Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikkavaihtoehtojen ympäristön radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily

Työraportti 98-63 Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikkavaihtoehtojen ympäristön radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily Anne Voutilainen Syyskuu 1998 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI, FINLAND Tel. +358-9-2280 30 Fax +358-9-2280 3719

,...------~-- - Työraportti 98-63 Käytetyn ydinpolttoaineen 1 oppusijoituspaikkavaihtoehtojen ympäristön radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily Anne Voutilainen Syyskuu 1998

~STUK SAA TE 1 (1) 4.9.1998 26/620/98 Posiva Oy Lauri Pöllänen Mikonkatu 15 A 00100 HELSINKI Tilauksenne 9661198/LPN KÄYTETYN YDINPOLTTOAINEEN LOPPUSIJOITUSPAIKKAVAIHTOEHTOJEN YMPÄ RISTÖN NYKYISET RADIOAKTIIVISET AINEET JA JONISOIVASÄTEILY SEKÄ LOPPUSI JOITUKSEN TOTEUTTAMISEN SEURAUKSENA YMPÄRISTÖÖNPÄÄSEVÄN LUONNON RADON-KAASUN AIHEUTTAMAT SÄTEILYANNOKSET Ohessa lähetämme tilaamanne ja ohjeittenne mukaan tarkistetun raportin. Kirjoittaja: Anne Voutilainen Raportin nimi: Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikkavaihtojen ympäristön radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily. Johtaja Laboratorionjohtaja Hannu Arvela STUK SÄTEILYTURVAKESKUS STRÅLSÄKERHETSCENTRALEN RADIATION AND NUCLEAR SAFETV AUTHORITV OSOITE/ADDRESS Laippatie 4 00880 HELSINKI POSTIOSOITE/POSTAL ADDRESS PUH./TEL. PUP.O.Box 14 (09) 759 881 FIN-00881 HELSINKI, FINLAND +358 9 759 881 FAX (09) 7598 8500 +358 9 7598 8500

Työ r a p o r t t i 9 8-6 3 Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikkavaihtoehtojen ympäristön radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily Anne Voutilainen Säteilyturvakeskus Syyskuu 1998 Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

~A=n=ne~V~o=u=tl= la=in=e=n~---------------------=3~1.=8=.1~99~8~ 2 Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituspaikkavaihtoehtojen ympäristön radioaktiiviset aineet ja ionisoiva säteily TIIVISTELMÄ Raportissa esitetään lyhyt katsaus luonnon radioaktiivisuuden alkuperästä ja radioaktiivisten aineiden pitoisuuksista maankamarassa ja vedessä. Luonnonsäteilyn ja keinotekoisen säteilyn aiheuttamia säteilyannoksia ja säteilyn lähteitä tarkastellaan sekä suomalaisten että koko maapallon väestön kannalta. Raporttiin on koottu tietoa huoneilman, ulkoilman, sadeveden, pinta- ja pohjaveden sekä maa- ja kallioperän radioaktiivisuudesta Eurajoella, Kuhmossa, Loviisassa ja Äänekoskella. Lisäksi arvioidaan luonnonsäteilylähteistä saatavia säteilyannoksia kullakin paikkakunnalla erikseen. Luonnosta peräisin oleva säteily on ylivoimaisesti merkittävin säteilyaltistaja maapallolla. Me syömme, juomme ja hengitämme radioaktiivisia aineita. Eniten säteilyannosta saamme huoneilman radonista. Avaruudesta ja maankamarasta meihin kohdistuu ulkoista gammasäteilyä. Sisäilman radonin ja porakaivoveden radonin pitoisuusvaihtelut aiheuttavat suurimmat erot eri paikkakuntien ja eri henkilöiden säteilyannoksissa. Loviisassa ja Äänekoskella säteilyannokset ovat suurempia ja Eurajoella ja Kuhmossa pienempiä kuin Suomessa keskimäärin. Suomalaisen pientalossa asuvan ja vesilaitosvettä käyttävän henkilön säteilyannos luonnonsäteilystä ja Tshemobyl-laskeumasta on keskimäärin 3,5 millisievertiä vuodessa (msv/v). Eurajoella se on 3,3, Kuhmossa 2,6, Loviisassa 8,3 ja Äänekoskella 4,2 msv/v. Porakaivovettä käyttävälle luvut ovat vastaavasti 5,4 (suomalaiset), 4,1 (Eurajoki), 3,5 (Kuhmo), 12 (Loviisa) ja 5,4 msv/v (Äänekoski). Muut säteilylähteet kuin sisäilman radon ja talousvesi aiheuttavat yhdessä alle 1 msv:n annoksen vuodessa, vaikka niidenkin annoksissa on paikkakuntakohtaisia eroja. Avainsanat radon, uraani, torium, cesium, säteilyannos, vesi, maaperä, kallioperä, radioaktiivinen laskeuma

