uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Modellering av byggnaders skyddskoefficienter vid utsläpp av radioaktiva ämnen
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2013 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Modeling protection coefficents of buildings during a release of radioactive materials (English)
Abstract [sv]

I händelse av ett radioaktivt utsläpp är det viktigt att ha bra beredskap med skyddsåtgärder som bidrarmed det bästa skyddet för den utsatta delen av befolkningen. Direkt efter ett utsläpp utgör exponering viainandning det största problemet eftersom partiklar och gaser ännu inte hunnit deponerats på mark, imoln och så vidare. Byggnader bidrar med ett skydd mot inhalation eftersom luften utanför och inutibostaden byts ut relativt långsamt. Hur stor del av föroreningen som tar sig in till inomhusluften och hurlång tid detta tar är viktig information för att avgöra om befolkningen är tillräckligt skyddade inutibyggnader eller om evakuering bör ske. I detta arbete har kunskap från befintlig litteratur samtmodellering använts för att beskriva generella förhållanden med vilka en förorening kan ta sig in i och utur en byggnad. Differentialekvationer med huvudprocesser och ingående parametrar har studerats för attge en uppfattning om vilket skydd en byggnad kan ge mot inhalation av partiklar och gaser i ettradioaktivt moln. Olika typer av ventilationssystem med eller utan tillhörande partikelfilter diskuteras ochinhalationsdos för olika åldersklasser och aktivitetsnivåer undersöks.Genom att jämföra mängd förorening i luften utanför mot inuti en byggnad talar man om byggnadensskyddskoefficient. De tre huvudprocesser som styr transporten är ventilation, penetration samtdeponering. Ventilationen uppkommer av luftutbytet mellan inomhus‐ och utomhusluften. Ventilationenstyrs antingen mekaniskt eller naturligt. Penetrationen beskriver hur stor andel av partiklarna ellergaserna som tar sig in över byggnadens fasad och deponeringen hur partiklar och gaser tenderar attfastna på de ytor de passerar under transporten. Deponeringen sker även på samtliga ytor inutibyggnaden. Efter att ämnen deponerats kan de resuspendera och åter komma upp till luften vilketmöjliggör för inandning innan de åter kan deponera på tillgängliga ytor. Deponeringen ses som en sänkamedan resuspensionen fungerar som en källa för inomhuskoncentrationen.En av de faktorer som påverkar skyddskoefficienten till störst del är partikeldiametern eftersomdeponerings‐ och penetrationsprocessen är starkt storleksberoende. Stora och små partiklar deponeraslättare och kvar finns den så kallade mellanfraktionen, 0,2‐1 μm i diameter, som håller sig i luften längsttid. Gaser rör sig lätt in och ut ur byggnaden och hindras inte av partikelfilter. Däremot finns särskildafilter att installera som hindrar gaser att ta sig in, exempelvis kolfilter. Sönderfallshastigheten hos de olikaradionukliderna påverkar även skyddsfaktorn. Då ämnena sönderfaller minskar koncentrationen i luften,sönderfallet är då en sänka för koncentrationen inomhus. Ventilationshastigheten har en viss påverkan påskyddskoefficienten. En ökad ventilationshastighet leder till att koncentrationen inomhus kommer att gåmot penetrationsfaktorn. Detta gäller om ventilationshastigheten kan antas vara mycket större ändepositionshastigheten. Ventilationssystem utrustade med partikelfilter kan hålla en stor del avföroreningen utanför byggnaden. Partikelfiltren har olika effektivitet och klassificeras som grov‐, mediumsamtfinfilter. En hög filtereffektivitet har stor påverkan på skyddskoefficienten. Ett filter skall däremotses som en färskvara. De kräver underhåll och bör bytas ut i tid för att kunna fungera som de ska.Inhalationsdosen beror av partikelstorlek eftersom deponeringen som sker i luftvägarna fungerar påliknande sätt som i transporten in och ut ur byggnaden. Mellanfraktionen har tendens att tränga djupt nedi lungorna efter inandning. Effekten från inhalation beror på en individs ålder, storlek och fysisk aktivitet.

