Methodology for the investigation of undeclared atmospheric releases of radionuclides: Application to recent radionuclide detections in Northern Europe from 2019 to 2022

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dc.contributor.author

Saunier, O.

Ingremeau, J.J.

Hoffman, Ian

Mekarski, Pawel

Yi, Jing

Botti, Adrian

dc.date.accessioned

2023-06-12T05:55:12Z

dc.date.available

2023-06-12T05:55:12Z

dc.date.issued

2023-06-06

dc.description.abstract - en

Traces of radionuclides have been frequently detected in the European atmosphere for several years. The measured concentrations are usually very low, ranging from 0.1 to 10 μBq m−3, and do not pose any health or environmental problems. This study aims to diagnose the origin of small undeclared radionuclide releases into the atmosphere. An inverse modelling approach that combines environmental measurements and atmospheric transport modelling is first used to assess the source location of the release. In addition, the type and process of the nuclear facility from which the release could originate are investigated by identifying the isotope production pathways and comparing them with known typical inventories. These two parts of the proposed method are complementary and allow us to extract as much information as possible from a set of radionuclide measurement data. In a previous study, the origins of detections of various radionuclides (60Co, 134Cs, 137Cs, 103Ru, 106Ru, 141Ce, 95Nb, 95Zr) in Finland, Sweden and Estonia in June 2020 have been investigated. In this paper, the previous investigation is extended by analysing two additional events that occurred in northern Europe in July 2019 and May 2022, as well an overview of other unknown releases detected in Finland over the last decade. A more detailed analysis of the 2020 event is also provided by analysing new available environmental measurements. The calculations indicate that the source location of the three events appears to be in the same region, in Russian Federation. The most probable origin of the June 2020 release seems to be a primary ion exchange resin, after 2 to 5 months of decay, of a pressurized water reactor with fuel cladding failure, and dispersion of fissile material in the primary. The July 2019 and May 2022 events are of particularly noteworthy due to the simultaneous presence of 46Sc, which is neither produced nor in the fuel, nor in the primary loop of PWR or RBMK nuclear power plants, and typical corrosion-activated products from power plants (60Co). Two hypotheses are proposed to explain this source term: a mixture of various solid wastes or recently irradiated graphite from a RBMK reactor. The reliability of the methodology is demonstrated, in particular in the section dedicated to atmospheric transport modelling, and the successful association with source term analysis provides a valuable tool for future studies and assessments of both minor and major radionuclide releases.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Depuis plusieurs années, des traces de radionucléides sont fréquemment détectées dans l'atmosphère européenne. Les concentrations mesurées sont généralement très faibles, allant de 0,1 à 10 μBq m-3, et ne posent aucun problème sanitaire ou environnemental. Cette étude vise à diagnostiquer l'origine des petits rejets de radionucléides non déclarés dans l'atmosphère. Une approche de modélisation inverse qui combine les mesures environnementales et la modélisation du transport atmosphérique est d'abord utilisée pour évaluer l'emplacement de la source du rejet. En outre, le type et le processus de l'installation nucléaire d'où le rejet pourrait provenir sont étudiés en identifiant les voies de production des isotopes et en les comparant aux inventaires typiques connus. Ces deux parties de la méthode proposée sont complémentaires et nous permettent d'extraire autant d'informations que possible d'un ensemble de données de mesure de radionucléides. Dans une étude précédente, les origines des détections de divers radionucléides (60Co, 134Cs, 137Cs, 103Ru, 106Ru, 141Ce, 95Nb, 95Zr) en Finlande, en Suède et en Estonie en juin 2020 ont été examinées. Dans cet article, l'enquête précédente est complétée par l'analyse de deux autres événements survenus en Europe du Nord en juillet 2019 et en mai 2022, ainsi que par une vue d'ensemble des autres rejets inconnus détectés en Finlande au cours de la dernière décennie. Une analyse plus détaillée de l'événement de 2020 est également fournie en analysant les nouvelles mesures environnementales disponibles. Les calculs indiquent que la source des trois événements semble se situer dans la même région, en Fédération de Russie. L'origine la plus probable du rejet de juin 2020 semble être une résine échangeuse d'ions primaire, après 2 à 5 mois de désintégration, d'un réacteur à eau pressurisée présentant une défaillance de la gaine du combustible et une dispersion de matières fissiles dans le primaire. Les événements de juillet 2019 et mai 2022 sont particulièrement remarquables en raison de la présence simultanée de 46Sc, qui n'est produit ni dans le combustible, ni dans la boucle primaire des centrales nucléaires PWR ou RBMK, et de produits typiques activés par la corrosion dans les centrales (60Co). Deux hypothèses sont proposées pour expliquer ce terme source : un mélange de divers déchets solides ou du graphite récemment irradié provenant d'un réacteur RBMK. La fiabilité de la méthodologie est démontrée, en particulier dans la section consacrée à la modélisation du transport atmosphérique, et l'association réussie avec l'analyse du terme source fournit un outil précieux pour les études et évaluations futures des rejets de radionucléides mineurs et majeurs.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1016/j.anucene.2023.109907

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/688

dc.language.iso

en

dc.publisher

Elsevier

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

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Methodology for the investigation of undeclared atmospheric releases of radionuclides: Application to recent radionuclide detections in Northern Europe from 2019 to 2022

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Article

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