~A=nn=e~V~o=u=ti=la=in=e=n~---------------------=3~1.=8.~19~9~8~--------------------------------3 Radioactive elements and ionizing radiation in the environment of the alternative sites for the final disposal of nuclear waste ABSTRACT This report summarises a short review of theorigin of earth's natural radioactivity and concentrations of radioactive elements in ground and water. The radiation doses of natural and artificial sources are examined and presented for population of both Finland and the whole world. The report includes data on the radioactivity of indoor and outdoor air, rainwater, surface and groundwater, soil and bedrock in Eurajoki, Kuhmo, Loviisa and Äänekoski. The radiation doses from natural sources are also estimated in each municipality separately. N atural radiation is the most significant source of radiation exposure in the world. W e eat, drink and breathe radioactive elements. Themost radiation dose to man comes from indoor radon. W e get cosmic radiation from space and terrestrial gamma radiation from ground. lndoor radon and radon in drilled wells causes the largest variation in radiation doses between municipalities or individuals. The radiation doses in Loviisa and Äänekoski are bigger and in Eurajoki and Kuhmo smaller than the average in Finland. The average radiation dose from natural radiation and Tshernobyl fallout is 3,5 millisievert per year (msv/a) for a Finn who lives in a detached house and uses household water from waterworks. The corresponding radiation dose in Eurajoki is 3,3, in Kuhmo 2,6, in Loviisa 8,3 and in Äänekoski 4,2 msv/a. The average doses for persons who use household water from drilled wells are respectively 5,4 (all Finns), 4,1 (Eurajoki), 3,5 (Kuhmo), 12 (Loviisa) and 5,4 msv/a (Äänekoski). The other sources of radiation, excluding indoor radon and household water, cause together less than 1 msv per year, althougt these doses vary in different municipalities, too. Key words: radon, uranium, torium, cesium, radiation dose, water, ground, bedrock, radioactive fallout

~A~nn~e~V~o~ut~il~ai~ne~n--------------------~31~.0~8~.9~8 4 SISÄLLYSLUETTELO TINISTELMÄ... 2 ABSTRACT... 3 SISÄLLYSLUETTELO... 4 1 JOHDANTO... 5 2 LUONNON RADIOAKTINISET AINEET... 5 3 SÄTEILYANNOS ERILÄHTEISTÄ... 7 3.1 Sisäilman radan... 9 3.2 Luonnon taustasäteily... 12 3.2.1 Kosminen säteily... 12 3.2.2 Ulkoinen säteily maaperästä ja rakennuksista... 12 3.2.3 Luonnon radioaktiivisuus kehossa... 13 4 PINTAILMAN RADIOAKTINISUUS... 14 5 LASKEUMAN RADIOAKTINISUUS... 19 6 PINTA- JA POHJA VEDET... 23 6.1 Luonnon radioaktiivisuus... 23 6.2 Keinotekoinen radioaktiivisuus... 27 7 MAA- JA KALLIOPERÄ... 28 7.1 Uraani- ja toriumpitoisuudet.... 28 7.2 Ulkoisen säteilyn annosnopeus... 31 8 SÄTEILYANNOSTEN VERTAILU... 33 9 KIRJALLISUUS... 36 Liite 1 Radioaktiiviset hajoamissarjat... 40 Liite 2 Säteilyannosten vertailu... 42

~A~n=ne~V~ou=t=ila=in=e=n~--------------------~3~1.=8~.1~99~8~--------------------------------5 1 JOHDANTO Suomessa syntynyt käytetty ydinpolttoaine on tarkoitus loppusijoittaa syvälle kallioperään. Sijoituspaikkavaihtoehtoina ovat Eurajoen Olkiluoto, Kuhmon Romuvaara, Loviisan Hästholmen ja Äänekosken Kivetty. Loppusijoituslaitoksen ympäristövaikutusten arviointi (YVA-menettely) edellyttää laitoksen aiheuttamien säteilyvaikutusten etukäteisarviota (Posiva 1998). Siksi on tärkeätä tietää, minkälaiset ovat luonnon radioaktiivisten aineiden pitoisuudet kallioperässä, maaperässä, vedessä ja ilmassa. Tässä raportissa esitetään nykyinen säteilytilanne vertailukohdaksi loppusijoituslaitoksen säteilyvaikutuksille. 2 LUONNON RADIOAKTIIVISET AINEET Maailmankaikkeuden iäksi oletetaan noin 15 miljardia vuotta. Aurinkokuntamme, johon maapallo ja muut planeetat kuuluvat, oletetaan syntyneen kasautumaila kivimeteoriittien kaltaisesta aineksesta noin 4,6 miljardia vuotta sitten (Keljonen 1992). Maapalloon kasaantuneet luonnon radioaktiiviset aineet ovat siten peräisin jo aurinkokuntaamme varhaisemmalta ajalta. Luonnon radioaktiivisten hajoamissarjojen lähtöaineet ovat: uraani 238 ( uraanisarjan lähtöaine), uraani 235 (aktiniumsarjan lähtöaine) ja torium 232 (toriumsarjan lähtöaine). Uraani-, aktinium- ja toriumsarja ovat monivaiheisia hajoamisarjoja, joiden välituotteet lähettävät hajotessaan alfa- ja beeta-hiukkasia sekä gammasäteilyä. Kullakin sarjan jäsellä on sille ominainen puoliintumisaika eli aika, jonka kuluessa puolet kyseisestä aineesta on hajonnut ja muuttunut toiseksi aineeksi. Esimerkiksi uraani 238:n puoliintumisaika on 4,5 miljardia vuotta eli puolet maapallon syntyvaiheessa olleesta uraani 238:sta on hajonnut. Luonnossa on myös muita radioaktiivisia isotooppeja. Esimerkiksi luonnon kaliumista noin 0,0117% on radioaktiivista kalium 40:tä. Liitteessä 1 on esitetty hajoamissarjat. Alkuaineet ovat maapallon syntyvaiheessa olleet todennäköisesti melko tasaisesti jakautuneet. Pian synnyn jälkeen maapallo on kuitenkin erilaistunut. Laajat maankuoren kehitysprosessit, toistuvat vuorijonojen poimukset, graniittien synty ja vuorijonojen rapautuminen ovat rikastaneet uraania ja toriumia maan sisäosista kuoren materiaaliin. Alunperin tasapainossa olleet radioaktiivisten hajoamissarjojen jäsenet ovat aikojen kuluessa, maan kuoren kehitysprosesseissa, eriytyneet toisistaan. Aurinkokunnan ulkopuolella on tapahtumia, jotka synnyttävät säteilyä. Tätä säteilyä kutsutaan galaktiseksi kosmiseksi säteilyksi. Se koostuu protoneista, heliumioneista ja sitä raskaammista ioneista. Myös auringosta tulee säteilyä, joka koostuu samoista hiukkasista. Kun nämä hiukkaset tunkeutuvat ilmakehään, ne panevat alulle moni vaiheisen prosessin kaasuytimien kanssa. Syntyy protoneja, neutroneja, myoneja, pioneja ja kaoneja sekä ns. kosmogeenisiä radioaktiivisia aineita, kuten tritium eh), beryllium 7, natrium 22 ja hiili 14 (Castren 1994). Eri kivilajien ja muiden ainesten radioaktiivisuuspitoisuuksista löytyy kirjallisuudesta useita yhteenvetoja. Tähän raporttiin on koottu tietoa uraani- ja toriumpitoisuuksista (Keljonen toim. 1992, UNSCEAR 1993) sekä radiumpitoisuuksista (Boyle 1982). Pitoisuudet on esitetty taulukoissa 1 ja 2.

