Allgemeine Verwaltungsvorschrift zu § 45 Strahlenschutzverordnung: Ermittlung der Strahlenexposition durch die Ableitung radioaktiver Stoffe aus kerntechnischen Anlagen oder Einrichtungen

Allgemeine Verwaltungsvorschrift zu § 45 Strahlenschutzverordnung:

Ermittlung der Strahlenexposition durch die Ableitung radioaktiver Stoffe aus kerntechnischen Anlagen oder Einrichtungen

Vom 21. Februar 1990^*)

Aufgrund des § 45 Abs. 2 der Strahlenschutzverordnung vom 13. Oktober 1976 in der Fassung der Bekanntmachung vom 30. Juni 1989 (BGBl. I S. 1321, 1926) erläßt die Bundesregierung folgende Allgemeine Verwaltungsvorschrift:

Inhaltsübersicht

1

Anwendungsbereich

Diese Allgemeine Verwaltungsvorschrift gilt für die Ermittlung der Strahlenexposition nach § 45 Abs. 2 der Strahlenschutzverordnung. Die Ergebnisse dienen der Feststellung im Genehmigungsverfahren, ob der Strahlenschutzverantwortliche die technische Auslegung und den Betrieb seiner Anlagen oder Einrichtungen so geplant hat, daß die durch Ableitung radioaktiver Stoffe mit Luft oder mit Wasser bedingte Strahlenexposition die Dosisgrenzwerte des § 45 Abs. 1 der Strahlenschutzverordnung nicht überschreitet.

2 Ziele und Grundsätze zur Ermittlung der Strahlenexposition

2.1

Ziel dieser Allgemeinen Verwaltungsvorschrift ist es, die Modelle und Parameter zur Berechnung der Strahlenexposition so festzulegen, daß bei deren Anwendung die zu erwartende Strahlenexposition des Menschen nicht unterschätzt wird.

2.2

Die Strahlenexposition ist für eine Referenzperson an den ungünstigsten Einwirkungsstellen zu ermitteln. Die ungünstigsten Einwirkungsstellen sind die Stellen in der Umgebung einer Anlage oder Einrichtung, bei denen aufgrund der Verteilung der angeleiteten radioaktiven Stoffe in der Umwelt unter Berücksichtigung realer Nutzungsmöglichkeiten^*) durch Aufenthalt oder durch Verzehr dort erzeugter Lebensmittel die höchste Strahlenexposition der Referenzperson zu erwarten ist. Für die Ermittlung der Strahlenexposition durch Ableitung radioaktiver Stoffe mit Wasser sind der Nahbereich (Anlagerungszeit an Schwebstoffe ≤ 10 Stunden) und der Fernbereich (Anlagerungszeit an Schwebstoffe > 5 Tage) zu betrachten.

Bei kleinen Vorflutern ist zusätzlich der Mündungsbereich in den größeren Vorfluter zu betrachten. Falls dieser Bereich nicht zum Nah- oder Fernbereich gezählt werden kann, ist die Zeitabhängigkeit der Anlagerung an Schwebstoffe zu berücksichtigen.

2.3

Für die Referenzperson ist die Strahlenexposition als Körperdosis im Kalenderjahr (Jahresdosis) zu berechnen.^**)

2.4

Die Jahresdosis ist als Summe der Dosen durch äußere und innere Strahlenexposition aufgrund radioaktiver Ableitungen mit der Abluft oder dem Abwasser unter Berücksichtigung der Beiträge nach § 45, Abs. 3 StrlSchV zu berechnen.

Bei der Ermittlung der Vorbelastung gemäß § 45 Abs.3 StrlSchV ist von den durch Genehmigung festgesetzten höchstzulässigen Emissionen auszugehen. Soweit die Emissionen einer Anlage oder Einrichtung nicht durch Genehmigung festgesetzt worden sind, sind bei der Ermittlung der Vorbelastung Erfahrungswerte zugrunde zu legen. Sind solche nicht vorhanden, sind die Erfahrungswerte anderer in Betrieb befindlicher Anlagen oder Einrichtungen zugrunde zu legen, die hinsichtlich der technischen Auslegung, Funktion und Betriebsweise als gleichwertig zu beurteilen sind.

Bei äußerer Strahlenexposition ist die Dosis für das Bezugsjahr, bei innerer Strahlenexposition für Erwachsene die 50-Jahre-Folgedosis, für Kleinkinder die 70-Jahre-Folgedosis aufgrund der Inkorporation im Bezugsjahr zu berechnen. Bei Expositionspfaden, die mit einer Anreicherung in der Umwelt verbunden sind, ist eine 50jähnge Akkumulationszeit vor dem Bezugsjahr zu berücksichtigen.

2.5

Die nachstehend aufgeführten in Anlage XI Abschnitt I StrlSchV festgelegten Expositionspfade sind in der Regel in die Berechnung einzubeziehen. Nach Anlage XI Abschnitt I gilt: "Expositionspfade bleiben unberücksichtigt oder zusätzliche Expositionspfade sind zu berücksichtigen, wenn dies auf Grund der örtlichen Besonderheiten des Standortes oder auf Grund der Art der Anlage oder Einrichtung begründet ist."

3 Strahlenexposition bei der Ableitung mit Luft

3.1

Expositionspfade und ungünstigste Einwirkungsstellen

Bei der Ableitung radioaktiver Stoffe mit der Abluft sind folgende Expositionspfade zu berücksichtigen:

Zur Ermittlung der äußeren Strahlenexposition:

1.

Exposition durch Betastrahlung innerhalb der Abluftfahne (Betasubmersion)

2.

Exposition durch Gammastrahlung aus der Abluftfahne (Gammasubmersion)

3.

Exposition durch Gammastrahlung der am Boden abgelagerten radioaktiven Stoffe (Bodenstrahlung)

Zur Ermittlung der inneren Strahlenexposition:

4.

Exposition durch Radionuklide, die mit der Atemluft inhaliert werden (Inhalation)

5.

