Důsledky těžkých havárií v JE Temelín: jsou plány ochrany pro případ katastrofy dostačující? Bernd Franke Souhrnné stanovisko za spolkovou zemi Horní Rakousko 4. května 2001 ifeu-institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH Wilckensstr. 3, 69120 Heidelberg, Germany Tel: +49-6221-47670, Fax: +49-6221-476719, Internet: http://www.ifeu.de
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 1 1 Výpočet důsledků havárií s roztavením aktivní zóny Stejně jako ve všech jiných jaderných elektrárnách nelze ani v případě JE Temelín vyloučit těžké havárie. Důsledky jsou funkcí těchto parametrů: množství uvolněných radioaktivních substancí termického vznosu oblaku škodlivých látek povětrnostních podmínek osídlení ochranných opatření a protiopatření (evakuace, přesídlení, dekontaminace, zničení potravin) vztahu dávka účinek u sledovaných kategorií škod Jak je uvedeno ve schématu č.1, výpočet následků těžkých havárií je možný pouze tehdy, bude-li zohledněna celá řada předpokladů vztahujících se ke komplexnímu výběru parametrů. Obr.1 Model následků havárie 1 (GRS, 1981) Jako následky těžkých havárií je možno v první řadě označit přímé vlivy na lidské zdraví: smrt v důsledku akutní nemoci z ozáření (deterministická radiační poškození) akutní nemoc z ozáření bez následku úmrtí smrt v důsledku leukémie a rakoviny na základě latentních radiačních poškození leukémie a rakovina na základě latentních radiačních poškození bez následku úmrtí jiné účinky (deformace, genetické poškození, imunosuprese) Na základě předložených studií se může počet případů úmrtí v důsledku akutní nemoci z ozáření pohybovat v řádové veličině 10.000 a více v závislosti na hustotě obyvatelstva a povětrnostní situaci. Úmrtí v důsledku leukémie a rakoviny na základě latentních radiačních poškození mohou dosáhnout počtu 100.000 a více. 1 Gesellschaft für Reaktorsicherheit, Deutsche Risikostudie Kernkraftwerke, Fachband 8: Unfallfolgenrechnung und Risikoergebnisse, Verlag TÜV Rheinland, Köln 1981
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 2 2 Hodnocení plánovaných zón k provedení protiopatření v případě těžkých havárií s roztavením aktivní zóny v Temelíně Počet akutních a pozdních případů úmrtí závisí na rychlosti zahájených protiopatření. Proto má adekvátní plán protiopatření v případě těžké havárie velký význam. Nelze však přitom zapomínat, že ochranná opatření v případě katastrofy mohou následky těžkých havárií pouze v jistých mezích zmírnit; v každém případě je však nutno se obávat dlouhodobých následků. Pro JE Temelín byly podle zadání Mezinárodní agentury pro atomovou energii IAEA 2 rozlišeny tři plánované zóny havárie (PAZ = precautionary action zone, UPZ = urgent protective action zone und LPZ = long term protective action planning zone). Pro zónu PAZ byl stanoven rádius 5 km a pro zónu UPZ rádius 13 km. Definice zón podle IAEA-TECDOC- 953 je v souhrnné podobě obsažena v tabulce 1. Zdůvodnění zvolených vzdáleností je uvedeno v oficiálním dokumentu české strany 3 uveřejněném před nedávnou dobou. Tabulka 1 Protective Action Planning Zones Zóna Precautionary action zone (PAZ) Urgent protective action zone (UPZ) Long term protective action planning zone (LPZ) Definice v IAEA TECDOC-953 Plán ochrany v případě katastrofy pro celou zónu obsahuje ca. 90% deterministických radiačních poškození při průměrném počasí IAEA-TECDOC-953: 3-5 km JE Temelín: rádius 5 km Plán ochrany v případě katastrofy pro dílčí oblasti (setrvání v domech, preventivní podávání tabletek jódu ke snížení zátěže štítné žlázy) obsahuje ca. 99% deterministických radiačních poškození při průměrném počasí IAEA-TECDOC-953: 10-25 km JE Temelín: rádius 3 km Plán preventivních opatření k redukci dlouhodobých zátěží (přesídlení, omezení konzumace, omezení v zemědělství) obsahuje ca. 