Abstract [en]

In case of a radioactive release, it is important to have good preparedness with the right actions to contribute the best protection for the vulnerable section of the population. Immediately after a release theexposure through inhalation will be the biggest problem, since particles and gases have not beendeposited on land, clouds and so on. Buildings contribute to protection against inhalation. The reason forthis is that the air outside and inside the dwelling is changed relatively slowly. How much of the pollutionthat enter the indoor air and how long time it takes is important information to determine if thepopulation is sufficiently protected inside buildings or if evacuation is needed. In this work knowledgefrom existing literature and modelling has been used to describe general conditions with which apollutant moves in and out of a building. Differential equations with main processes and parameters havebeen studied to give a estimation as to the protection a building can provide against exposure throughinhalation of particles and gases in a radioactive cloud. Different types of ventilation systems, with orwithout associated particle filter are discussed and inhalation dose for different age groups and activitylevels are examined.A buildings protection coefficient is defined by comparing the amount of pollution in the air outside withthe air inside a building. The three main processes that control the transport of the pollution in and outfrom a building are ventilation, penetration and deposition. Ventilation arises of air exchange betweenindoor and outdoor air. Ventilation is controlled either mechanically or naturally. Penetration describesthe proportion of the particles or gases that enter trough the buildings shell. Deposition of particles andgases accurse due to the fact that they tend to stick to the surfaces they pass in transit. The deposition alsooccurs on all surfaces inside the building. After the particles and gases have become deposited, they mayre‐suspend and come back up into the air permitting inhalation before they once more deposit onavailable surfaces. The deposit is seen as a sink while re‐suspension acts as a source for indoor airconcentration.One of the factors that have a large impact of a buildings protection factor is the particle diameter, due tothe deposition and penetration process strongly dependent on particles size. Large and small particlesdeposited easier and the remaining fraction, the midfraction (0.2 to 1 micron in diameter), remains. Thisfraction will stay in the air longer since the deposition process does not affect it strongly. Gases moveeasily in and out of the building and are not prevented by the particle filter. However, there are specialfilters to install that prevent gases to penetrate, such as carbon filters. The rate of decay of the variousradionuclides also affects the protection factor. When nuclides decay the concentration in the airdecreases, the decay is then a sink of the concentration indoors. Ventilation rate has a certain influence onprotection coefficient. An increased ventilation rate leads to the concentration inside approaching thepenetration factor; this is applied if the ventilation rate can be assumed to be much higher than thedeposit rate. Ventilation system equipped with a particle filter can keep a large part of the pollutantoutside the building. Particle filters have different efficiency and are classified as coarse, medium and finefilter. High filter efficiency has a major impact on the protection coefficient. For a filter to functionproperly it demands maintenance and should be replaced in time.Inhalation dose depends on the particle size, since the deposition process affected in respiratory functionis similar to the transport in and out of a building. The midfraction tends to penetrate deep into the lungsafter inhalation. The effect of inhalation is due to an individual's age, size, and physical activity.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 59 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 13003
Keyword [en]
Indoor aerosol, ventilation in buildings, model simulations, protection coefficients, inhalation dose
Keyword [sv]
Aerosolkoncentration inomhus, ventilation, modellering, skyddsfaktor, inhalationsdos
National Category
Other Earth and Related Environmental Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-195665OAI: oai:DiVA.org:uu-195665DiVA: diva2:608098
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Uppsok
Life Earth Science
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-03-05 Created: 2013-02-26 Last updated: 2013-03-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5765 kB)394 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5765 kBChecksum SHA-512
dbd50e6e4d605491e5f3959ce5af04b2d8b93b1be241cbbbef558b940c0f514e37c4a74017c32bea6bfdddee35a4287a074d8e01bd1fd683ca0b767203554bd3
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Other Earth and Related Environmental Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 394 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 542 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf