv per MBq/m 2 (Compare: Life time dose in Netherlands : 2.5 msv/y x 75 y = 90 msv; FdM in Finland: 8 msv/y x 75 y = 600 msv ) 34 Bulgaria Austria Greece Roumania Finland Yugoslavia ChechoSlow. Italy Poland Schwitzerland Hongary Norway DDR Sweden W.Germany Ireland Luxemburg France NETHERLANDS Belgium Danmark Gr.Brittain Spain Portugal Eff. dosis [msv] 0 2 3 4 5 6 7 8 Europe Eff. annual dose [msv] Extra dose in st year after Chernobyl accident FdM 35 Zone ( 0 ) > 500 kbq/m 2 555 500... 85 555... 37 85... Compare: the Netherlands (normal situation) Zones around Chernobyl (986) Radius [km] 30 30 60 60 00 00-250 Area [km 2 ] 3000 7000 9 000 6 000 39 000 Extra Life dose [msv] > 50 20-50 6 20 6 Life dose: 90 (*) Measures obligatory evacuation obligatory evacuation voluntary evacuation control area ( 0 ): MBq/m 2 msv/y life-time dose 75 msv (*): 90 msv = 75 y x 2.5 msv/y FdM 36 6

7-5-20 Zones around Chernobyl (986) 30 km 60 km Cs-37: T /2 = 30 y Extra life time dose (msv) >80 70-80 30-70 9-30 2-9 < 2 NB. Life time dose in: Netherlands: 2.5 x 75 = 90 France: 6 x 75 = 450 Finland: 8 x 75 = 600 msv FdM 37 Persons involved Persons involved Number Equiv. dose [msv] Liqvidators (average dose = 00 msv) Assisting persons Evacuees (average dose =. msv) 226 000 400 000 35 000 >000 500..000 00..500 < 00 Number & Percentage Extra cancer risk (%) Extra cancer risk = 5 % per Sv Normal incidence: 20-30 % FdM 38 5 > 00 50..00 < 50 30 pers. 9000 (4 %) 22 000 (0 %) 80 000 (80 %) 7000 (5 %) 3 000 (0 %) 0 000 (85 %) >5 2.5...5 0.5...2.5 <0.5 0.025 >0.5 0.25..0.5 <0.25 Topography The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands FdM 39 Persons involved: effects During accident: Acute hospitalization:... Suffering from ARS (*):... Deceased in 986:... Deceased 987-2004: ( 0 )... Alive in 2004: (*) ARS: Acute Radiation Syndrome: Nausea, diarrhea, haemorrhages, Temporary reduction of immune system => fevers ( 0 ) Various causes: about 30% heart, 30% liver cirrhose, 0% morbid obesity, 0% tuberculosis, 0% unknown 2 deaths 237 persons 34... 28... 9... 90... ARS: dose < 2 Sv 2..4 Sv 4..6 Sv 6..5 Sv Nr. persons FdM 40 4 39 50 2 Number of causes. 80 70 60 50 40 30 20 0 Thyroid tumors in children 0 86 87 88 89 90 9 92 93 94 95 96 97 Year Age in 986 0-4 year 5-9 year 0-6 year Average thyroid dose: 0.5 ± 0.4 Sv (No extra effects in children born AFTER 986) FdM 4 Thyroid tumors Increase: - from 990, latent period 4 year - 6000 cases - predominantly: children born before 986 - boys / girls : 7/0 Probability: in most contaminated area (Gomel, Belarus): - 0-5 year: 4.5 x 0-6 (factor 8 x before 986) - >5 year: factor 3 x before Treatment: Medication and/or Thyroidectomie Problem: - endemic iodine shortage (/8 x normal) has stimulated intake enormously Deceased: - until 996: 3 persons - until 2002: 9 persons (+ 6 uncertain; other causes?) all others recovered or recovering. (996) To date, only three children in the cohort of diagnosed cases have died of thyoid cancer. These post-chernobyl papillary thyroid cancers in children...appear to respond favourably to standard therapeutical procedures.... FdM 42 7