99% radiační expozice IAEA-TECDOC-953: 50-100 km JE Temelín:? Jako intervenční hodnoty byly v dokumentu stanoveny: Setrvání v domech: 5 msv až 50 msv Evakuace: 50 msv až 500 msv Omezení konzumace: 5 msv až 50 msv Přesídlení: 50 msv až 500 msv Přitom česká strana vychází z dolní hranice intervenčních hodnot. Rozhodující význam má v plánu ochrany pro případ katastrofy období, pro něž se vypočítá dávka, které je nutno se vyhnout. V předloženém dokumentu se vychází z integrační doby 2 popř. 7 dnů. Přitom není podáno jasné zdůvodnění, proč byla zvolena pouze tato dvě integrační období. Evakuaci je možno jistě stanovit na dobu prvních dvou dnů po havárii, pro plánování opatření spojených s přesídlením jsou relevantní také radiační expozice i po uplynutí více než 7 dnů po havárii. Maximální vzdálenost, do níž lze podle oficiálních ů očekávat efektivní radiační zátěž ve výši 5 msv, 10 msv, 50 msv, 100 msv popř. 500 msv, je možno na základě výpočtů odvodit 2 IAEA-TECDOC-953, Method for the development of emergency response preparedness for nuclear or radiological accidents, Vienna, 1997 3 Principles and Methods of Emergency Planning and Response at NPP Including Assessment of Beyond Design and Severe Accident Consequences, presented during the workshop organized by SUJB, 4 April 2001, Prague
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 3 pro dvě povětrnostní situace, které jsou uvedeny v tabulce 2. Přitom se jedná o exemplární výběr scénářů s maximálními následky. Tabulka 2 Výsledky oficiálních výpočtů následků havárie pro maximální scénáře (v závorce jsou uvedeny scénáře havárií, z nichž se vycházelo) Povětrnostní situace a období radiační zátěže Třída stability D, rychlost větru 5 m/s radiační dávka déle než 2 dny Třída stability D, rychlost větru 5 m/s radiační dávka déle než 7 dnů Třída stability F, rychlost větru 2 m/s radiační dávka déle než 2 dny Třída stability F, rychlost větru 2 m/s radiační dávka déle než 7 dnů 5 msv 10 msv 50 msv 100 msv 500 msv 15 km >40 km (ST_V) 10 km >40 km (ST_V) 4 km 5 km 3 km -- 5 km 3 km 2 km 2 km Tyto výsledky interpretují autoři dokumentu jako doklad toho, že zóny plánu PAZ (5km) a UPZ (13 km) mohou být pro JE Temelín hodnoceny jako dostatečně konzervativní. Přitom již sám výsledek >40 km je v rozporu se zvolenými zónami plánu; v českém dokumentu jsou uvedeny ještě další e, které přesahují horizont 13 km. Přesnější analýza dat tvořících základ však není možná. Oba posuzované scénáře s největšími důsledky (ST 1 a ST_V) nejsou popsány ve vztahu k jejich radionuklidovému inventáři. Stejně tak chybí e k předpokládanému časovému průběhu havárie a k současně uvolňované tepelné energii. Absence těchto ů je fundamentálním nedostatkem předloženého materiálu. Bez detailní dokumentace přijatých premis není možná fundovaná diskuse o stanovení plánovaných zón PAZ (5km) a UPZ (13 km) pro JE Temelín. Dále není omezení výpočtů na dvě povětrnostní situace a dvě integrační doby věcně zdůvodněno. Pro obsáhlé hodnocení učiněných preventivních opatření je nutné zohlednit celou šíři scénářů havárie, v plném rozsahu provést hodnocení možných povětrnostních situací a vypočítat potenciální zátěže pro spektrum možných protiopatření (a tímto pro různé doby expozice). Dále chybí výpočet zátěže štítné žlázy izotopy jódu. Tento může za určitých okolností dát nejspíše podnět k preventivním opatřením (snížení inkorporace radioaktivního jódu působením stabilního jódu). Pro první hodnocení tvrzení, že plánované zóny PAZ (5km) a UPZ (13 km) pro JE Temelín byly hodnoceny dostatečně konzervativně, bylo tudíž třeba sáhnout k jiným veřejně přístupným pramenům. Opíráme se o stejný zdroj jako Umweltbundesamt Wien v hodnocení UVE-II Temelín z listopadu roku 2000 4, založeném na výsledcích rizikové analýzy reaktoru Kozloduj-5, kterou zpracovala bulharská akademie věd. Přehled sledovaných ukazatelů scénářů havárie je uveden v tabulce 3. 4 Teil-UVE II Temelin im Rahmen der Tschechischen Umweltverträglichkeitsprüfung gemäß Gesetz Nr. 244/1992 Atomkraftwerk Temelin, Bauänderungen Bericht an die österreichische Bundesregierung; Umweltbundesamt, Wien, November 2000 (www.ubavie.gv.at), Abschnitt 4, Kap. 10 (s. 70ff)
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 4 Tabulka 3 Parametry uvolňování látek při těžkých haváriích s roztavením aktivní zóny v reaktorech WWER-1000 5 Scénář 1 exploze páry Doba mezi odstavením a uvolňováním látek, hod. Doba uvolňování, hod. Uvolněná 2 selhání chlazení, sprchového systému kontejnmentu, odvodu tepla 3 selhání odvodu tepla při výpadku přetlaku kontejnmentu 4 ztráta chladiva s částečným kontajnmentem 5 ztráta chladiva s bypasem NUREG-1150 2,5 2,5 5 2 2 0,5 0,5 1,5 3 1 5 49 1,8 0,03 0 energie, MW Podíl uvolněných substancí Xe, Kr 90% 90% 80% 60% 100% I 70% 70% 20% 9% 10% Cs, Rb 40% 50% 20% 0% 10% Te, Sb 40% 30% 30% 3% 10% Sr, Ba 5% 6% 2% 0,5% 1% Mo, Ru 40% 2% 3% 0,3% 1% La, Ce 0,3% 0,4% 0,3% 0,04% 1% Poznámka: Úplná dokumentace předpokladů, na nichž jsou vybudovány scénáře, není k dispozici. 3 Následky těžkých havárií Výpočet následků se zakládá na relativně nejpravděpodobnějším scénáři havárie 5. Jak ukazují hodnoty v tabulce 3, nepředpokládá se tímto maximální uvolnění radioaktivních látek (např. 10% uvolněného Cs-137 oproti 50% v scénáři 2). Na základě programu Hotspot98 6 byla vypočítána rezultující depozice hlavního nuklidu Cs-137. Exemplární charakter mají výsledky rychlosti depozice 1 cm/s a výšky vrstvy mísení 1000 m, zobrazené v grafu 2 až 4. Přitom se měnila rychlost větru: 1 m/s (graf 2), 2 m/s (graf 3), 5 m/s (graf 5). Ukazuje se, že při všech rychlostech větru mohou půdní koncentrace Cs-137 ještě ve vzdálenosti 100 km překračovat 1000 kbq/m 2. K hodnocení radiační expozice s tím spojené mohou sloužit hodnoty v tabulce 4. Při půdní depozici Cs-137 v hodnotě 1000 kbq/m 2 překračuje externí radiační zátěž 2. až 60. den po havárii referenční hodnotu dávky 50 msv; opatření související s přesídlením jsou nezbytná. 5 Iordanov I.D., Risk Analysis for the Kozloduy Nuclear Power Plant (Unit 5) in Probabilistic Safety Assessment and Management 96 ESREL 96 PSAM III, June 24-28 1996, Crete, Volume 3 6 Hotspot 98 Health Physics Code, Lawrence Livermore National Laboratory, 2000.
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 5 Tabulka 4 Externí radiační zátěž jako následek havárie s roztavením aktivní zóny (scénář 5) Referenční dávka Referenční dávka v důsledku terestrického záření 2.až 7. den po havárii je překročena při: Referenční dávka v důsledku terestrického záření 2.až 60. den po havárii je překročena při: 5 msv 300 kbq/m 2 Cs-137 100 kbq/m 2 Cs-137 10 msv 600 kbq/m 2 Cs-137 200 kbq/m 2 Cs-137 50 msv 3000 kbq/m 2 Cs-137 1000 kbq/m 2 Cs-137 Obr. 2: Půdní depozice Cs-137 v kbq/m 2 po těžké havárii s roztavením aktivní zóny (scénář 5) v závislosti na vzdálenosti a třídách šíření A bis F; efektivní výška uvolňování 50 m, rychlost větru 1 m/s; výška vrstvy mísení 1000 m Obr. 3: Půdní depozice Cs-137 v kbq/m 2 po těžké havárii s roztavením aktivní zóny (scénář 5) v závislosti na vzdálenosti a třídách šíření A bis F; efektivní výška uvolňování 50 m, rychlost větru 2 m/s; výška vrstvy mísení 1000 m
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 6 Obr. 4: Půdní depozice Cs-137 v kbq/m 2 po těžké havárii s roztavením aktivní zóny (scénář 5) v závislosti na vzdálenosti a třídách šíření A bis F; efektivní výška uvolňování 50 m, rychlost větru 5 m/s; výška vrstvy mísení 1000 m Komplexnější výpočty šíření na základě dokumentovaných povětrnostních situací ukazují, že depozice Cs-137 v Rakousku může přesáhnout 12.000 kbq/m 2, zvláště při vymývání dešťovými srážkami. Toto je znázorněno na příkladu v obr. 5.. Obr. 5 Následky těžné havárie s roztavením aktivní zóny se selháním přetlaku; (scénář 3); scénář povětrnostní situace dne 3. března 1995, 20:00 hod.; vypočítaná depozice Cs-137 v kbq/m 2 (podle UVE-II, srov. pozn. 4)
