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[후쿠시마원전] 헬무트 히르쉬 박사, 후쿠시마 원전 사고는 INES 7등급에 해당

본 글은 그린피스 독일위원회에 소속된 헬무트 히르쉬(Helmut Hirsh) 박사가 이번 후쿠시마 원전 사고가 체르노빌과 같은 등급이라고 밝힌 글을 번역한 것입니다.


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후쿠시마 – INES 등급

그린피스 독일 위원회
Helmut Hirsch, 2011년 3월 24일


INES 등급의 목적과 구조
1990년에 IAEA (국제 원자력 기구) 및 OECD 원자력 기관 (OECD / NEA)의 소집으로 국제적인 전문가들에 의하여 국제 원자력 사고 척도 (International Nuclear and Radiological Event Scale, INES)가 만들어졌다. INES 등급의 목적은 방사능 물질과 관련하여 사고가 있을 경우에 즉각적이고 일관성 있는 정보를 제공하려는 것이다

INES 등급은 8단계로 나뉜다 :
level 7   대사고
level 6   심각한 사고
level 5   시설 바깥으로의 위험을 수반한 사고
level 4   시설 내의 위험을 수반한 사고
level 3   중대한 이상 사고 
level 2   이상 사고 
level 1   이례적인 사건
level 0   안전 문제 없음

1986년 체르노빌은 INES 7 등급이었다. 1979년 스리마일 섬 사고는 INES 5등급이었다.
등급을 매길 때에는 세가지 주요 기준이 있다 : 바깥 지역의 방사능 영향, 시설 내의 방사능 영향, 안전 수단들의 손상.  
4-7 등급의 사고의 경우에는 시설 바깥의 방사능 영향이 우선적인 판단 기준이다.
 
INES 사고 등급의 범주
INES 핸드북에 따르면, 원자력 시설 바깥으로의 방사능 영향은 (a) 방사능 물질의 대기 중 방출 및 (b) 방사선양으로 묘사될 수 있다.
이중 (a)가 적용되는데, 이는 받아들여진 방사선양보다는 방출이 더 정밀하게 추정될 수 있기 때문이다. 이 외에도, INES 등급에서 방사선양으로만 본다면 6등급이 최대의 등급이다.   
방사능 방출로 본 등급은 J-131 지수이다. 여러가지 핵종의 구체적인 요인들은 이 J-131 지수를 구체적으로 나타내준다. 예를 들어 희소 기체들의 요인은 0, Cs-137은 40, Pu-239는 10,000이다.   

INES 7등급 – 복수의 J-131 방출량 이상 
INES 6등급 – 1,000 에서부터 복수의 10,000 TBq J-131 방출량
INES 5 등급– 100 에서부터 복수의 1,000 TBq J-131 방출량 
INES 4 등급 – 10 에서부터 복수의 100 TBq J-131 방출량
IAEA는 초기 예상치가 아무래도 대략적인 추정일 수 밖에 없기 때문에 등급을 매기기 위하여 정확한 수치를 사용하는 것이 적절하지 않다고 말했다. 어느 정도 방향성을 제시하기 위하여, IAEA는 50,000, 5,000 및 500 테라 베크렐(TBq)을 제시하였다.  .
 
여러 개의 원자로의 경우 적응하는 방법   
핸드북에서는 IAEA가 일반적으로 INES 등급을 한 곳의 구체적인 원자력 발전소 지역의 사고에만 적용하는 것으로 간주한다. 일반적인 경험들이 이를 확인해주고 있다.
여러 복합적인 사고들 (후쿠시마처럼)의 경우는 어떻게 다룰 것인가는 여전히 핸드북에서 미제로 남아있다. 위에서 언급한 것처럼, INES 등급의 목적은 사고의 관련성에 관하여 즉각적이고 일관성있는 정보를 제공하고자 함이다. 의심할 여지도 없이 사고에서 전체적인 방사능 방출량은 대중들에게 가장 핵심적인 정보이다. 전체적인 방출량이란, 대기, 대지 물, 식품 오염 등과 연관된다. 그러므로 이는 INES 등급이, 짧은 기간동안 여러 개의 원자로들에서 방출사고가 나는 원자력 복합단지의 모든 사고를 (후쿠시마 다이이치처럼) 고려하고 같이 등급을 매겨야 한다는 것을 반영해준다. 부가적으로 사고의 과정은 오염, 폭발, 화재, 직접적인 방사선 노출과 연결되어 있다. 
이 외에는, 개별적인 등급 매기기는 일련의 사고의 투명성을 주기 위한 합리적인 접근이 될 수도 있다. 