7-5-20 Leukaemia and other tumors: expected Population Number Average dose [msv] Liqvidators Evacuees (<30 km) Inhabitants SCZ s (*) total Inhabitants other zones 200 000 35 000 270 000 600 000 6.8 million 00 0 50 Solid tumors Leukaemia Total Norm. (%) 24 24 24 Extra (%) Norm. (%) 0.4 Extra (%) 0. Norm. Extra (*) SCZ: severely contaminated zone FdM 43 0. 0.5 0.3 0.3 0.0 0.04 50000 40000 60000 50000 7 24 0.05 0.3 0.0 2.0 million 2200 50 500 3850 4080 grand total 8000 Leukaemia and other tumors: observed Observations until 2005: Population of contaminated areas and Liqvidators: Leukaemia and other tumors: extra cases: number << background of normal incidence. no increased risk for population has been found, so far slight indication of increased risk for liqvidators, but latent period ( 20 years) has almost expired Hereditary diseases: Malformations: Breast cancer: idem slight increase over 20 years, but not radiation-dependent slight increase, but relation with radiation level uncertain No consistent attributable increase has been detected either in the rate of leukaemia or in the incidence of any malignancies other than FdM thyroid carcinoma (UNSCEAR report). 44 Leukaemia and other tumors: latent period Congenital malformations incidence other leukaemia 0 0 20 30 Time (years) FdM 45 Oblast = village FdM 46 Congenital malformations Life time dose for population Several studies on adverse pregnancy outcomes related to the Chernobyl accident have been performed in the areas closest to the accident and in more distant regions. So far, no increase in birth defects, congenital malformations, stillbirths, or premature births could be linked to radiation exposures caused by the accident. (UNSCEAR 2005; conclusion 383) Oblast = village FdM 47 Low zone Middle zone High zone Netherlands France/Spain Finland 0 200 400 600 Average life time dose [msv] Normal Extra FdM 48 8

7-5-20 Animals and Plants Animals (in 30 km-zone): - cattle: thyroid problems - frogs: /3 of eggs sterile (.5 % in control group) - morphological abnormalities: not significant - from 989: recuperation to old situation Plants (in 30 km-zone): - trees (firs/birch): 40 % dead, 90 % damage - morphological abnormalities: not significant - from 989: recuperation to old situation Psychological / social effects for liqvidators and evacuees General increase of health complaints and symptomes, but independent of contamination level Problems due to evacuation: unemployment, alienation Personal problems: despair, hopelessness, uncertainty of future health. Disruption of society FdM 49 FdM 50 Topography The reactor The accident Emission Intermezzo: Natural radiation effects Radiation caused by the accident Environmental and health effects Situation in the Netherlands FdM 5 Milk and Spinach in the Netherlands Question : limit for consumption after soil contamination with 3 I in milk and vegetables (representative example: spinach) (initial soil contamination max. 2- kbq/m 2 ; normal 50 Bq/m 2 ) Criterion: integrated year-dose on thyroid in baby s (highest risk) < 0. x yearly limit for population Milk [Bq/liter] Vegetables [Bq/kg] Limits Official norm (May/Oct 86) Actual values (May 86) 2300 500 / 25 50 600 300 / 250 50 FdM 52 Statistical casualties over Europe Inhabitants: 500 million ( = 500 x 0 6 ) Average one-time equivalent dose in 986: 0.2 msv ( = 0.2 x 0-3 ) Cancer risk (stochastic range): 5 % per Sv ( = 0.05 per Sv) Expected extra casualties: 5000 ( = 500 x 0 6 x 0.2 x 0-3 x 0.05 ) (onetime; latent period 20-30 years) Compare: - Natural cancer casualties: 20 % => 00 million, or 300 000 / year (assume life time = 75 year) - Natural radiation casualties @ 4 msv / year (Europ. average): 00 000 / year FdM 53 the end FdM 54 9

