Atmosphärische Langzeitausbreitungsmodelle im urbanen Gebiet für die Expositionsberechnung im Umfeld von medizinischen und industriellen Einrichtungen

Hintergrund

Sowohl die neue Strahlenschutzverordnung als auch die Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Ermittlung der Exposition von Einzelpersonen der Bevölkerung durch genehmigungs- und anzeigebedürftige Tätigkeiten fordern die realitätsnahe Berechnung der Exposition der Einzelperson der Bevölkerung infolge Ableitung radioaktiver Stoffe aus kerntechnischen Anlagen und Einrichtungen. In urbanen Gebieten ist die Vorhersage der turbulenz- und windgetriebenen Ausbreitung freigesetzter Stoffe besonders schwierig, da die Strömungsverhältnisse durch Hindernisse wie z.B. Gebäude beeinflusst werden.

Für die Berechnung der komplexen Windströmung in Stadtstrukturen und der Ausbreitung von Luft-beimengungen stehen verschiedene Strömungs- und Transportmodelle zur Verfügung. Das für die Berechnung der Exposition der Bevölkerung zuständige Bundesamt für Strahlenschutz verwendet das speziell für diese Berechnungen entwickelte Lagrange-Partikelmodell ARTM.

Das Modell wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens für die Anwendung in urbaner Umgebung weiterentwickelt. Durch Anbindung eines prognostischen Windfeldmodells kann nun die Wirkung von Strömungshindernissen auf die Windströmung und die Luftschadstoffausbreitung explizit berücksichtigt werden.

Zielsetzung

ARTM-Ausbreitungssimulationsergebnisse des Windkanalexperiments. Verteilung der Aktivitätskonzentration in der bodennahen Luftschicht (Farbskala Blau-Gelb) und skalierte Gebäudehöhen (Graustufen). Quelle mit rotem Kreuz, Messpunkte mit schwarzen Punkten gekennzeichnet.

Im Forschungsvorhaben soll das erweiterte Ausbreitungsmodell ARTM unter Berücksichtigung des aktuellen Standes von Wissenschaft und Technik evaluiert werden. Die Ausbreitungsprognosen sollen mit Ergebnissen weiterer, prinzipiell geeigneter numerischer Strömungs- und Transportmodelle verglichen werden. Dann soll die Ergebnisgüte vergleichend bewertet werden.

Bei der Modellevaluation wird berücksichtigt, dass im operationellen Betrieb beim BfS nur ein limitierter meteorologischer Datensatz zur Verfügung steht. Geeignete Modelle müssen zudem in der Lage sein, die erforderlichen Jahresberechnungen der Immissionsbelastung durchzuführen.

Weiterhin hat das Vorhaben zum Ziel, eine für die Modellevaluation geeignete Vergleichsdatenbasis mit bekanntem und dokumentiertem Vertrauensbereich bereitzustellen. Dazu werden systematische Modellversuche an definierten Stadtstrukturen in einem Grenzschichtwindkanal durchgeführt.