~A=nn=e~V~o~u=ti=la=in~en~--------------------~3~1~.0~8~.9~8 6 Uraani-, torium ja radiumpitoisuudet ovat suurimpia graniittisissa kivissä ja pienimpiä ultramafisissa (ultraemäksisissä). Uraania on enemmän merivedessä kuin joki- tai järvivedessä. Toriumia ja radiumia on sitä vastoin enemmän joki- ja järvivedessä kuin merivedessä. Uraani- ja radiumpitoisuudet ovat eri kirjallisuuslähteistä, joten kaikista aineksista ei ole esitetty radiumpitoisuutta. Taulukko 1. Uraanin, toriumin ja radiumin keskipitoisuuksia ja vaihteluvälejä maankuoressa, yleisissä kivilajeissa, moreenissa, maaperässä ja vesissä. Uraani 1, Uraanij, Torium\ Toriumj, Radium:z, ppm ppm Bq!kg ppm Bq!kg Mantereeilinen kuori 2,8 34 10 41 Merellinen kuori 0,1 1,2 0,3 1,2 Ultramafiset kivet 0,02 0,2 0,05 0,2 lxlo-~ (peridotiitti) Mafiset kivet 0,5 6,1 2,2 9 4x10-7 (gabro, basaltti) Graniitit ja granodioriitit 4 49 15 61 1,5xlo-b Liuskeet 3,2 39 12 49 lxlo-b Hiekkakivet 1,3 16 5 20 8x10-7 Kalkkikivet 1 12 2 8 4x10-7 Moreenin hienoaines 3,1 38 10,2 42 Maaperä 2,7 33 9,4 38 8xlo-~- 9x10-5 Joki- ja järvivesi 0,04ppb <0,1 ppb lxl0-11 - 4xlo-Y Pohjavesi lxl0-10 - 2x10-7 Merivesi 3 ppb 10-4 ppb 4x10-11 - 2xlo-w 1) Keljonen toim. 1992 2) Boyle 1982 3) 1 ppm uraania vastaa 12,3 Bqlkg uraania tai radiumia (tasapainossa), 1 ppm toriumia vastaa 4,07 Bqlkg toriumia Taulukko 2. Luonnon radioaktiivisten aineiden pitoisuuden vaihtelut eri kivilajeissa Pohjoismaissa (UNSCEAR 1993) Kivilaji Kalium40 Radium 226 Torium 232 Bq!kg Bqlkg Bqlkg Normaali graniitti 600-1800 20-120 20-80 Th- ja U-rikas graniitti 1200-1800 100-500 40-350 Gneissi 600-1800 20-120 20-80 Dioriitti 300-1000 1-20 4-40 Hiekkakivi 300-1500 5-60 4-40 Kalkkikivi 30-150 5-20 1-10 Liuske 600-1800 10-120 8-60 Keski-Kambrin 1000-1800 120-600 8-40 alunaliuske Ylä-Kambrin tai Ala- 1000-1800 600-4500 8-40 Ordovikin alunaliuske