7-5-20 Fukushima Japan: nucleaire energievoorziening: Directe cyclus: stoomvorming binnen het reactorvat Druk ca. 75 bar, temperatuur ca. 285 o C 30% nucleair 40% doelstelling voor 207 54 kernreactoren (BWR: 30, PWR: 24) Chronologisch overzicht Datum Tijdstip Gebeurtenis -03-20 4:46 uur Aardbeving (kracht 9.0); verlies van externe netverbinding 5:52 uur Tsunami (4 meter hoge golven) Verlies van on-site power Station blackout ~24.00 uur Verlies van DC power (accu s) 2-03-20 5 uur Waterstofexplosie in unit 4-03-20 uur Waterstofexplosie in unit 3 5-03-20 06 uur 09 uur Waterstofexplosie in unit 2 en 4 Brand in unit 4 Foto: Onderzoeksreactor (3 MW), Techn. Univ. Delft. FdM

7-5-20 Satellietfoto 8 maart 20 De Gebeurtenissen Oorzaak & Gevolg () Oorzaak Gevolg Actie Aardbeving Tsunami Automatisch afschakelen reactoren Uitval extern net Opstarten dieselgeneratoren Containment isolatie Activeren reactor isolatie koelsysteem Activeren afvoer van vervalwarmte naar zee Uitvallen dieselgeneratoren Verlies afvoer van vervalwarmte naar zee Inzet mobiele dieselgeneratoren, pompen en brandslangen Totaal verlies van AC power (Station Blackout) Geen afvoer vervalwarmte naar zee Openen drukaflaatkleppen Toename druk en temperatuur in containment Daling waterniveau reactorvat Daling waternivo splijtstofopslagbassin Afblazen naar containment Drukontlasten containment Zeewaterinjectie in reactorvat Zeewatersproei splijtstofbassins De gebeurtenissen Oorzaak & Gevolg (2) Status op 7-04-20 Oorzaak Gevolg Actie Drukontlasten containment Naar reactorgebouw Naar omgeving Waterstofexplosie Falen integriteit containment (Unit 2) Falen reactorgebouw (Units en 3) Vrijzetting radioactiviteit naar omgeving Preventieve en mitigerende maatregelen Units, 2, 3 Units 3 en 4 Units 5 en 6 - reactorvat op lage druk - koelen van kern met zoet water - deel van de kern beschadigd / gesmolten - lekkage besmet water naar turbinegebouw waterverlies splijtstofopslagbassins verdampen + lekkage koeling met zoet water cold shutdown NB: Externe netspanning hersteld Injectie zoet water in reactorvat door vaste pompen Injectie zoet water in splijtstofopslagbassins door mobiele pompen Midden april: lekkages gedicht Confinement van radioactieve stoffen Vijf verschillende barrières: Splijtstofmatrix Splijtstofpen Reactorvat en koelcircuit Primair containment Drywell en suppression pool Secundair containment Reactorgebouw Fukushima: containment symm.axis) RPV: reactor power vessel DW: dry well WW: wet well (torus-shaped) SCSW: concrete shielding SFP: spent fuel pool 2