Exposition durch Radionuklide, die durch den Verzehr von Lebensmitteln inkorporiert werden (Ingestion)

–

Luft - Pflanze

–

Luft - Futterpflanze - Kuh - Milch

–

Luft - Futterpflanze - Tier - Fleisch.

Bei der Berechnung der Strahlenexposition ist wie folgt zu verfahren:

Unter Berücksichtigung realer Nutzungsmöglichkeiten sind die Stellen zugrunde zu legen, an denen sich die höchste effektive Dosis oder die höchsten Teilkörperdosen ergeben. Dabei ist jeweils für die Dosis aus äußerer Strahlenexposition und Inhalation die Stelle auszuwählen, an der die Summe dieser beiden Dosen am höchsten ist. Zusätzlich sind die Ingestionsdosen zu berücksichtigen, die sich unter Zugrundelegung der Ernährungsgewohnheiten der Anlage XI Tabelle II 1 StrlSchV durch den Verzehr von solchen Lebensmitteln ergeben, die zu den höchsten Teilkörperdosen oder zur höchsten effektiven Dosis führen.

3.2

Berechnung der äußeren Strahlenexposition

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch äußere Strahlenexposition durch das Radionuklid r ergibt sich aus der Summe der Jahresdosen durch Gammasubmersion und Bodenstrahlung und im Falle der Haut zusätzlich durch Betasubmersion.

Für alle Organe oder Gewebe T ist:

H_T,a,r = H_T,ß,r + H_T,γ,r + H_T,b,r_ (3.1)

Hierin bedeuten:

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch äußere Strahlenexposition bei der Ableitung radioaktiver Stoffe mit Luft ergibt sich zu:

Die Berechnung der Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch äußere Strahlenexposition bei der Ableitung radioaktiver Stoffe mit Luft durch das Radionuklid r ist in der folgenden Weise durchzuführen.

3.2.1

Strahlenexposition durch Betastrahlung innerhalb der Abluftfahne (Betasubmersion)

Die Strahlenexposition durch Betasubmersion ist der Aktivitätskonzentration des Radionuklids r in der Luft am betrachteten Ort direkt proportional:

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Bilden sich während des Transports in der Atmosphäre Tochternuklide, so ist bei der Berechnung der Dosis der Dosisleistungsfaktor des primären Radionuklides mit Berücksichtigung der Tochternuklide anzuwenden.

3.2.2

Strahlenexposition durch Gammastrahlung aus der Abluftfahne (Gammasubmersion)

Bei der Berechnung der Strahlenexposition durch Gammastrahlen sind wegen der großen Reichweite der Gamma-Quanten die Beiträge aus der gesamten Abluftfahne zu berücksichtigen. Es ist über alle Volumenelemente der Abluftfahne unter Berücksichtigung der Absorption und Streuung der Gamma-Quanten durch Luft, Erdboden und im Menschen zu integrieren. Beim Zerfall der Radionuklide werden Gamma-Quanten verschiedener Energie emittiert. Der Dosisberechnung sind zwei Energiegruppen, unterhalb und oberhalb von 0,2 MeV, zugrunde zu legen. Damit ergibt sich:

Es ist zulässig, die Ausbreitungsfaktoren für die Gamma-Energien unter 0,2 MeV durch den Ausbreitungsfaktor für 0,1 MeV und für die höheren Gamma-Energien durch den Ausbreitungsfaktor für 1 MeV zu beschreiben.

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

mit

E_i= Gamma-Energie in MeV

Y_i= pro Zerfall emittierte Gamma-Quanten der Energie E_i

Folgende Vereinfachung für die Ausbreitungsfaktoren für Gammasubmersion ist zulässig:

Damit vereinfacht sich die Gleichung zur Berechnung der Jahresdosis zu

(3.5)

Bilden sich während des Transports in der Atmosphäre Tochternuklide, so ist bei der Berechnung der Dosis der Dosisleistungsfaktor des primären Radionuklids mit Berücksichtigung der Tochternuklide anzuwenden.

3.2.3

Strahlenexposition durch Gammastrahlung der am Boden abgelagerten radioaktiven Stoffe (Bodenstrahlung)

Wie bei der Strahlenexposition durch Gammasubmersion können Gammastrahlen, die von am Boden abgelagerten Radionukliden ausgesandt werden, aus einem Umkreis von bis zu einigen hundert Metern zur äußeren Strahlenexposition beitragen. In diesem Umkreis ist von der gleichen abgelagerten Aktivität wie am betrachteten Ort auszugehen. Die Jahresdosis errechnet sich nach

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Bilden sich während der Betriebsphase der Anlage nach der Ablagerung radioaktiver Stoffe auf dem Boden Tochternuklide, so ist bei der Berechnung der Dosis der Dosisleistungsfaktor des primären Radionuklids mit Berücksichtigung der Tochternuklide anzuwenden.

3.3

Berechnung der inneren Strahlenexposition

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch innere Strahlenexposition bei der Ableitung radioaktiver Stoffe mit Luft durch das Radionuklid r ergibt sich aus der Summe der Jahresdosis durch Inhalation und der Jahresdosis durch Ingestion.

Es ist:

H_T,i,r = H_T,h,r + H_T,g,r_(3.7)

Hierin bedeuten:

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch innere Strahlenexposition bei der Ableitung radioaktiver Stoffe mit Luft ergibt sich zu

(3.8)

Die Berechnung der Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch das Radionuklid r ist in der folgenden Weise durchzuführen:

3.3.1

Strahlenexposition durch Aufnahme radioaktiver Stoffe mit der Atemluft (Inhalation)

Die Strahlenexposition durch Inhalation des Radionuklids r ist proportional der am betrachteten Ort inhalierten Aktivität. Die Jahresdosis ist:

(3.9)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier.

Tochternuklide, die während der Transportzeit von der Quelle bis zum Aufenthaltsort der Referenzperson gebildet werden, können bei der Berechnung der Jahresdosen durch Inhalation unberücksichtigt bleiben.