~A~nn~e~V~o~u~ti~Ia~in~e~n----------------------~3~1~.0~8~.9~8 7 3 SÄTEILYANNOS ERI LÄHTEISTÄ Luonnosta peräisin oleva säteily on ylivoimaisesti merkittävin säteilyaltistaja maapallolla. Maa- ja kallioperäjalkojemme alla ja betoni- tai tiiliseinät ympärillämme säteilevät. Avaruudesta peräisin olevalle säteilylle joudumme alttiiksi kaikkialla. Me syömme, juomme ja hengitämme radioaktiivisia aineita. Eniten säteilyannosta saadaan huoneilman radonista niin koko maapallolla kuin Suomessakin. Keinotekoisista säteilylähteistä eli ihmisen toiminnan tuloksena eniten säteilyannosta aiheutuu lääketieteellisistä tutkimuksista ja hoidoista. Lisäksi elinympäristöämme on joutunut jonkin verran radioaktiivisia aineita ilmakehässä tehdyistä ydinkokeista ja Tshernobylin onnettomuudesta sekä ydinvoiman käytöstä. Mitättömän pieni säteilyannos voi aiheutua käyttöesineistä, joihin on lisätty erittäin vähäisiä määriä radioaktiivisia aineita. Suomalaisen keskimääräiset säteilyannokset (msv/v) eri säteilylähteistä vuonna 1996 D Sisäilman radan 2 D Ulkoinen säteily maaperästä 0,5 D Kosminen säteily avaruudesta 0,3 D Luonnon radioakt.kehossa 0,3 Röntgentutkimukset 0,5 Radioisotoopit lääketieteessä 0,04 DTshernobyl-laskeuma 0,04 Kuva 1. Suomalaisen keskimääräiset säteilyannokset eri säteilylähteistä vuonna 1996 (millisievertiä vuodessa) (Voutilainen 1996). UNSCEAR (1993) on laskenut eri säteilylähteistä peräisin olevan säteilyannoksen koko maapallon väestölle. Säteilyturvakeskus on julkaissut asiantuntijoiden lyhennelmät ja arviot raportista omassa sarjassaan (Auvinen ym. 1994 ). Taulukoissa 3 ja 4 on esitetty eri lähteistä peräisin olevat säteilyannokset koko maapallon väestölle ja erikseen suomalaisille.

~A~nn~e~V~o~u~ti~la~in~e~n----------------------~3~1~.0~8~.9~8 8 Taulukko 3. Luonnonsäteilystä aikuiselle vuosittain aiheutuva keskimääräinen säteilyannos koko maapallolla ja Suomessa, millisievertiä vuodessa. Altistuksen aiheuttaja Säteilyannos (msv/v) Koko maapallo 1 Suomi 2 Kosminen säteily 0,38 0,3 Kosmogeeniset radionuklidit 0,01 0,01 Ulkoinen gammasäteily 0,46 0,45 Sisäinen säteily pitkäikäisistä 0,23 0,2 radioaktiivisista aineista (ei radon) Sisäinen säteily radonista ja sen hajoamistuotteista -Hengitysilman radon 3 (Rn-222) 0,8 2,0 - Hengitysilman toron (Rn-220) 0,07 0,07 - Juomaveden radon (Rn-222) 0,005 0,1 Luonnonsäteily yhteensä 2,0 3,1 1) UNSCEAR 1993 2) Castren 1994 3) Hengitysilman radonin annosarvio on laskettu ICRP 65:n mukaan (Castren 1994). Taulukko 4. Keinotekoisesta säteilystä aikuiselle vuosittain aiheutuva keskimääräinen säteilyannos koko maapallolla ja Suomessa, millisievertiä vuodessa. Altistuksen aiheuttaja Säteilyannos (msv/v) Koko maapallo Suomi Röntgentutkimukset 0,3 1 0 5 2 ' Radioisotooppien käyttö lääke- 003 1 004 3 ' ' tieteellisissä tutkimuksissa _1 Tshernobyl-laskeuma 004 4 ' ilmakehässä tehtyjen ydinasekokeiden laskeuma 7 - noin 0,005 5 (suomalaiset) Ydinvoimaloiden päästöt -' noin 0,001 6 ympäristön asukkaille (muille suomalaisille pienempi) Keinotekoinen säteily yhteensä noin 0,33 noin 0,58 1) UNSCEAR 1993 2) Rannikko et al. 1997 3) Korpela 1996 4) Annosarvio vuodelta 1997, suurimmillaan keskimääräinen annos oli 0,25 msv vuonna 1987. Suomela et al. 1991 5) Arvioitu raportin STUK-A54 tietojen perusteella. Säteilyturvakeskus 1987 6) Ikäheimonen et al. 1995 7) Koska annokset jakautuvat hyvin epätasaisesti ei ole järkevää laskea keskimääräistä yksilöannosta.