7-5-20 Status 0 april 20 Vervalwarmte na uitschakelen reactor, In % van normaal vermogen (Fukushima: 000 MW) Unit Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 Unit 6 tijd percentage Splijtstofmatrix X X X - Splijtstofpen X X X - Primair reactorsysteem - Reactorvat - Koelcircuit Primair containment - Drywell - Suppression pool X Secundair containment X X X X X X X s 6 0s 5 h 2 d 0.5 0 d 0.3 30 d = mnd 0.2 00 d = 3 mnd 0. 000 d = 3 j 0.06 0.000 d = 30 j 0.02 Beëindiging van het Fukushima ongeval: Stappenplan 6 april 20 Doel: Terugbrengen van de centrale in een stabiele, beheersbare toestand stap unit actie tijdsduur,3 2 Insluitsysteem vullen met water Afsluiten en vullen met water 2 4 Versterken bad met gebuikte splijtstofstaven Id. 3 2,3 Stikstof in insluitsysteem (tegen explosies waterstof) (eerder al gedaan in unit) 3 mnd Eind april 4,2,3 cold shutdown 3-6 mnd 5,3,4 Stralingsscherm Id. situaties Regulier kansgebonden - werkers (A-cat.) - anderen (bevolking) Regulier deterministisch - extremiteiten -huid -ooglens Soorten dosislimiteringen Interventies (kritieke situaties) - levensreddend handelen - veiligstellen materiële belangen - hulpverlening Max. dosis (msv/j) 20 500 500 50 750 250 00 Extra kans op kanker (%) 0. 0.005 - - - 3.75.25 0.5 cold shutdown : temperatuur < 95 0 C en druk = bar. Extra kans op kanker (voor kansgebonden effecten): 5 % per Sv. Dosistempi en gebeurtenissen Emissieschattingen Periode 2-5 maart: I-3: 400.000 TBq 20% van Tsjernobyl emissie 2% lozing van de activiteitsinventaris in units #, 2 en 3 Cs-37: 30.000 TBq 35% van Tsjernobyl emissie uit reactoren units #, 2 en 3 + SF pools units #3 en 4: % lozing van totale activiteitsinventaris 2 keer 0.4 µsv/h voor 3 h = 2.4 µsv; Vgl. jaardosis NL: 2.5 msv 3

7-5-20 Aerial survey 7-9 Maart 20 Aerial surveys 24-26 Maart 20 > 25 µsv/h > 2,7 µsv/h >,9 µsv/h <,9 µsv/h > 25 µsv/h > 2,7 µsv/h >,9 µsv/h <,9 µsv/h NB. Indien vol jaar in 25 µsv/h: 00 msv (vgl. NL: achtergrond 2 msv/j) NB. Indien vol jaar in 25 µsv/h: 00 msv (vgl. NL: achtergrond 2 msv/j) Dosistempometingen Activiteitsmetingen op land datum plaats nuclide Activiteit ( Bq/m 2 ) 23/3 Tokyo (230 km ZZW) I-3 00-75 0. Jaardosis ( µsv/j ) indien vol jaar 00 µsv/h 000 msv/j 25/3 Ibakari(65 km ZZW) I-3 Cs-37 28/3 Yamagata(0 km NNW) I-3 Cs-37 480 750 30/3 Iitate(40 km NW) I-3 Piek > 2 MBq/m 2 2/5 Fukushima I-3 Cs-37 2/5 Ibakari en alle andere prefectures < 80 km I-3 Cs-37 20.7 50 200 9 2.6-9 0.5 0.2 0.8.2 20000 : Boven interventieniveau 0.02 0.02 0.00 0.002-0.02 7 8 9 20 2 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3 2 3 4 maart april Achtergrond NL: 2 msv/j 0.2 µsv/h µsv/h 0 msv/j bij continue blootstelling (vgl. NL: 2 msv/j) Bodem: 000 Bq/m 2 = kbq/m 2 µsv/j MBq/m 2 msv/j (= max. voor bevolking) (vgl. NL: 50 Bq/m 2 ) Activiteitsmetingen in voedingsmiddelen eind maart Kitaibaraki(75 km Z van Fukushima) I-3: 24.000 Bq/kg in spinazie, uit handel Cs-37: 670 Bq/kg Ibaraki, Totigi, Gunma, Fukushima(prefecturen): Spinazie, (bloem)kool en melk uit de handel Chiba, Ibaraki, Tochigi(prefecturen): Selderij, kool, spinazie uit de handel Activiteitsmetingen in voedingsmiddelen 2 mei I-3: limiet = 00 Bq/l in drinkwater, in april relevant voor baby s voor één dorp, één prefectuur: gemeten 0.22 Bq/l 3 andere prefecturen: 0.04, 0.0, 0.38 Bq/l Cs-37: prefectuur: 0.05 Bq/l << limiet. 2 april: beperkingen in distributie van rauwe melk opgeheven, behalve Fukushima e.o. mei: idem voor Fukushima e.o. Vgl.: NL: in 986: gemeten max.: melk: 50 Bq/l; spinazie: 50 Bq/kg limieten: melk: 2300 Bq/l ; spinazie: 600 Bq/kg rondom Chernobyl: max..5 MBq/m 2 extra.5 msv/j over 50 j Vgl.: NL: in 986: gemeten max.: melk: 50 Bq/l; spinazie: 50 Bq/kg limieten: melk: 2300 Bq/l ; spinazie: 600 Bq/kg rondom Chernobyl: max..5 MBq/m 2 extra.5 msv/j over 50 j 4