3.3.2

Strahlenexposition durch Aufnahme radioaktiver Stoffe beim Verzehr von Lebensmitteln (Ingestion)

Die Strahlenexposition durch Ingestion ergibt sich durch die mit Lebensmitteln aufgenommene Aktivität.

Für die Annahmen über die Ernährungsgewohnheiten gilt Anhang 5 .

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T (ohne Berücksichtigung von Dekontaminationseffekten bei der lebensmitteltechnologischen und haushaltsmäßigen Zubereitung) ist:

(3.10)

Hierin bedeuten:

Für alle Radionuklide außer Tritium (H 3) und Kohlenstoff 14 (C 14) ist die spezifische Aktivität in und auf den Pflanzen nach Formel (3.11) zu berechnen:

(3.11)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Zur Berücksichtigung der Strahlenexposition durch radioaktive Tochternuklide wird auf den Anhang 15 verwiesen. Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T nach dem 50. Jahr ergibt sich aus der Summe der Jahresdosis des primären Radionuklids und den Jahresdosen der Tochternuklide.

Bei der Berechnung der spezifischen Aktivität von H 3 in den Pflanzen ist die Wasseraufnahme aus der Luftfeuchte (einschließlich Kondensation) und den Niederschlägen zu berücksichtigen. Es wird bei der Aufnahme von Tritium in Form von tritiiertem Wasser angenommen, daß es in die Pflanzen, bezogen auf den natürlichen Wasserstoff, in dem Verhältnis aufgenommen wird, wie es in der Luft oder in der Bodenfeuchte vorliegt. Die spezifische Aktivität

von H 3 in der Pflanze ist nach der folgenden Formel zu berechnen:

(3.12)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Die Aufnahme von C 14 in die Pflanzen erfolgt bezogen auf den natürlichen Kohlenstoff in dem gleichen Verhältnis, wie es in der Luft am betrachteten Ort vorliegt. Die spezifische Aktivität in den Pflanzen ist zu berechnen nach:

(3.13)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier.

Die spezifische Aktivität des Radionuklids r in der Milch ist zu berechnen nach:

(3.14)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Die spezifische Aktivität des Radionuklids r im Futter ist, falls dieses gelagerte Futter von der Weide stammt, zu berechnen nach:

(3.15)

Hierin bedeuten:

Die spezifische Aktivität des Fleisches ist zu berechnen nach:

(3.16)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

4 Ausbreitung radioaktiver Stoffe und Umgebungskontamination

4.1

Ausbreitung radioaktiver Stoffe in der Atmosphäre

Nach Anlage XI Abschnitt III Nr. 3 Satz 1 StrlSchV ist der Ausbreitungsrechnung das Gauß-Modell zugrunde zu legen.

4.1.1

Grundgleichung

Bei der Berechnung der Aktivitätskonzentration in der Luft wird die Abluftfahne durch eine zweidimensionale Gauß-Verteilung beschrieben. Dabei wird die Abluftfahne am Boden vollständig reflektiert.

Die Konzentration C am Ort (x,y,z) ergibt sich zu

(4.1)

Hierin bedeuten.

In den Gleichungen (4.1), (4.2), (4.4), (4.12), (4.13), (4.14) und (4.15) ist die Abnahme der Aktivität in der Abluftfahne durch radioaktiven Zerfall, Fallout und Washout während der Transportzelt nicht berücksichtigt Eine Berücksichtigung dieser Effekte ist nach der Berechnungsvorschrift in Kapitel 4.2.3 zulässig.

4.1.2

Kurzzeitausbreitungsfaktor

Bei kurzzeitiger Emission ist die Annahme konstanter meteorologischer Bedingungen zulässig; die bodennahe (z = 0) Konzentrationsverteilung (x,y) im Lee der Quelle ist wie folgt zu berechnen:

(4.2)

Der Kurzzeitausbreitungsfaktor (x,y) ist wie folgt definiert:

(4.3)

4.1.3

Langzeitausbreitungsfaktor

Bei Emission mit konstanter Quellstärke ergibt sich im Sektor i die Konzentrationsverteilung (τ = G für das gesamte Jahr und τ = S für das Sommerhalbjahr vom 1. Mai bis 31. Oktober) durch Summierung der Beiträge aus den 6 Diffusionskategorien j und den M Windgeschwindigkeitsstufen m. Die Variation der Windrichtung innerhalb des Sektors wird durch eine azimutale Mittelung der Konzentrationsbeiträge berücksichtigt.

Analog zum Kurzzeitausbreitungsfaktor (x,y) ist der Langzeitausbreitungsfaktor (x) folgendermaßen definiert:

(4.4)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

4.1.4

Vereinfachte Ermittlung des Langzeitausbreitungsfaktors

Ist die Berechnung des Langzeitausbreitungsfaktors für das gesamte Jahr bzw. für das Sommerhalbjahr in den 12 Windrichtungssektoren nach Gleichung (4.4) nicht möglich, ist ein vereinfachtes Verfahren zur Ermittlung des

Langzeitausbreitungsfaktors in den einzelnen Sektoren zulässig auf der Grundlage der Häufigkeiten in den einzelnen Sektoren.

Der Langzeitausbreitungsfaktor im Sektor i ergibt sich aus Gleichung (4.5) zu

(4.5)

4.2

Ablagerung radioaktiver Stoffe

4.2.1

Trockene Ablagerung (Fallout)

4.2.1.1

Standortspezifisches Verfahren

Die durch trockene Ablagerung entstehende Bodenkontaminationsrate _F in Bq · m^-2 s^-1 ist proportional der Konzentration der bodennahen Luft. Proportionalitätsfaktor ist die Ablagerungsgeschwindigkeit v_g:

_F (x,y) = v_g C (x,y,0)_(4.6)

Die Bodenkontamination _F in Bq · m^-2, verursacht durch eine Kurzzeit-Emission der Aktivität A in Bq, ist mit Gleichung (4.7) zu berechnen:

(4.7)

Die Bodenkontamination für das gesamte Jahr, verursacht durch eine kontinuierlich emittierte Aktivität A für den Sektor i, wird durch Gleichung (4.8) beschrieben:

(4.8)

Entsprechend Gleichung (4.3) wird der Kurzzeitfalloutfaktor in m^-2

(4.9)

sowie gemäß Gleichung (4.4) für den Sektor i der Langzeitfalloutfaktor für das gesamte Jahr (τ = G) bzw. für das Sommerhalbjahr (τ = S) in m^-2

(4.10)

definiert. Werte für v_g sind dem Anhang 7 Tab. 3 zu entnehmen.

4.2.1.2

Vereinfachtes Verfahren

Es ist zulässig, den Langzeitfalloutfaktor für das gesamte Jahr für eine vereinfachte Berechnung (vgl. Kapitel 4.1.4) aus den Kurven in Anhang 8 , Abb. 1 durch Multiplikation mit der Windrichtungshäufigkeit und der Ablagerungsgeschwindigkeit zu bestimmen; beim Langzeitfalloutfaktor für das Sommerhalbjahr ist der Wert aus den Kurven in Anhang 8 , Abb. 1 mit dem Faktor 2 zu multiplizieren.

4.2.2

Ablagerung durch Niederschlag (Washout)

4.2.2.1

Standortspezifisches Verfahren

Die Bodenkontaminationsrate durch Niederschlag _W in Bq · m^-2 · s^-1 ist proportional der über die z-Koordinate integrierten Konzentrationsverteilung (Gleichung 4.1). Der Proportionalitätsfaktor ist der Washoutkoeffizient Λ in s^-1.

Es ist

(4.11)

Hierin bedeuten:

Die Bodenkontaminationsrate durch Niederschlag berechnet sich aus:

(4.12)

Die Bodenkontamination durch Niederschlag _W in Bq · m^-2, verursacht durch eine Kurzzeit-Emission der Aktivität A in Bq, wird durch die Gleichung (4.13) beschrieben:

(4.13)

Der Kurzzeitwashoutfaktor (x,y) lautet analog dem Kurzzeitfalloutfaktor:

(4.14)

Analog ergibt sich die Bodenkontamination (τ = G für das gesamte Jahr und τ = S für das Sommerhalbjahr) durch Washout in Bq · m^-2 nach Gleichung (4.15) und der Langzeitwashoutfaktor in m^-2 nach Gleichung (4.16):

(4.15)

(4.16)

ist die Häufigkeit der Niederschläge, geordnet nach Sektor i, Diffusionskategorie j, Windgeschwindigkeitsstufe m und Niederschlagsintensitätsstufe k im gesamten Jahr (τ = G) bzw. im Sommerhalbjahr (τ = S). Die 4-parametrige Ausbreitungsstatistik ist so zu normieren, daß

4.2.2.2

Vereinfachtes Verfahren

Wenn eine 4-parametrige Ausbreitungsstatistik nicht vorliegt, ist es zulässig, den Langzeitwashoutfaktor durch eine Vereinfachung von Gleichung (4.15) zu berechnen. Für die vereinfachte Rechnung ist der Washoutkoeffizient Λ proportional der Niederschlagsintensität I anzunehmen, d. h.

Λ = c · I

Der Proportionalitätsfaktor c ist im Anhang 7 , Tabelle 3 angegeben.

Ferner ist es zulässig, die aktuelle Windgeschwindigkeit u_j,m durch die mittlere jährliche Windgeschwindigkeit im gesamten Jahr bzw. im Sommerhalbjahr in effektiver Emissionshöhe für den Sektor i und neutrale Diffusionskategorien zu ersetzen, so daß dann für den Langzeitwashoutfaktor gilt:

(4.17)

Die Windgeschwindigkeit im Sektor i ist nach folgender Gleichung zu mitteln:

(4.18)

Für die Anwendung muß nur die mit dem Sektor i verbundene Jahresniederschlagshöhe in mm · a^-1 des Standorts bekannt sein.

4.2.3

Abreicherungsfaktoren

Fallout, Washout und radioaktiver Zerfall verhindern die Menge der Aktivität der radioaktiven Stoffe in der Abluftfahne. Es ist zulässig, diese Effekte zu berücksichtigen, wenn auf die Quellstärke folgende nuklidspezifische Abreicherungsfaktoren angewendet werden:

Für Fallout:

(4.19)

Für Washout:

f_R = exp(- Λ ·x/u)_(4.20)

Für radioaktiven Zerfall:

f_Zr = exp (-λ_r · x/u)_(4.21)

Die Gleichung 4.21 ist nicht anzuwenden für die Ermittlung der äußeren Strahlenexposition durch Betasubmersion und Gammasubmersion, wenn die Dosisleistungsfaktoren mit Berücksichtigung der Tochternuklide verwendet werden.

4.3

Ausbreitungsfaktoren für Gammasubmersion

4.3.1

Kurzzeitausbreitungsfaktor

4.3.1.1

Standortspezifisches Verfahren

Der Kurzzeitausbreitungsfaktor für Gammasubmersion _γl,j in s · m^-2 für Einzelemissionen bei der Diffusionskategorie j und für die Gamma-Energie 1 MeV ergibt sich aus:

(4.22)

mit

(4.23)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

(4.24)

Die Beiträge S_v,j,l aus dem Sektor der Ausbreitungsrichtung (v = 0) und aus dem v-ten Nebensektor (v = 1, ..., N/2) ergeben sich aus

(4.25)

mit J als Azimutalwinkel.

Für v > N/2 ist S_v,j,l(r) gegeben durch

S_v,j,l(r) = S_N-v,j,l(r)_(4.26)

Die mit den Ausbreitungsparametern σ_zj aus dem Anhang 7 , Tabelle 1 und der Jülicher Wetterstatistik von 1969 bis 1986 berechneten Langzeitausbreitungsfaktoren für Gammasubmersion (Wert für das gesamte Jahr) für die Hauptwindrichtung sind im Anhang 10 angegeben.