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 7 Výsledky ukazují, že při těžkých haváriích s roztavením aktivní zóny se půdní kontaminace Cs-137 vyšší než 1000 kbq/m 2 mohou vyskytovat ještě ve vzdálenosti více než 100 km. Ve více než 50% případů by se kontaminovaná vzdušná hmota dostala do Rakouska. Protože při 1000 kbq/m 2 kontaminace Cs-137 jako hlavním nuklidem činí dávka kumulovaná více než 60 dnů přes 50 msv, čímž je jednoznačně překročena horní hranice kritéria pro zahájení protiopatření, je třeba tuto okolnost zohlednit v plánu ochrany v případě katastrofy. V oblastech s více než 1500 kbq/m 2 došlo v roce 1986 v Bělorusku po havárii v Černobylu k přesídlení obyvatelstva. Maximální kontaminace postižených atolů Marshallových ostrovů, kde USA prováděly atomové testy, je výrazně nižší než 1000 kbq/m 2. 7 Osídlení nejvíce postižených oblastí Marshallových ostrovů se neplánuje. 4 Závěr Na základě aktuálního stavu poznatků je možno učinit souhrnným způsobem tato zjištění související s hodnocením následků těžkých havárií v JE a plánů ochrany v případě katastrofy: (a) Dokumentace oficiální české strany je nedostačující, pokud se týká hodnocení následků těžkých havárií v JE. Chybí transparentní nástin učiněných předpokladů a doložitelná dokumentace výsledků. Předložené výsledky jsou nekompletní. (b) Při zkoumání vlivů na životní prostředí nejsou zohledněny následky těžkých havárií; toto je třeba proto odmítnout jako neúplné. (c) Těžké havárie s roztavením aktivní zóny mají s velkou pravděpodobností za následek půdní kontaminaci Cs-137 v hodnotě vyšší než 1000 kbq/m 2 i ve vzdálenosti přesahující 100 km. Tudíž je třeba plánovat protiopatření také pro vzdálenosti větší než 13 km od lokality elektrárny. Omezení plánované zóny havárie na 13 km je zcela nedostatečné. (d) Dostačující zdůvodnění zvolených kritérií zásahu chybí stejně jako doložení možnosti jejich operacionalizace. (e) Detailní hodnocení následků těžkých havárií je pro další plánování nutné. 7 Simon S.L. and Graham J.C., Radiological Monitoring of the Marshall Islands, Health Physics 73(1):66-85; 1997
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 8 Freisetzungskategorien Modell für die atmosphärische Ausbreitung und Ablagerung Dosismodell Modell für die gesundheitlichen Schäden Ergebnisse Unfall-Freisetzungs-Daten Luft- und Bodenkonzentrationen Erwartungsdosen Gesundheitliche Schäden Häufigkeitsverteilung für Schäden etc. Häufigkeit Wetterdaten Potentielle Dosen Dosis-Wirkungs-Beziehungen Dosis-Risiko-Beziehungen Wahrscheinlichkeit Dosisfaktoren Gebiete für Schutz- und Gegenmaßnahmen kategorie uvolňování model atmosférického šíření a ukládání model dávek model poškození zdraví výsledky data o uvolňovaných látkách při haváriích koncentrace v ovzduší a půdě očekávané dávky poškození zdraví rozložení četnosti škod atd. četnost povětrnostní e potenciální dávky vztahy dávky a účinku vztahy dávky a rizika pravděpodobnost faktory dávek oblasti ochranných opatření a protiopatření Zeitabhängige Schutz- und Gegenmaßnahmen časově závislá ochranná opatření a protiopatření Bevölkerungsdaten Kriterien für Schutz- und Gegenmaßnahmen Parameter für Schutz- und Gegenmaßnahmen demografická data kritéria ochranných opatření a protiopatření parametry ochranných opatření a protiopatření
Konsequenzen schwerer Unfälle im Atomkraftwerk Temelin: 9 Wahrscheinlichkeit Schutz- und Gegenmaßnahmen-Modell pravděpodobnost model ochranných opatření a protiopatření