------------ - - Säteilyturvakeskus Posivan työraportti 98-63 ~A~n~ne~V~o~u~t~~ la~in~e~n~---------------~3~1.=8=.1~99~8~--------------------------------9 3.1 Sisäilman radon Radan e 22 Rn) ja toron e 20 Rn) ovat kaasumaisia radioaktiivisia aineita, jotka syntyvät uraanisarjassa esiintyvän radium 226:n ja toriumsarjassa esiintyvän radium 224:n hajoamistuotteina. Säteilyannoksen kannalta lyhytikäisenä toronilla ei ole käytännössä merkitystä. Pääasiallinen radonin lähde on rakennuksen alla oleva maaperä. Rakennuksen sisäilma on lämmintä ja ulkoilma kylmää. Tämä lämpötilaero aiheuttaa asunnon alaosaan alipaineen, jonkajohdosta asunto talvella suorastaan imee maaperän radonpitoista huokosilmaa. Myös betoni, kipsilevy ja muut kiviaineksesta valmistetut rakennusmateriaalit tuottavat radonia. Radonia vapautuu huoneilmaan myös vedenkäytön yhteydessä. Radonin terveyshaitta aiheutuu sen lyhytikäisistä tyttäristä (poloniumin isotoopeista). Nämä ovat kiinteitä aineita, jotka ovat ilmassa sellaisenaan tai tarttuneina pölyhiukkasiin. Hengitettäessä ne joutuvat keuhkoihin, jossa ne hajoavat lähettäen alfahiukkasen. Suuri radanpitoisuus lisää riskiä sairastua keuhkosyöpään. Suomessa todetaan vuosittain noin 2000 keuhkosyöpää, joista radonin arvioidaan aiheuttavan 100-600. Todennäköisin arvio on noin 200 keuhkosyöpää. Pienikin säteilyannos voi aiheuttaa syövän, joskin todennäköisyys on pieni. Mitä kauemmin ja mitä suuremmassa radanpitoisuudessa oleskelee sitä suurempi todennäköisyys on saada keuhkosyöpä (Säteilyturvakeskus 1998). Radonaltistuksesta 80 % saadaan asunnoissa ja 20 % työpaikoilla, joten työperäisiä keuhkosyöpiä ilmenisi vuosittain 20-120, todennäköisimmän arvion ollessa 40. Huoneilman radanpitoisuus on Suomessa keskimäärin 120 Bq/m 3, mistä aiheutuu asukkaalle noin 2 millisievertin säteilyannos vuodessa. Pientaloissa radanpitoisuus on keskimäärin 145 ja kerrostaloasunnoissa 80 Bq/m 3 (Arvela ym.1993). Erot eri asuntojen välillä voivat olla suuria, suurimmat säteilyannokset pientaloasunnoissa ovat olleet yli 300 msv/v. Syy korkeisiin pitoisuuksiin on kylmä ilmastomme, rakennusten perustamistapaja tiiveys, graniittisen kallio-ja maaperämme tavallista suurempi uraanipitoisuus sekä ilmaa hyvin läpäisevät harjut. Taulukossa 5 ja kuvassa 2 on tarkasteltu radanpitoisuutta suomalaisissa pientaloissa vaihtoehtoisilla loppusijoituspaikkakunnilla.

--------------- - Säteilyturvakeskus Posivan työraportti 98-63 ~A=nn=e~V~o~u=til=a~in=en~--------------------~3~1~.0~8~.9~8 10 Taulukko 5. Sisäilman radonpitoisuus pientaloissa. Neljästä tarkasteltavasta kunnasta on esitetty kaikki kunnissa tehdyt mittaukset ja lisäksi ne mittaukset, joista tunnetaan talon rakennuspohjan maaperä. Asuntoja, Keskiarvo > 200 Bq/mj >400Bq/mj Maksimiz kpl Bq/m 3 Bq/m 3 Kokomaa 1 145 17,9% 5,0% 32 700 Loviisa 2 561 407 56% 27% 11000 Tiivis 4 234 353 60% 30% 2800 Läpäisevä 5 269 421 51% 22% 11000 Eurajoki 2 92 131 1,0% 5,4% 1500 Tiivis 15 104 (3 (3 220 Läpäisevä 11 396 (3 (3 1500 Äänekoski 2 145 187 25% 10% 1400 Tiivis 62 194 24% 10% 1400 Läpäisevä 46 205 26% 13% 1300 Kuhmoz 71 98 5,6% 1,4% 440 Tiivis 33 103 (3 (3 250 Läpäisevä 9 79 (3 (3 120 1) Arvela ym. 1993, edustava keskiarvo ja ylitysprosentit 2) Voutilainen ym. 1997 3) Mitattujen asuntojen lukumäärä on niin pieni, että prosentteja ei ole esitetty 4) Tiivis= talot perustettu kalliolle, moreenille, savelle tai siltille 5) Läpäisevä =talot perustettu harjuille tai muille hiekka- ja soramuodostumille

~A~nn~e~V~o~u~ti~la~in~e~n ~3~1~.0~8~.9~8 11 ÄT.A N 0... /\ ENTALOA vo Kuva 2. Huoneilman radanpitoisuus suomalaisissa pientaloissa. Kuntakeskiarvot ovat Säteilyturvakeskuksen tekemien mittaustulosten keskiarvoja.