4.3.2.2

Vereinfachtes Verfahren

Zur Berechnung des Langzeitausbreitungsfaktors für Gammasubmersion ist es zulässig, die Werte aus Anhang 10 für die effektiven Emissionshöhen 20, 50, 100, 150 und 200 Meter in Verbindung mit einer langjährigen Ausbreitungsstatistik gemäß Abschnitt 4.5.2 zu benutzen.

4.4

Ungleichmäßige Emissionen

4.4.1

Anwendung von Langzeitausbreitungsfaktoren

a)

Zufällig verteilte Emissionen

Bei ungleichmäßiger Quellstärke dürfen Langzeitausbreitungsfaktoren angewendet werden, wenn folgende Voraussetzungen vorliegen:

1.

Die pro Tag, d. h. in Zeiträumen von je 24 Stunden, emittierte Aktivitätsmenge ist nicht größer als 1/100 der gleichmäßig über das Jahr verteilt angenommenen Jahresemission.³⁾

2.

Die Emissionen nach 1. finden nicht systematisch jeweils zur selben Tageszeit, sondern annähernd gleichmäßig über alle Tageszeiten verteilt statt.

3.

In einem beliebigen Zeitraum eines halben Jahres wird die Hälfte der angenommenen Jahresemission nicht überschritten.

b)

Periodische Emissionen

Bei periodischen Emissionen dürfen die Langzeitausbreitungsfaktoren angewendet werden, wenn folgende Voraussetzungen vorliegen:

1.

Die pro Tag, d. h. in Zeiträumen von je 24 Stunden, emittierte Aktivitätsmenge ist nicht größer als 1/100 der gleichmäßig über das Jahr verteilt angenommenen Jahresemission.³⁾

2.

In einem beliebigen Zeitraum eines halben Jahres wird die Hälfte der angenommenen Jahresemission nicht überschritten.

Die errechneten Teilkörperdosen in der Hauptwindrichtung sind mit dem Faktor 2 zu multiplizieren.

4.4.2

Anwendung von Kurzzeitausbreitungsfaktoren

Ist mit Emissionen zu rechnen, die nicht unter die Fallgruppen von 4.4.1 fallen, so ist wie folgt zu verfahren.

a)

Einstündige Emissionen

Dauert die Emission nicht wesentlich länger als eine Stunde, dann sind auf diese Einzelemission die Kurzzeitausbreitungsfaktoren anzuwenden.

b)

Mehrstündige Emissionen

Erstrecken sich Einzelemissionen über Zeiträume von mehr als 3 h, dann sind die mit Hilfe des Kurzzeitausbreitungsfaktors errechneten Jahresdosen mit den folgenden Faktoren zu multiplizieren.

Können mehrere Einzelemissionen bei gleicher Windrichtung und Ausbreitungskategorie stattfinden, so sind die daraus resultierenden Jahresdosen zu überlagern.

4.5

Meteorologische Daten

4.5.1

Ausbreitungsparameter y und z

Die Ausbreitungsparameter sind als Potenzfunktionen der Quelldistanz darzustellen:

Die Koeffizienten und Exponenten P_y, q_y, p_z und q_z sind im Anhang 7 , Tabelle 1 für verschiedene effektive Emissionshöhen angegeben.

Ist die Ausbreitung im Lee der Quelle durch Gebäude gestört, sind die Ausbreitungsparameter nach Kapitel 4.6.2 zu bestimmen.

4.5.2

Ausbreitungsstatistik

Zur Durchführung der Ausbreitungsrechnung ist eine 4-parametrige mindestens 5-jährige Ausbreitungsstatistik zu verwenden. Die Ausbreitungsstatistiken sind nach der KTA-Regel 1508⁴⁾, nach dem Verfahren des Deutschen Wetterdienstes oder einem vergleichbaren Verfahren zu bestimmen.

Liegt für den Standort eine 4-parametrige langjährige Ausbreitungsstatistik vor, welche die Häufigkeit der einzelnen Wettersituationen, geordnet nach Windrichtungsgeschwindigkeit, Niederschlagsintensität und Diffusionskategorie enthält, kann die Ausbreitungsrechnung unmittelbar vorgenommen werden.

Andernfalls hat die zuständige Behörde zu bestimmen,

–

ob eine 3-parametrige Ausbreitungsstatistik für den Standort oder

–

ob auf den Standort anwendbare Ausbreitungsstatistiken des Deutschen Wetterdienstes oder von anderen Institutionen

bei der Ausbreitungsrechnung zu verwenden sind.

4.5.3

Windgeschwindigkeit in effektiver Emissionshöhe

Die Windgeschwindigkeit u in Emissionshöhe ist aus der Windgeschwindigkeit u₁ in Bezugshöhe z₁ nach folgender Formel zu ermitteln:

Für H größer als oder gleich 10 m ist

(4.29)

Für H kleiner als 10 m ist

(4.30)

Dabei ist

Für den Exponenten in sind die in Anhang 7 , Tabelle 2 angegebenen Werte zu verwenden, falls keine ortsspezifischen Werte vorliegen.

Eine Korrektur der effektiven Emissionshöhe aufgrund besonderer orographischer Verhältnisse ist bei der Berechnung der Windgeschwindigkeit nicht zu berücksichtigen.

Stehen Meßwerte der Windgeschwindigkeit in effektiver Emissionshöhe zur Verfügung, sind diese zu verwenden.

4.6

Örtliche Besonderheiten

4.6.1

Kaminüberhöhung

Die Kaminabluft verläßt den Kamin in der Regel mit einem Austrittsimpuls und mit einer höheren Temperatur als die der Umgebung. Beide Effekte führen zu einer Kaminüberhöhung ΔH.

Bei der Berücksichtigung dieser Effekte für die Ermittlung der Strahlenexposition ist zu beachten, daß Bebauung und Bewuchs zu einer Anhebung der Untergrenze der Ausbreitungsschicht der Atmosphäre um den Betrag Δz führen.