현재까지 후쿠시마 방출 
후쿠시마 다이이치의 원자력 발전소에서의 방출에 대해서 추정치들의 있어 왔는데, 필자는 이중에서 두가지 수치를 알고 있다. 
2011년 3월 22일에는 French Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) (www.irsn.fr)에서 1-3호기에서 3월 12일부터 22일까지의 방사능 방출 추정치를 발표했다 : 90,000 TBq j-131, 10,000 TBq Cs-137 (이외 다른 핵종들에 대한 상세도 있음)
2011년 3월 22일에, Austrian Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) (www.zamg.ac.at) 에서는 사고일부터 처음 4일 동안에 전체 방출량이  J-131 및 Cs-137 라고 발표했다. 이 수치는 3월 23일 더욱 구체적으로 발표되었다 : 400,000 TBq J-131, 85,000 TBq Cs-137. 
J-131의 경우 필자는 더 예측치를 살펴보았다. 노심 재고 사양과 용융된 medium을 근거로 보면  (source: WNIH 2010), 지진으로 인하여 고장이 났을 당시 블록 1의 경우 J-131, 1,000,000 TBq, 그리고 블록 2 및 블록 3의 경우는 각각 1,800,000 TBq이 합당한 것으로 보인다.
 
2.75 %의 방출은 (오염원 방출하는 동안 걸러지지 않은 방출과 같음) 전체적으로 약 125,000 TBq J-131 (세 블록을 전체적으로 봤을 때)의 결과가 된다.
이 수치는 IRSN 수치로 면밀하게 나타내지고 향후 예상의 근거가 될 것이다. 이 결과가 어떤 식으로든 과잉 예상된 것이라고 여겨지지 않는다.
필자는 방사능 감소는 계산에서 고려에 넣지 않았다. IRSN이나 ZAMG에서 언제 방사능 감소를 고려에 넣어야 한다는 것은 명확하지 않다. 방사능 감소는 – 기간을 고려한다면 – 오직 J-131만 관련이 되는데 (반감기 : 8일), Cs-137의 경우는 해당되지 않는다 (반감기 :30년) 


후쿠시마
J-131과 Cs-137의 방출량만 봐도 (IRSN에서 발표된) 이는 500,000 TBq J-131 방출량에 해당한다. 모든 후쿠시마 다이이치 원자로들을 고려해보면 이는 명백하게 INES 7등급 사고이다.
각 원자로들은 개별적인 결과를 고려했을 때 블록 당 100,000 TBq를 넘었다 (모든 방출은 3으로 나누어졌고 재고에 비례) – 세개의 INES 7 사고이다. 방출량이 비례해서 나누어지지 않으면 다른 등급도 가능할 것이다. 
Cs-137 방출은 위의 평가에서 가장 큰 부분인데 방사능 감소를 고려에 넣는다 해도 결과는 변하지 않는다.


필자 약력
Dr Helmut Hirsch는 핵 문제에 관한 독립 컨설턴트로 Gruppe Ökologie Hannover의 설립자이자 연구원이다.
Dr. Helmut Hirsch

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Fukushima – INES scale rating
Commission by Greenpeace Germany
Helmut Hirsch, 24.03.2011


 Aim and structure of the INES scale


In 1990 the International Nuclear and Radiological Event Scale (INES) was developed through international experts, summoned via the IAEA and the nuclear agency of the OECD (OECD / NEA). The aim of the INES scale is to provide prompt and consistent information covering the relevance of an event connected to radioactive material.


