Estimation and Spatial-temporal dispersion of radionuclides in the aquatic environment

Abstract

389 σ.Τα ραδιονουκλίδια αποτελούν μέρος του φυσικού περιβάλλοντος και η ακτινοβολία που εκπέμπουν επηρεάζει σημαντικά τη ζωή μας. Οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες από τα μέσα του 20ου αιώνα εμπλουτίζουν επιπλέον το περιβάλλον με τεχνητά ραδιονουκλίδια ή διαταράσσουν την κατά τόπους υπάρχουσα φυσική ισορροπία. Οι διαρκώς αυξανόμενες απαιτήσεις για κατανάλωση ενέργειας και η πληθώρα εφαρμογών που χρησιμοποιούν ραδιονουκλίδια, προοιωνίζουν την ήδη αυξανόμενη παραγωγή πυρηνικών καυσίμων, παραπροϊόντων χρήσης ραδιονουκλιδίων αλλά και αποβλήτων που έχουν σαν τελικό αποδέκτη το περιβάλλον, κυρίως το υδάτινο. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την περιορισμένη επιστημονική γνώση για την ακριβή συμπεριφορά των ραδιονουκλιδίων στα διάφορα οικοσυστήματα καθιστούν ιδιαίτερα σημαντική την συστηματική τους μελέτη. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η παροχή αξιόπιστων δεδομένων ραδιολογικών μετρήσεων στο υδάτινο περιβάλλον, η αξιοποίησή τους ως ραδιοϊχνηθετών για τον χαρακτηρισμό περιοχών και η χωροχρονική μοντελοποίηση της ραδιενεργού διασποράς με άμεσο στόχο τον προσδιορισμό της επίδρασής τους στον άνθρωπο. Συγκεκριμένα, αναπτύχθηκε ολοκληρωμένη μεθοδολογία ραδιολογικού χαρακτηρισμού υδάτινων περιοχών και μοντελοποίησης της χωροχρονικής διασποράς ραδιονουκλιδίων με σκοπό την πρόβλεψη των ραδιολογικών επιπτώσεων. Η μεθοδολογία υλοποιήθηκε ενδεικτικά στο Θερμαϊκό Κόλπο περιλαμβάνοντας μετρήσεις υποβάθρου (νερό και ίζημα), ανάπτυξη ραδιολογικού προτύπου και αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της μοντελοποίησης με βάση επιστημονικά και κοινωνικά κριτήρια, ενώ παράλληλα προσδιορίστηκε και ο ρυθμός ιζηματογένεσης σε υδάτινα περιβάλλοντα με διαφορετικά χαρακτηριστικά εφαρμόζοντας μεθόδους ραδιοχρονολόγησης. Σε κάθε περίπτωση, οι πειραματικές μετρήσεις στο σύνολό τους παρέχουν σύγχρονα ποιοτικά δεδομένα σε περιοχές ενδιαφέροντος στη ΒΑ Μεσόγειο. Η διατριβή είναι διαρθρωμένη σε επτά κεφάλαια αποτελούμενη από το θεωρητικό (1ο και 2ο Κεφάλαιο), το μεθοδολογικό (3ο και 4ο Κεφάλαιο) και το πειραματικό (5ο και 6ο Κεφάλαιο) μέρος, ενώ η διατριβή ολοκληρώνεται με ένα επιπλέον κεφάλαιο σύνοψης των συμπερασμάτων και συζήτησης των προοπτικών (7ο Κεφάλαιο).Radionuclides as part of the natural environment affects significantly our lives due to the radiation they emit. Since the mid-20th century human activities further enrich the environment with artificial radionuclides or disrupt the existing local natural balance. The increasing demands for electric energy and the variety of applications that use radionuclides foreshadow the already growing production of nuclear fuels, retreatment of byproducts and disposal of radionuclide wastes that have as final recipient the environment, especially the aquatic. This fact, coupled with the limited scientific knowledge about the exact behavior of radionuclides in different ecosystems makes particularly important the systematic study in this scientific field. In this frame the present PhD thesis entitled “Estimation and Spatial-temporal dispersion of radionuclides in the aquatic environment” has been realized. The purpose of this study is to provide reliable data of radiological measurements in the aquatic environment, use them as radiotracers to characterize regions of interest and model the spatial and temporal dispersion of radionuclides with final objective to determine their impact on humans. In particular, an integrated methodology for radiological characterization and radionuclides’ dispersion modeling of aquatic areas has been developed in order to predict the environmental radiological impacts. The methodology, indicatively, have been implemented at Thermaikos Gulf, N Aegean Sea including background measurements of sea water and sediment, radionuclides’ dispersion simulation for 137Cs and 90Sr; and evaluation of the modeling estimations based on scientific and social criteria. Additionally, the sedimentation rates have been deduced by applying radiochonology methods and the radiological mapping of the seabed has also been performed for different characteristic aquatic environments. On the whole, the experimental measurements provide resent data in regions of interest at the NE Mediterranean. The thesis consists on seven chapters including the theoretical (Chapters 1 and 2), methodological (Chapters 2 and 4) and experimental (Chapters 5 and 6) part, concluding with an additional chapter of main findings and perspectives (Chapter 7):Γεώργιος Δ. Ελευθερίο