4.6.2

Gebäudeeinfluß

Ist die effektive Emissionshöhe H kleiner als die doppelte Höhe der umliegenden Gebäude, muß der Gebäudeeinfluß berücksichtigt werden. Dabei wird mit H_G die Gebäudehöhe und mit b_G die Gebäudebreite bezeichnet. I_G ist der kleinere Wert von Gebäudebreite und Gebäudehöhe.

Falls H < (1H_G + I_G) und die Quelle sich auf dem Dach des Gebäudes, irgendwo im Abstand von I_G/4 vom Gebäude entfernt oder weniger als 3 I_G direkt in Ausbreitungsrichtung vom Gebäude entfernt, befindet, ist als effektive Emissionshöhe die wie folgt definierte Höhe h' zu verwenden:

a)

Für H > H_G ist die effektive Emissionshöhe h' = 0,5 {3H - (H_G + I_G)}

und

b)

für H ≤ H_G ist h' = H - 0,5 I_G.

Ist h' kleiner als I_G/2, so ist h' = I_G/2 zu setzen. Ist h' kleiner als H_G so müssen die Ausbreitungsparameter σ_y und σ_z durch die folgenden Größen Σ_y und Σ_z ersetzt werden:

(4.31)

(4.32)

Von den Vorschriften a) und b) darf abgewichen werden, wenn der Gebäudeeinfluß aus Windkanalversuchen bestimmt wird.

4.6.3

Kühlturmeinfluß

Der Einfluß von Kühltürmen auf die Ausbreitung der Abluftfahne ist bei der Ermittlung der Strahlenexposition zu berücksichtigen. Insbesondere sind folgende Erscheinungen zu beachten:

1.

Durch die Ausmaße eines Kühlturms wird zusätzlich mechanische Turbulenz erzeugt. Dies wirkt sich auf die Ausbreitung der Abluftfahne insbesondere dann aus, wenn die Windrichtung vom Kamin zum Kühlturm oder umgekehrt weist. In diesen Fällen erhöht sich das Konzentrationsmaximum und rückt näher an die Quelle heran.

2.

Unterschiede zwischen gestörter und ungestörter Ausbreitung ergeben sich vor allem bei stabiler Ausbreitungskategorie, bei labiler sind sie vernachlässigbar.

3.

Ist der Kühlturm in Betrieb und vermischen sich die Fahnen des Kühlturms und des Kamins, so kann durch den Auftrieb der Kühlturmfahne die bodennahe Aktivitätskonzentration verringert werden.

Wenn die Ergebnisse vorliegender Untersuchungen wegen der Besonderheiten des Standortes oder der Anlage oder Einrichtung nicht anwendbar sind, ist der Einfluß des Kühlturms auf die Ausbreitung der Abluftfahne durch Windkanalversuche zu bestimmen.

4.6.4

Orographie

Das Ausbreitungsmodell setzt voraus, daß das Gelände ausreichend eben ist. Das Gelände ist als ausreichend eben anzusehen solange der Neigungswinkel des Geländes nicht größer als 5° ist. Dämme, Wälle und sonstige kleinere Erhebungen sind der Bebauung und dem Bewuchs zuzurechnen.

Im Falle von Geländeformen, die über den Neigungswinkel von 5° hinausgehen, kann der Einfluß auf die Ausbreitung mit Hilfe von theoretischen (Strömungs- und Ausbreitungsmodellen, die die Orographie berücksichtigen) und experimentellen Untersuchungen (z.B. Windkanalexperimenten) berücksichtigt werden. Wenn solche Untersuchungen nicht vorliegen, sind die Ausbreitungsfaktoren wie folgt zu modifizieren:

1.

Diffusionskategorien A bis D

a)

h(x,0) < H/2

(4.33)

b)

h(x,0) ≥ H/2

(4.34)

2.

Diffusionskategorien E und F

a)

h(x,0) < H

(4.35)

b)

h(x,0) ≥ H

(4.36)

Hierbei bedeuten neben den bereits erklärten Symbolen:

Für die Langzeitausbreitungsfaktoren für das gesamte Jahr bzw. das Sommerhalbjahr sind die entsprechenden Modifikationen anzubringen.

5 Strahlenexposition bei der Ableitung mit Wasser

5.1

Expositionspfade

Bei der Ableitung radioaktiver Stoffe mit Wasser sind folgende Expositionspfade zu berücksichtigen:

Zur Ermittlung der äußeren Strahlenexposition

1.

Aufenthalt auf Sediment

Zur Ermittlung der inneren Strahlenexposition

2.

Trinkwasser

3.

Wasser - Fisch

4.

Viehtränke - Kuh - Milch

5.

Viehtränke - Tier - Fleisch

6.

Beregnung - Futterpflanze - Kuh - Milch

7.

Beregnung - Futterpflanze - Tier - Fleisch

8.

Beregnung - Pflanze

und, wenn dies aufgrund der örtlichen Besonderheiten des Standortes begründet ist:

9.

Landwirtschaftliche Nutzung auf Überschwemmungs- gebieten

10.

Landwirtschaftliche Nutzung von Fluß- und Klärschlamm.

Bei der Berechnung der Strahlenexposition sind unter Berücksichtigung realer Nutzungsmöglichkeiten die Stellen zugrunde zu legen, an denen sich die höchste effektive Dosis oder die höchsten Teilkörperdosen ergeben. Dabei sind an den Stellen maximaler äußerer Strahlenexposition im Nah- bzw. Fernbereich zusätzlich die jährlichen Radionuklidinkorporationen zu berücksichtigen, die sich durch den Verzehr von solchen Lebensmitteln ergeben, die zu den höchsten Teilkörperdosen oder zur höchsten effektiven Dosis führen. Sowohl im Nahbereich als auch im Fernbereich sind jeweils ausschließlich die dort erzeugten Lebensmittel unter Berücksichtigung der Anlage XI Tabelle III StrlSchV zugrunde zu legen.

5.2

Anwendungsbereich der Rechenmodelle

Die Rechenmodelle gelten für die Einleitung radioaktiver Stoffe in Fließgewässer.