The INES scale covers eight levels:


level 7   major accident


level 6   serious accident


level 5   accident with wider consequences


level 4   accident with local consequences


level 3   serious incident


level 2   incident


level 1   anomaly


level 0   no safety  significance


Chernobyl in 1986 was rated an INES 7 event, Three Mile Island in 1979 an INES 5 event.


The rating follows three main criteria areas: offsite radiological effects, onsite radiological effects, impairment of safety measures.


For accidents (level 4 – 7) the radiological effects outside the plant are primarily relevant.


Criteria for INES event rating


According to the INES handbook the radiological impacts outside a nuclear complex can be described through (a) the release of radioactive material into the atmosphere and (b) the radiation doses.


Following (a) will be applied. This is because releases can be estimated more precisely compared to received radiation doses. Besides this an INES rating of 6 is the maximum when based on radiation doses only.


For the rating the releases into the atmosphere are in J-131 equivalents. Specific factors for different nuclides are given to specify the J-131 equivalent. The factor for rare gases, for example, is 0, for Cs-137 it is 40 and for Pu-239 the factor is 10,000.


INES level 7 – more than a couple of J-131 equivalents


INES level 6– some 1,000 to a couple of 10,000 TBq J-131 equivalents


INES level 5– some 100 to a couple of 1,000 TBq J-131 equivalents


INES level 4– some 10 to a couple of 100 TBq J-131 equivalents


The IAEA states it not being appropriate to use exact numbers to define ratings as early estimations are inevitably rough estimations only. To provide some orientation the IAEA suggests 50,000, 5,000 and 500 TBq.



 Adaptability to a number of reactors


The handbook suggests the IAEA generally assuming that the INES scale of is applied to an event in one specific block of a nuclear power station. In general practical experience confirms this.


How to deal with a combination of evens (like in Fukushima) remains open in the handbook.


As mentioned above, the aim of the INES scale is to provide prompt and consistent information covering the relevance of an event. Without doubt the overall release during an event is the most important part of information for the public. The overall release is relevant for air, ground, water, food stuff contamination. Therefore it reflects the idea of the INES scale to take into account all events in a nuclear complex (like Fukushima Daiichi) where releases of a number of reactors overlap within a short time period, and rate them together. Additionally the course of events interlink through contamination, explosions, fires, direct radiation.   


Beside this an individual rating can also be reasonable approach to add transparency to the course of events.


 
Fukushima releases to date


There have been estimations on releases from Fukushima Daiichi reactors, two are known to the author.


On 22.03.2011 the French Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN) (www.irsn.fr) published an estimation covering reactors 1 – 3 and the time period between 12.03.2011 and 22.03.2011: 90,000 TBq j-131, 10,000 TBq Cs-137 (plus specification covering other nuclides).


On 22.03.2011 the Austrian Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) (www.zamg.ac.at) published estimations covering the total release of J-131 and Cs-137 in the first four days. This estimation has been specified on the 23.03.2011: 400,000 TBq J-131, 85,000 TBq Cs-137. 


For J-131 the author did further estimations. Based on core inventory specifications and medium burn up (source: WNIH 2010) a J-131 inventory of 1,000,000 TBq for block 1 at the time of the shutdown due to the earthquake and for bocks 2 and 3 1,800,000 TBq each seems to be reasonable. 


A release of 2.75% (equalling a non-filtered release during containment venting) results in an overall release of approx. 125,000 TBq J-131 (summing up the three blocks).


These numbers closely represent IRSN numbers and will be used as the base for further estimations. It is not to be assumed that this results in any kind of overestimation.


Radioactive decay is not taken into account by the author. It remains unclear whether it was taken into account by IRSN or ZAMG. Radioactive decay is – having the time period in mind – only relevant for J-131 (half life: eight days), not for Cs-137 (half life: 30 years).

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