Säteilyturvakeskus Pasivan työraportti 98-63 ~A~n~ne~V~ou~t~il~ai~ne~n~--------------------------------------------~3~1.~8~.1~99~8~ 12 3.2 Luonnon taustasäteily Avaruudesta peräisin olevaa kosmista säteilyä, maankamaran ja rakennusten aiheuttamaa gammasäteilyä sekä ruuan ja juoman mukana kehoon joutuneista radioaktiivisista aineista aiheutuvaa sisäistä säteilyä kutsutaan luonnon taustasäteilyksi. Se aiheuttaa suomalaisille noin yhden millisievertin suuruisen annoksen eli neljäsosan vuotuisesta säteilyannoksestamme. Taustasäteilystä saatavan annoksen suuruuteen emme juurikaan voi vaikuttaa. Sisäilman radonia ei lasketa taustasäteilyksi, koska se on ihmisen itse rakennustoiminnallaan aiheuttamaa. 3.2.1 Kosminen säteily Suomalainen saa kosmisesta säteilystä noin 0,3 msv:n annoksen vuodessa. Erot eri puolilla Suomea ovat lähes olemattomat. Lentohenkilöstön arvioidaan saavan kosmisesta säteilystä enimmillään 4 millisievertin vuosiannoksen. Kosmiselta säteilyltä ei voi käytännössä juuri suojautua. Kosminen säteily on peräisin ulkoavaruudesta ja auringosta. Ulkoavaruudesta peräisin olevat hiukkaset ovat pääasiassa protoneja ja alfahiukkasia, joiden energia on hyvin suuri. Auringosta tulevien hiukkasten energia on pienempi. Maan pinnalla ja alemmissa ilmakehissä ei havaita suoraan näitä hiukkasia vaan niiden synnyttämää sekundäärisäteilyä. limakehä ja maan magneettikenttä suojaavat maapalloa kosmiselta säteilyltä. Magneettikentän suojaava vaikutus on päiväntasaajalla suurempi kuin napa-alueilla. Mitä korkeammalla ihminen oleskelee, sitä suuremman säteilyannoksen hän saa. 2000 metrin korkeudella kosminen säteily on noin kaksinkertainen merenpinnan tasoon verrattuna. Suomessa kosmisen säteilyn annosnopeus ilmassa merenpinnan korkeudella on noin 0,032 f.!gylh (Arvela 1988). Loviisa ja Eurajoki sijaitsevat vain hieman merenpinnan yläpuolella, jolloin kosmisen säteilyn annos näissä kunnissa on noin 0,28 msv/v. Äänekoski sijaitsee noin 100 metriä merenpinnan yläpuolella ja Kuhmo noin 170m. Kuhmossa kosmisen säteilyn annos on noin 0,30 msv/v. 3.2.2 Ulkoinen säteily maaperästä ja rakennuksista Ulkoista säteilyä saamme maankamarassa ja rakennusmateriaaleissa olevien radioaktiivisten aineiden lähettämästä gammasäteilystä. Tällaisia aineita ovat mm. uraani, torium ja kalium. Me vietämme suurimman osan ajastamme kotona ja työpaikalla, toisin sanoen sisätiloissa. Sisällä saatu säteilyannoksemme onkin noin 5 kertaa suurempi kuin ulkona saatu. Kerrostaloasunnoissa saamme säteilyä seinistä, lattioista ja katosta. Pientalojen puiset rakenteet säteilevät huomattavasti vähemmän kuin kivipohjaiset rakenteet. Ulkona säteily on peräisin maaperästä. Ulkoisesta säteilystä aiheutuva annos tulee siis pääasiassa rakennusmateriaaleista sisätiloissa ja on keskimäärin 0,5 msv/v suomalaista kohti. Vaihtelu eri paikkakuntien välillä on 0,17-1 msv/v. Suurimmillaan ulkoinen säteily on Kaakkois-Suomen rapakivigraniittialueella (Arvela 1995). Kappaleessa 7.2 tarkastellaan ulkoista säteilyä lisää.

------------------------------------------------------------------ -- Säteilyturvakeskus Posivan työraportti 98-63 ~A~n~ne~V~ou~t~il~ai~n~en~----------------------~3~1~.0~8~. 9~8~ 13 3.2.3 Luonnon radioaktiivisuus kehossa Monia luonnossa esiintyviä radioaktiivisia aineita joutuu kehoomme ruuan, juoman ja hengityksen mukana. Me siis säteilemme. Näistä radioaktiivisista aineista aiheutuu meille noin 0,3 msv:n sisäinen säteilyannos vuodessa. Pääasiallisin säteilylähde meissä on kalium 40, jonka osuus annoksesta on noin 0,2 msv. Ravinnon ja hengitysilman mukana kehoomme kulkeutuu uraanin ja toriumin hajoamissarjojen tuotteita. Eniten altistusta aiheuttavat uraanin hajoamistuotteet lyijy (Pb-210) ja polonium (Po-210). Näiden pitoisuudet maaperässä ja ravinnossa vaihtelevat eri paikkakunnilla. Suomalaiset saavat juomaveden radonista keskimäärin 0,1 msv:n vuotuisen sisäisen säteilyannoksen. Suurimmat henkilökohtaiset erot sisäisissä annoksissa aiheutuvat porakaivoveden radonista. Muita luonnon radioaktiivisia aineita joutuu kehoomme hyvin vähän. Avaruussäteilyn kautta syntyvistä radioaktiivisista aineista tärkein on hiili 14. Se sitoutuu kaikkeen elolliseenjajoutuu sitä kautta elimistöömme. Hiili 14 aiheuttaa 0,012 msv:n säteilyannoksen vuodessa eli vain vähäisen osan sisäisestä annoksestamme.