Für die Berechnungen beginnen die Küstengewässer wie folgt:

Bei Einleitung in den Tidebereich von Fließgewässern sind spezielle Parameter zu berücksichtigen, die bei den Modellen angegeben sind.

5.3

Ausbreitung radioaktiver Stoffe in Fließgewässern

Die Konzentration in Bq · 1^-1 des Radionuklids r im Fließgewässer ist für den jeweiligen Expositionspfad folgendermaßen zu berechnen:

(5.1)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

a)

Einleitungen oberhalb der Tidegrenze

Von der Ableitungsstelle ausgehend bildet sich im Vorfluter eine Abwasserfahne aus, die sich allmählich mit dem Wasser des Vorfluters mischt. Direkt an der Ableitungsstelle beträgt f_v = 1, nach vollständiger Durchmischung ist:

f_v = Q/MQ_(5.2)

Innerhalb dieser Grenzen ist das Mischungsverhältnis an der ungünstigsten Einwirkungsstelle entsprechend den örtlichen Gegebenheiten anzusetzen, wobei MQ der mittlere Abfluß (Mittelwasser) in m³ · l^-1 nach DIN 4049, Bl. 21, ist.

Für die Expositionspfade "Beregnung - Futterpflanze - Kuh - Milch", "Beregnung - Futterpflanze - Tier - Fleisch" und "Beregnung - Pflanze" ist statt MQ der mittlere Abfluß für das Sommerhalbjahr SoMQ zu verwenden.

b)

Einleitungen unterhalb der Tidegrenze

Von der Ableitungsstelle kann sich, bedingt durch den Tideeinfluß, sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts eine Abwasserfahne ausbilden. Da die Vermischung f_v in unmittelbarer Nähe des Auslasses stark von den örtlichen Gegebenheiten abhängt (evtl. Rückführung kontaminierten Wassers in den Kühlkreislauf), muß diese Größe näher untersucht werden.

Für die maximale Vermischung des Abwassers kann nicht die gesamte vorbeiflutende Wassermenge in Ansatz gebracht werden, sondern nur der jeweilige Oberwasserzufluß, der bei der Berechnung der Vermischung als konstant und kontinuierlich anzusetzen ist:

f_v = Q/MQ_o, wobei

MQ_o der mittlere Oberwasserzufluß nach DIN 4049, Blatt 21, d. h. der Abfluß von oberhalb der Tidegrenze ist.

Für die Expositionspfade "Beregnung - Futterpflanze - Kuh - Milch", "Beregnung - Futterpflanze - Tier - Fleisch" und "Beregnung - Pflanze" ist statt MQ_o der mittlere Oberwasserzufluß für das Sommerhalbjahr SoMQ_o zu verwenden.

5.4

Berechnung der äußeren Strahlenexposition

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch äußere Strahlenexposition durch das Radionuklid r ist bei Aufenthalt auf Ufersediment oder auf Überschwemmungsgebieten oder auf Spülfeldern:

Es bedeuten:

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch äußere Strahlenexposition bei Ableitung radioaktiver Stoffe in Flie8gewässer ergibt sich aus der Summe der Dosisbeiträge durch alle Radionuklide:

(5.3)

5.4.1

Strahlenexposition durch Aufenthalt auf Ufersediment

Die Jahresdosis H_T,s,j im Organ oder Gewebe T durch das Radionuklid r bei Aufenthalt auf dem Ufersediment ergibt sich aus:

H_T,Se,r = O_r(t_Se) · f_u · t_a · g_b,r,T_(5.4)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Die zeitabhängige flächenbezogene Aktivität O_r(t_Se) für das Radionuklid r ist wie folgt zu berechnen:

(5.5)

Mit dieser Formel sind für die langfristige Betrachtung auch sich periodisch wiederholende Ablagerungen, wie z. B. durch jährliche Überschwemmungen, mit abgedeckt.

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier.

Die Flächenmasse _Se der in der Zeiteinheit abgelagerten Sedimentschicht ergibt sich aus:

_Se = ρ_Se · v_Se_(5.6)

Es ist:

Für die spezifische Aktivität in Schwebstoffen gilt nach Einstellung des Gleichgewichts im Wasser-Schwebstoffsystem:

(5.7)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeutet hier:

Mit

(5.8)

ist die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch das Radionuklid r bei Aufenthalt auf dem Ufersediment wie folgt zu berechnen:

(5.9)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Um die unterschiedlichen chemischen Eigenschaften der Elemente zu berücksichtigen, werden die Elemente in 3 Gruppen eingeteilt. Die Zeitabhängigkeit der Anlagerung an Schwebstoffe ist durch Einführung einer Halbwertszeit T_Anl,r zu berücksichtigen:

(5.10)

mit

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Im Anhang 14 , Tabelle 2 sind Werte der Übergangskonstanten für die verschiedenen Elementgruppen für den Nah- und Fernbereich angegeben.

Die Reichweite des Nahbereiches bzw. der Beginn des Übergangsbereiches und Fernbereiches werden bestimmt durch die Kontaktzeit der Radionuklide mit den Schwebstoffen von der Einleitstelle bis zum betrachteten Ort und sind damit abhängig von der Fließgeschwindigkeit des Vorfluters.

Für den Nahbereich beträgt die maximale Anlagerungszeit an Schwebstoffe 10 Stunden. Im Fernbereich liegt eine vollständige Durchmischung der Abwasserfahne mit dem Vorfluter vor. Die Anlagerungszeit an Schwebstoffe beträgt 5 Tage (Gleichgewicht).

Im Übergangsbereich ist die Übergangskonstante durch (t) nach Gleichung (5.10) zu ersetzen. Hierin ist für der entsprechende Wert für den Fernbereich zu verwenden.

Bilden sich während der Betriebsphase der Anlage nach der Ablagerung radioaktiver Stoffe auf den Boden Tochternuklide, so ist bei der Berechnung der Dosis der Dosisleistungsfaktor des primären Radionuklids mit Berücksichtigung der Tochternuklide anzuwenden.

