Regulatory Guide 1.3: Difference between revisions

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| number = ML003739601
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| issue date = 06/30/1974
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| title = Assumptions Used for Evaluation the Potential Radiological Consequences of a Loss Coolant Accident for Boiling Water Reactor
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{{#Wiki_filter:Revision 2 June 1974 U.S. ATOMIC ENERGY COMMISSION
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                                REGULATORY                                                                                             GUIDE
U.S. ATOMIC ENERGY COMMISSION
                                DIRECTORATE OF REGULATORY STANDARDS
REGULATORY
                                                                        REGULATORY GUIDE 1.3 CONSEQUENCES
DIRECTORATE OF REGULATORY STANDARDS
ASSUMPTIONS USED FOR EVALUATING THE POTENTIAL RADIOLOGICAL                                                               WATER          REACTORS
Revision I
                    OF A LOSS OF COOLANT ACCIDENT FOR BOILING
June 1973 GUIDE
REGULATORY GUIDE 1.3 ASSUMPTIONS USED FOR EVALUATING THE POTENTIAL RADIOLOGICAL CONSEQUENCES
OF A LOSS OF COOLANT ACCIDENT FOR BOILING WATER REACTORS'


==A. INTRODUCTION==
==A. INTRODUCTION==
review, guideline, exposures of 20 rem whole the                     body      and values
S.'i'Cllil 50..;,I *it fI I('FR PlaII 50( eiliuir ls th:t each
                                                                                              150 rem thyroid should be used rather than Section 50.34 of 10 CFR Part 50 requires that each                                      given in § 100.11 in order to allow for (a) uncertainties in final design details and meteorology or (b) new data applicant for a construction permit or operating license and calculational techniques that might influence the provide an analysis and evaluation of the design and final design of engineered safety features or the dose performance of structures, systems, and components of reduction factors allowed for these features.)
:1pl'icailll l a ,oittl t lrlic n pli ltm l ilil or olperaling lic*tise
the facility with the objective of assessing the risk to public health and safety resulting from operation of the facility. The design basis loss of coolant accident                                                             
'ro',idtc an :!lhlvsis mtid evahaltion ol" the design and pl' ci; Iiiice of1 sitlicitlres. s*:{;ems anld Components of ihtc I:,,iility with the otive t" assessing the risk to lputllic h10:1t ll
:aitd
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:lfelv resl frm Im
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oporation ol'the laTilily.
 
"h"
de:;ipi basis loss (of' coolant accident l()C' A i5 )IliC
,I
I
p[st lat3ted accidents used 1o evaluate fil ade(l'iacv ofi these Sliltctures.
 
syll.*y s. and c..'tIIIpolt0elli s will lrespecl It tile public health a*nd safely.
 
This Inidle -,i\\'es :,ccepltble assumlptions lhat mavy be iseal ill eva\\tial l- tihe radiological ctnsequcuces of' this accident for a boiling wlei leactor. Ill soniLC CLasCs, ntiitsnltal site chlaractelrisltics.
 
plant dest;i featlres. or othlr li' l tolls nav:y retqglire dilferetit asstinlotionls w\\hich wiill ble Ctiside Led on anl illtividulial case basis. The Advisoty ('Cimmnitee Oil Reactor S:ile'quards hias been.
 
consul ted con:ernini lt is guide altnd has conceturred in tlie regulatorvy pl ýili inl.
 
==B. DISCUSSION==
Arler reviewtitt a  
titinumber or" applicationls for conslitiet iin
,t nuits mnd opetating licenses for boiling water p*,,\\er reacolos. tile AEIC Regulaltury staff has developed a rilniber ofl'
appropriately conservalive al, ptinons. bliscd on en&inecring juidpneni and on applicable eXperimnenltal results fromn sa 'ty research progratus cndudcted by the AEC and(l tie nuclear industryv. that are used ti) evaluale calculalions of tlie radiological consequetces of1 various postulated accidelel s.
 
This guide lists acceptable assumptions that may he u-sed to evalutate the design basis LOCA of' a Boilinlg Wa enr Rcactor (IIWPR).  
It should be shown tlhal tlhe of*lsi tc.,lose cotnsequences will be within the guidelines of I(I CFR Part 100.


==C. REGULATORY POSITION==
==C. REGULATORY POSITION==
(LOCA) is one of the postulated accidents used to evaluate the adequacy of these structures, systems, and                                        1. The assumptions related to the release of radioactive components with respect to the public health and safety.                                      material from the fuel and containment are as follows:
I.
This guide gives acceptable assumptions that may be                                                    a. Twenty-five percent of the equilibrium used in evaluating the radiological consequences of this                                      radioactive iodine inventory developed from maximum accident for a boiling water reactor. In some cases,                                          full power operation of the core should be assumed to unusual site characteristics, plant design features, or                                        be immediately available for leakage from the primary other factors may require different assumptions which                                        reactor containment. Ninety-one percent of this 25 will be considered on an individual case basis. The                                          percent is to be assumed to be in the form of elemental Advisory Committee on Reactor Safeguards has been                                            iodine, 5 percent of this 25 percent in the form of consulted concerning this guide and has concurred in the                                      particulate iodine, and 4 percent of this 25 percent in regulatory position.                                                                         the form of organic iodides.
 
aIlle
,ssutllptiotis elatied I ll lte tcle:se o' l;ldia:lct ii iilellit l front1 th11 f0 I andl collt iilnltiill alle ;as I",lfows:
a.
 