~A~nn=e~V~o=u~ti~Ia~in~e~n~--------------------~3~1=.0=8~.9~8 14 4 PINTAILMAN RADIOAKTIIVISUUS llmassa on erikokoisia leijuvia hiukkasia, joihin voi olla kiinnittyneenä radioaktiivisia aineita. Radioaktiivisia aineita tulee ilmaan luonnon omista lähteistä ja keinotekoisesti ihmisen toiminnan vaikutuksesta. Kosminen säteily synnyttää ilmakehään tritiumia eh), beryllium 7:ää, natrium 22:taja hiili 14:ta. Ydinkokeet, ydinaseiden valmistus, ydinenergian tuotanto, ydinonnettomuudet ja radioaktiivisten aineiden tuotanto ja käyttö tuottavat ilmakehään tritiumia ja hiili 14:ta sekä lisäksi lukuisia muita radioaktiivisia aineita. Hiukkaset voivat kulkeutua tuhansien kilometrien päähän. Ne laskeutuvat joko sateen mukana tai painovoiman vaikutuksesta alas. Osa jo laskeutuneista radioaktiivisista hiukkasista voi joutua takaisin ilmaan esim. tuulen vaikutuksesta. Säteilyturvakeskus (STUK) valvoo pintailman radioaktiivisten aineiden pitoisuutta. STUKilla on ilmanäytteenkerääjiä seitsemällä paikkakunnalla eri puolilla Suomea. STUK analysoi myös Loviisan ja Olkiluodon ydinvoimalaitosten läheisyydessä olevien kerääjien suodattimet. ilmankerääjä imee suuren määrän ilmaa lasikuitusuodattimen läpi, jolloin ilmassa olevat hiukkaset jäävät suodattimelle. Laitteessa oleva aktiivihiilisuodatin pidättää kaasumaisia aineita, kuten jodia. STUK julkaisee ilman radioaktiivisuusvalvonnan tulokset neljännesvuosittain. Paikallista, maanpinnalta ilmaan uudelleen noussutta, Tshernobylin laskeumasta peräisin olevaa cesium 137:ää havaitaan säännöllisesti, samoin vielä pieniä määriä cesium 134:ää. Satunnaisesti havaitaan myös Tshernobyl-laskeuman niobium 95:täja cerium 144:ää. Muiden Tshernobyl-laskeuman radionuklidien pitoisuudet ovat olleet alle havaitsemisrajan. Pieni osa cesium 137:stä on peräisin ilmakehässä tehdyistä ydinasekokeista. llmanäytteissä havaitaan joskus myös vähäisiä määriä tuoreita fissio-tuotteita, jotka voivat olla peräisin ydinvoimalaitoksista. Usein niiden alkuperä ei selviä (Saxen et al. 1994 ). Radioaktiivisten aineiden määrät ilmassa ovat kuitenkin niin pieniä, ettei niistä ole terveydellistä haittaa. Keinotekoisten radioaktiivisten aineiden ohella raportoidaan myös kosmogeenistä alkuperää olevan beryllium 7 :n pitoisuus. Taulukossa 6 ja kuvissa 3 ja 4 on esitetty tuloksia STUKin valtakunnallisesta ilman säteilyvalvonnasta. Kuvissa 5 ja 6 on esitetty tuloksia Loviisan ja Olkiluodon ilman cesium ja berylliumpitoisuuksista.

~A~nn~e~V~o=u=ti~Ia~in=e~n----------------------~3~1~.0~8~.9~8 15 Taulukko 6. Pintailman radioaktiivisuus kuudella paikkakunnalla Suomessa (Saxen et al. 1994, Ikäheimonen et al. 1995). Paikkakunta Beryllium 7, J..LBq/m 3 Cesium 134, J..LBq/m 3 Cesium 137, J..LBq/m 3 Nurmi järvi 1 600-3900 0,36-30 2,04-139 Viitasaari 1 700-3600 0,73-10 4,6-44 Rovaniemi 1 650-4500 0,35-167 0,5-670 lvalo 1 370-3600 <0,4*- 1,3 0,31-3,2 Olkiluoto 2 960-7300 0*- 2,2 1-22 Loviisa 2 670-5500 0*- 15,5 <0,2*- 29 *ja< tarkoittavat pitoisuutta alle havaisemisrajan. 1) Viikon pituisten keräysjaksojen vaihteluväli vuosina 1989-1990 (Saxen et al. 1994) Lisäksi satunnaisesti havaittiin pieniä määriä seuraavia radioaktiivisia aineita: Nurmijärvi: cerium 144, niobium 95,jodi 131, kromi 51, zirkonium 95, antimoni 125, koboltti 60 Viitasaari: jodi 131, cerium 144, antimoni 125 Rovaniemi: rutenium 106, cerium 144, antimoni 125, niobium 95, jodi 131 Ivalo: niobium 95 2) Kahden viikon pituisten keräysjaksojen vaihteluväli vuosina 1991-1992 (Ikäheimonen et al. 1995). Lisäksi satunnaisesti havaittiin pieniä määriä seuraavia radioaktiivisia aineita: Olkiluoto: mangaani 54, koboltti 58 koboltti 60, jodi 131 Loviisa: mangaani 54, koboltti 58 koboltti 60, hopea 110m, antimoni 124, jodi 131

~A=nn~e~V~o~u=til=a~in~en~--------------------~3~1~.0~8~.9~8 16 ~~nrn3~----------------------------------------------------. 10 IHJ[E!LSONO<~ "UT' 1J"'AM TOU HIE~ ~~nrn3~--~----------------------------------------------~ 1o IK:Ou~ 1J"'AM MAA TOU HJE~ ~~~~--------------------------------------------------~ "UO 1J"'AM MAA TOIUJ HJE~ ~~nns~----------------------------------------------------- 102 VO~uAS~R~ "'IQ' lram TOU IHJE.O ~~nns------------------------------------------------------. 10 a ~VA[LO -.r _r -.,_ -.,_ --,_.r _j1,_.,_,~, ~~----~~--~~----~ ~ --~~----~--~--~--~--~----~--~--~ 1J"'AM l"ou IHJE~ Kuva 3. Cesium 137 -pitoisuus (J.LBq/m 3 ) viidellä STUKin ilmanäytteiden keräysasemalla vuonna 1997 (Ristonmaa toim. 1998). Taulukon 6 tilanteeseen verrattuna Nurmijärven keräysasema on lopetettu. Uudet keräysasemat ovat Helsinki, Kotka ja Imatra. Pitoisuudet on esitetty logaritmisellä asteikolla (0,1, 1, 10 ja 100 J.LBq/m 3 ).