5.4.2

Strahlenexposition durch Aufenthalt auf Überschwemmungsgebieten

Die Jahresdosis H_T,Ü,r im Organ oder Gewebe T durch Aufenthalt auf Überschwemmungsgebieten ist wie folgt zu berechnen:

(5.11)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Bilden sich während der Betriebsphase der Anlage nach der Ablagerung radioaktiver Stoffe auf den Boden Tochternuklide, so ist bei der Berechnung der Dosis der Dosisleistungsfaktor des primären Radionuklids mit Berücksichtigung der Tochternuklide anzuwenden.

5.4.3

Strahlenexposition durch Aufenthalt auf Spülfeldern

Die Jahresdosis H_T,Sp,r im Organ oder Gewebe T durch das Radionuklid r bei Aufenthalt auf Spülfeldern ist wie folgt zu berechnen:

(5.12)

Hier bedeuten neben den bereits erklärten Symbolen:

Die mittlere spezifische Aktivität der Sedimentschicht zum Zeitpunkt des Ausbaggerns ist gegeben durch:

(5.13)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Damit errechnet sich die Jahresdosis H_T,Sp,r im Organ oder Gewebe T bei Aufenthalt auf Spülfeldern zu:

(5.14)

Bilden sich während der Betriebsphase der Anlage nach der Ablagerung radioaktiver Stoffe auf den Boden Tochternuklide, so ist bei der Berechnung der Dosis der Dosisleistungsfaktor des primären Radionuklids mit Berücksichtigung der Tochternuklide anzuwenden.

5.5

Berechnung der inneren Strahlenexposition

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch innere Strahlenexposition durch das Radionuklid r ist nach folgender Gleichung zu berechnen:

(5.15)

Hier bedeuten:

Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T durch innere Strahlenexposition ergibt sich zu

(5.16)

Bei Berücksichtigung der Strahlenexposition durch radioaktive Tochternuklide ist gemäß Anhang 15 zu verfahren. Die Jahresdosis im Organ oder Gewebe T ergibt sich aus der Summe der Jahresdosisbeiträge für das primäre Radionuklid und den Jahresdosisbeiträgen der Tochternuklide.

5.5.1

Aktivität in Trinkwasser

Die Aktivitätskonzentration des Radionuklids r im Trinkwasser in Bq · l^-1 ergibt sich (ohne Berücksichtigung von Dekontaminationseffekten) zu:

(5.17)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

5.5.2

Aktivität in Fischfleisch

Die spezifische Aktivität des Radionuklids r in Fischfleisch in Bq · kg^-1 ergibt sich zu:

(5.18)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

5.5.3

Aktivitätsberechnung für die Expositionspfade "Viehtränke"

Die spezifische Aktivität des Radionuklids r in Milch in Bq · kg^-1 ergibt sich zu:

(5.19)

bzw.

in Fleisch zu:

(5.20)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Die Aufnahme von C 14-Kohlendioxid im Tränkwasser ist nicht zu berücksichtigen.

5.5.4

Aktivitätsberechnung für die Expositionspfade "Beregnung"

Die spezifische Aktivität in Weidepflanzen (n = Wd) bzw. pflanzlichen Produkten ohne Blattgemüse (n = Pf) oder in Blattgemüse (n = Bl) von beregneten Weiden bzw. Feldern ist wie folgt zu berechnen:

(5.21)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Anstelle von Gleichung (5.21) ist für Tritium in Form tritiierten Wassers die spezifische Aktivität in pflanzlichen

Produkten ohne Blattgemüse, in Blattgemüse und in Weidepflanzen gleich der des Beregnungswassers zu setzen.

Anstelle von Gleichung (5.21) ist die spezifische Aktivität von C 14 in pflanzlichen Produkten ohne Blattgemüse, in Blattgemüse und in Weidepflanzen wie folgt zu berechnen:

(5.22)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

Die spezifische Aktivität in Milch (n = Mi) bzw. in Fleisch (n = Fl) in Bq · kg^-1 ist nach Gleichung (5.23) zu berechnen:

(5.23)

Außer den bereits erklärten Symbolen bedeuten hier:

5.5.5

Aktivitätsberechnung für die Expositionspfade "Landwirtschaftliche Nutzung auf Überschwemmungsgebieten"

Die spezifische Aktivität des Radionuklids r in Pflanzen bei der landwirtschaftlichen Nutzung von Überschwemmungsgebieten ergibt sich zu:

(5.24)

Die spezifische Aktivität des Radionuklids r in Milch bzw. die spezifische Aktivität des Radionuklids r in Fleisch bei der Nutzung von Überschwemmungsgebieten für Weidewirtschaft und die mittlere spezifische Aktivität im Futter ergibt sich wie beim Luftpfad aus den Gleichungen (3.14) bis (3.16) mit nach Gleichung (5.24).

5.6

Landwirtschaftliche Nutzung von Fluß- und Klärschlamm

Ausgehend von der spezifischen Aktivität im frischen Sediment bzw. der mittleren spezifischen Aktivität im Sediment oder im Klärschlamm sind die äußere Strahlenexposition durch den Schlamm und die innere Strahlenexposition durch den Aktivitätstransfer in Lebensmittel gemäß Anlage XI Tabelle II 1 und Tabelle II 2 StrlSchV zu berechnen. Dabei sind auch die örtlichen Gegebenheiten, die Häufigkeit der Auftragung, die Art der Schlammgewinnung und Aufbereitung (z.B. Vermischung und Trocknung) und die Durchmischung mit dem Ackerboden zu berücksichtigen.

6

Inkrafttreten

Diese Allgemeine Verwaltungsvorschrift tritt am ersten Tage des dritten auf die Veröffentlichung folgenden Monats in Kraft.

Der Bundesrat hat zugestimmt.

Bonn, den 21. Februar 1990

Der Bundeskanzler

Dr. Helmut Kohl

Der Bundesminister für Umwelt, Naturschutz
und Reaktorischerheit

Klaus Töpfer