Transportmodellering av radionuklider i marint miljø

  • Radioaktivt avfall
    Foto
    AlexLMX/Shutterstock

I sin doktorgradsavhandling har Magne Simonsen forsket på hva som skjer med radioaktivt avfall etter at det er sluppet ut i havet. Han har utviklet nye modellsystemer som forbedrer prediksjonene av transporten av radionuklider.

Transportmodellering av radionuklider i marint miljø

Radioaktivt avfall er et alvorlig miljøproblem, da det kan ha svært skadelige effekter på biologiske systemer. De viktigste kildene til menneskeskapte radioaktive forurensninger i havmiljøet er relatert til atomvåpen og drivstoffsykluser, særlig globalt nedfall fra atmosfæriske prøvesprengninger, utslipp fra atomkraftverk og radioaktivt avfall dumpet i eller nær havene. Offshoreindustrien bidrar også betydelig gjennom utslipp av naturlig forekommende radionuklider som et biprodukt fra petroleumsproduksjonen.

Men når det radioaktive avfallet først har nådd havet, hvor ender det opp?

Hvor havner det?

I havmiljøet kan radionuklider være til stede i en rekke forskjellige tilstandsformer, kalt specier, som påvirker transportegenskapene.

– Både av sikkerhetshensyn og vitenskapelige årsaker er det behov for modellsystemer som kan forutsi nøyaktig hvor og når spredningen av radionuklider i havmiljøet foregår, sier ph.d.-kandidat Magne Simonsen.

Doktorgraden hans  ligger i skjæringspunktet mellom fysisk oseanografi og radioøkologi. Han har undersøkt virkningen av numerisk modellrepresentasjon av biogeokjemiske og geofysiske prosesser. Han har utviklet og testet et numerisk modellsystem for marin transport av radionuklider. Han har gjennomført et sett med casestudier, både et historisk og et hypotetisk radionuklide-scenario, i tillegg til et tilfelle med transport av et spormetall i et estuarie, det vil si vannmassene der ferskvann fra en eller flere elver møter vannmasser fra havet.

Effekter av virvler og tidevann

Simonsen har sett på hydrodynamiske prosesser, og virkningen av å inkludere mesoskala virvler og tidevann i en langsiktig (12 år) simulering av historiske utslipp av technetium (99Tc)-radionuklider fra Sellafield, Storbritannia.

Resultatene indikerte en systematisk tidevannsdrevet drift av vannmassene i Irskesjøen. Denne påvirket også technetiumkonsentrasjonene over større avstander.

– For å unngå systematiske feil, bør mesoskala virvler og tidevann inkluderes i modellsimuleringer som skal beregne langtransport av radionuklider, sier Simonsen.

Interaksjoner med faste stoffer

Simonsen har også undersøkt virkningen av sentrale prosesser i et hypotetisk tilfelle med utslipp av radioaktivt cesium (137Cs) fra elver og spredning langs kysten. Effekten av å inkludere interaksjoner med faste stoffer var betydelig, da forurensningsnivåene lokalt økte med opp mot en faktor på 10.

Modellering av aluminium

For å undersøke hvordan endrede eksterne miljøforhold påvirket specieringen, utviklet Simonsen et mer komplekst specieringsoppsett. Her var overføringshastighetene avhengig av lokal salinitet i det omkringliggende vannet, kalibrert mot observert oppførsel av aluminium (Al) i Storelva og Sandnesfjorden. Modellen klarte fint å reprodusere de observerte trendene i dette estuariet, både for totalkonsentrasjon av Al, og for hver av de forskjellige tilstandsformene.

Simonsen forsvarer sin ph.d.-avhandling “Transportmodellering av radionuklider i marint miljø ved bruk av dynamisk speciering” tirsdag 18. juni, 2019.

Relatert innhold

18 Jun - Magne Simonsen (MINA)

Magne Simonsen, Faculty of Environmental Sciences and Natural Resource Management (MINA) will defend his PhD thesis “Marine transport modeling of radionuclides using a dynamic speciation approach” on Tuesday June 18 2019. 

Published 16. juni 2019 - 12:33 - Updated 27. juni 2019 - 10:37