~A=nn=e~V~o~u=til=a=in~en~--------------------~3~1.~8~.1~99~8~ 17 J,L!Bq!mS 10 8 ~----------------------------------------------------~ 10 5 10 a ~0-1 Kuva 4. Cesium 137 -pitoisuus Helsingin seudun pintailmassa vuosina 1968-1997. Ennen Tshernobylin onnettomuutta esiintyvä cesium on peräisin ilmakehässä tehdyistä ydinasekokeista (Ristonmaa toim. 1998). Pitoisuudet on esitetty logaritmisellä asteikolla (0,1, 1, 10, 100, 1000, 10 000, 100 000 ~Bq/m 3 ). Suurin pitoisuus noin 20 000 ~Bq/m 3 mitattiin vuonna 1986. Nykyinen taso on 1-2 ~Bq/m 3. Cesium 137, ~Bq/m 3 Beryllium, 7 ~Bq/m 3 120 6000 100 5000 80 4000 60 3000 40 2000 1000 0~~~~~~~~~~~~~~~0 1991 Mn-54 Sb-124 Co-58 --Cs-137 1992 + Co-60 -- - Be-7 Ag-110m Kuva 5. Gammasäteilevät aineet (~Bq/m 3 ) Loviisan ympäristön pintailmassa neljällä mittausasemalla vuosina 1991-1992. Korkeat 59 Co- ja 110 m Ag-pitoisuudet ovat viite mahdollisesta kuumasta hiukkasessta suodattimella (Ikäheimonen et al. 1995).

~A~nn=e~V~o~ut~il~ai~ne~n~------------------~3~1~.0~8~.9~8 18 Cesium 137, J..LBq/m 3 50 40 30 20 Beryllium 7, J..LBq/m 3 8000 6000 4000 2000 0 10 0 +-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 1991 1992 Mn-54 1-131 Co-58 --Cs-137 D Co-60 Be-7 Kuva 6. Gammasäteilevät aineet (J.!Bq/m 3 ) Olkiluodon ympäristön pintailmassa neljällä mittausasemalla vuosina 1991-1992 Vuoden 1992 maaliskuun kohonnet arvot liittyvät ydinvoimalaitoksen huolto- ja korjaustöihin (Ikäheimonen ym. 1995).

~A=nn=e~V~o=u=ti=la=in=e=n~--------------------~3~1=.0=8~.9=8 19 5 LASKEUMAN RADIOAKTIIVISUUS Laskeumalla tarkoitetaan pölynä tai sadeveden mukana maahan ja veteen laskeutuneita radioaktiivisia aineita. STUK kerää laskeumanäytteitä kuukauden jaksoissa. Jos ilmanäytteiden tai ulkoisen säteilyn mittausten perusteella saadaan viitteitä tuoreesta laskeumasta, laskeumanäytteiden keräysjaksoa lyhennetään. Näin saadaan nopeasti tietoa laskeuman koostumuksesta ja radioaktiivisten aineiden määristä eri paikkakunnilla. Tätä nykyä näytteitä kerätäänjatkuvasti 13 paikkakunnalla eri puolilla Suomea. Lisäksi ydinvoimalaitosten ympäristössä on laskeumankeräysasemia. Sadeveden mukana maahan laskeutuu maasta uudelleen ilmaan nousseita radioaktiivisia aineita ja kaukokulkeumana tulleita aineita. Sadevesinäytteissä havaitaan edelleen säännöllisesti Tshemobyl-laskeumasta peräisin olevia cesium 137:ää, cesium 134:ääja strontium 90:tä. Satunnaisesti havaitsemisrajan ylittivät vuosina 1988-1990 seuraavat radionuklidit: rutenium 106, antimoni 125, cerium 144, plutonium 238, 239 ja 240 ja amerikium 241 (Saxen et al. 1994 ). Ydinvoimaloiden läheisyydessä havaittiin vuosina 1991-1992 Tshernobyl-laskeuman radionuklidien lisäksi seuraavia radionuklideja: mangaani 54, koboltti 58, koboltti 60, rutenium 103, antimoni 125 ja hopea 110m (Ikäheimonen ym. 1995). Sadevesinäytteistä analysoidaan myös tritium-pitoisuus. Tritium on peräisin ydinenergian tuotannosta, ydinasekokeista ja luonnosta (kosmogeeninen radionuklidi). Kuvissa 7-10 on esitetty tuloksia STUKin valtakunnallisesta laskeuman radioaktiivisuusvalvonnasta. Taulukossa 7 on esitetty beryllium-, cesium- ja strontiumlaskeumat Loviisassa ja Olkiluodossa