7-5-20 000 00 0 0. 0.0 Activiteitsmetingen in zee april 2 mei: daling met factor 0.000 kbq/l MBq/m 3 2 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3 maart Gammastraling datum plaats Dosis (µsv/h) Dosis (msv/j) indien vol jaar 7 maart div. prefecturen 3-70 30-700 > 50 km afstand < 5 < 50 22 maart 35-85 km 0.8 9 8 90 23 maart 30-32 km NW 6-59 60-590 30 maart idem 0.5-7 5-70 3 maart Tokio < 0.3 < 3 6 april 45 prefect. rond Fukushima 0.02 0.6 0.2.6 7 april Fukushima Ibaraki Andere prefecturen 2 mei Fukushima Ibaraki Andere prefecturen 2.3 0.6 < 0..7 0. < 0. Natuurlijke jaardosis in Japan: 3 msv/j (afh. locatie) Vgl. Nederland: 2 msv/j 23.6 < 7. < Effecten op zeeleven Verdunning door zeestroming -Accumulatie in voedselketen Effecten: ziekte, sterfte, voortplanting (grootste gevoeligheid) Zeewier Accumulatie I-3 Effecten op groei bij honderden msv/dag SV/dag (2 5 msv/h) Schaaldieren Geen effect op groei bij Sv/dag Vissen: LD 50 kan oplopen tot tientallen Sv geen effect op voortplanting bij enkele tientallen msv/dag bij tientallen honderden MSv/kg vis Voorlopige conclusies Stralingsziekte bij werkers? Niet geconstateerd. Persoonsdoses werkers < 250 msv Schildklierdosesbij kinderen waarschijnlijk beperkt door evacuatie en andere maatregelen Maatschappelijke en sociale ontwrichting door aardbeving, tsunamien evacuatie en onzekerheid en angst over de gevolgen van bestraling en besmetting grote kans op PT stress-syndroom Komende weken : meten besmettingsgraad op land en activiteitsconcentraties in zee nagaan: mogelijk aantal gebieden voor langere tijd niet voor menselijke activiteiten geschikt? Fukushima: koeling Fukushima : tunnels Reactoren (elk 000 MW thermisch) produceren, indien uitgeschakeld, Na dag nog ongeveer 0.5 % (5 MW) van hun warmte. Benodigd koelwater voor 5 MW = 5 MJ / s: Water : warmte voor opwarmen: 4200 J / kg. o C ( Binas ) Stel water : 20 60 o C : dus 40 o C opwarming Nodig per kg: 4200 x 40 = 68000 J / kg = 0.68 MJ / kg Reactorkern Dus benodigde hoeveelheid water: 5MJ/s 0.68MJ/kg = Gebruikte pompen: 0-25 ton/h. 5 kg = 30kg/s 30 liter/s = 08 ton/h 0.68 s Breuk in buis? Koeling en turbine Kelders en tunnels Zee 5

7-5-20 Fukushima : stralingsniveaus () Rondom reactoren: plaatselijk: Pieken van ong. 000 µsv/h = msv/h. Vnl. 3 I (halveringstijd 8 dagen) Vgl.: natuurlijke achtergrond in Nederland: 2 msv/jaar. Indien uur in msv/h: dosis = msv Extra kans op kanker: 5 % / Sv, dus nu: 5 % x 0.00 = 0.005 %. Max. jaardosis voor werkers in Japan: 20 250 msv/j Extra kans op kanker: 5 % / Sv, dus nu: 5 % x 0.250 =.25 %. 6