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Ausbreitungsmodellierung

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ARTM − Atmosphärisches Radionuklid-Transport-Modell

Bildquelle: © iStockphoto.com/ Mansi LtdKernkraftwerke leiten während des normalen Betriebs geringe Mengen radioaktiver Schadstoffe über den Abluftkamin an die Umwelt ab. Die Schadstoffe verbreiten sich mit dem Wind und können sich teilweise auch am Boden ablagern. Die Ableitungen müssen so begrenzt werden, dass die dadurch bedingte effektive Dosis für die Bevölkerung unterhalb von 0,3 Millisievert (mSv) pro Jahr liegt (§ 47, Strahlenschutzverordnung).

Die Betreiber der Kernkraftwerke müssen in regelmäßigen Abständen nachweisen, dass diese Grenzwerte nicht überschritten werden und die Ableitungen auch unterhalb der Grenzwerte so gering wie praktisch möglich gehalten werden. Die Angaben der Betreiber werden in Aufsichtsverfahren regelmäßig von den zuständigen Behörden überprüft. Als Werkzeug zur Überprüfung nutzen die Behörden unter anderem Simulationsprogramme, sogenannte Ausbreitungsprogramme.

Was ist ARTM?
Das Ausbreitungsprogramm ARTM wurde von der GRS und dem Ingenieurbüro Janicke im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) und des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) entwickelt. Es simuliert den atmosphärischen Transport in Luft freigesetzter, radioaktiver Stoffe sowie die von den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Stoffe abhängige anschließende Ablagerung am Boden. ARTM entspricht dabei dem Stand von Wissenschaft und Technik. So berücksichtigt es z.B. die aktuellen Vorgaben der Verwaltungsvorschrift „Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft)“ des Bundes-Immissionsschutzgesetzes.

Mit Hilfe des vom Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) entwickelten Dosismoduls DARTM lässt sich aus den mit ARTM berechneten Radionuklid-Konzentrationsfeldern die maximale durch die abgeleiteten Radionuklide bedingte zusätzliche Dosis bestimmen. Das Dosismodul DARTM 1.5 ist im Programmpaket GO-ARTM 2.0 enthalten.

Entwicklung: Von AUSTAL2000 zu GO-ARTM
ARTM baut auf dem Programmpaket AUSTAL2000 auf. Dieses wurde für die Ausbreitung konventioneller, also nicht-radioaktiver Luftbeimengungen konzipiert und verwendet ein Lagrangesches Partikelmodel in Kombination mit einem diagnostischen Strömungsmodell.
Mit ARTM berechnetes Strömungsfeld (Quelle: GRS)ARTM wurde für luftgetragene radioaktive Stoffe angepasst und erweitert: Dazu wurden u. a. Algorithmen zur Berücksichtigung der Gamma-Wolkenstrahlung sowie der Auswaschung luftgetragener radioaktiver Partikel durch Regen (nasse Deposition) entwickelt und in den bestehenden Quellcode der Version 2.2.11 von AUSTAL2000 implementiert. Damit zeichnet sich ARTM durch flexible und realitätsnahe Berechnungen der räumlichen Verteilungen von Radionuklidkonzentrationen sowie trocken und nass abgelagerten Radionukliden aus. Zum Programmpaket von ARTM gehört standardmäßig das diagnostische Strömungsmodell TALdia sowie die von der GRS entwickelte graphische Bedienoberfläche GO-ARTM. Mit dieser lassen sich ARTM, TALdia und DARTM Berechnungen benutzerfreundlich steuern und auswerten. Zusätzliche Hilfsprogramme erleichtern diesen Prozess und erweitern die Analysemöglichkeiten.