"\\'i- t l >y-f'ive percent, of tile equilih)iilutn radioactive iodine invetn tory dovelo*.ed fromt mia\\ iliintt
!'uitl pow'er opeiatioi of thie core slhuhld IV JssI.niCId 1)
he imtncdililely available I'Mti leakaue fioin the primar:iyv reactor conttaiinment. Nine tV-mit percent ito this 2 perceill is to Ile assulmled ito he ill tile 'orto of'ei nlenial iodine. 5 percent of' this 25 percent ill ilic ltOnn oI
particulate ioidine. and -I p't.eent of this 25 percinti it!
lhe l'orit of' orwanic iodides.
 
h.
 
One hluldred percent o1'
the eqLlihibritinlt radioaclive nhble gas itnVentorny developed Ir'omll IltaxitiltilM frill powver o**ralion of' [lie %:oie should ble assumed it) lb ie tltedialtelv available lot hcakane It'oit tle leactol Coll lailllltent.
 
c.
 
The elfl*f .os tf' radiolo-ical deca, during holdup inl thle conwaiintient or othet bujildimes should ble taketn into accounltI.
 
d.
 
'File reductiotn ill (hle alotii titt ' adioactive mtat.'rial :ivailfable for leaka!
ito the ehnvironineut bv Cloln[;,ilmllelln Spray'.
recirtuilaing filter sys*cnis. ni olhier eneih:eered sai'eity ftatlres mtay be takelil itlno :icclittl, bill the atounit of' reduction ihi concrentiation of radioactive materiils shotuld be evtlualed on
:an ildividual case ba:sis.
 
e.
 
Tile primary conllaitnitent should ble assumed to leak at the leak rate incorporated or tio hie incolporated in thie technical specifications f'or the duration ill' [lie accident. 2  The leaka*e shotild be assuiited ito pass t"'l'iS guiidte is a revision *l'ltirrittr Sate \\l Giuide 3.


==B. DISCUSSION==
2'lic e*t'iti on containni ent leakaee Iindcr atccid.nl conditio ot"
b. One hundred percent of the equilibrium radioactive noble gas inventory developed from After reviewing a number of applications for                                            maximum full power operation of the core should be construction permits and operating licenses for boiling                                      assumed to be immediately available for leakage from the reactor containment.
I'e:ttlires protvidted to red ilce t'
t':lkatpie of"
radioalclive rtatlritits I'roll ItI" t'(l tnlit1inn n Will 11C
he' eV3 litt 1 Lilt
:nil individual case I*saiis.
 
USAEC REGULATORY GUIDES
Copies of published guides may he obtained by reqcuest indicating the. divisions deilred to the US. Atomic Energy Commisvon. Washington, D.C. 201545.
 
Rcgulatnry Guides are issued in describe and make available to the public Attention; Director of Regulatory Stalndards. Comments and suggestion% lot methods accptablte to the AEC Regulatory staff of implementing specilit part- of itiproverienti In theta guidemý
ace ancouragd and should be sent to the Secretary the Corirmisl*on'
regulations. tO delineale techniques used by the staff in of the Commitsion, US. Atomic Energy Commission. Washington, D.C. 20545.
 
ealuating specific problems or postulated accidents, or to provide guidence to Attention: Chief, Public Proo-redinga Staff.
 
applkOjlnts. Reoualo.yi Guides are not substitutes for regulations and compliance with them is not requited. Mrthods and solutions different from those set out in The guides are itsuedt in the fortlowing ten broad divisior.:
the u.-ris will be acceptahle it they provide a basis for the findings requisite to the llluance or osntinuance of a permit or licante by the Commission.
 
===1. Power Reactors ===
 
===6. Products===
2. Research and Test Reactors
7. 'Transrptortation
3. Fuels and Materials Facilities B. Occullationl Heialth PuhllshM quiewi will hbe revi-id periodically, as aip!iogilat
 
====e. to accommodate ====
4. Environmental ard Siting
9. Antitrust Review cornrmenit 4nd in reflect new informatint, or experience.
 
S. Materials and Plant Protection tO, General
 
----
I
*
directly to the emergency exhaust system without mixing' in the. surrounding reactor building atmosphere and should then be assumed to be released as an elevated plume for those facilities with stacks.4 f.
 
No credit should be given for retention of iodine in the suppression pool.
 
2.
 
Acceptable assumptions for atmospheric diffusion and dose conversion are:
a.
 
Elevated releases should be considered to be at a height equal to no more than the actual stack height.
 
Certain site dependent conditions may exist, such as surrounding elevated topography or nearby stnictures which will have the effect of reducing the actual stack height. The degree of stack height reduction should be evaluated on an individual case hasis. Also. special meleorologicaI and geographical conditions may exist which can contribute to greater ground level concentrations in the immediate neighborhood of a stack.
 
For example. fumigation should always be assumed to occur: however. tlh- length of time that a rumigation condition exists is strongly dependent on geographical and seasonal factors and should be evaluated on a case-by-case basis." (See Figures I A
through ID for atmospheric diffusion factors for an elcvated release with fumigation.)
b.
 
No correction should be made for depletion of the effluent plume of radioactive iodine due to deposition on the ground. or for the radiological decay of iodine in transit.


water power reactors, the AEC Regulatory staff has c. The effects of radiological decay during holdup developed a number of appropriately conservative assumptions, based on engineering judgment and on                                            in the containment or other buildings should be taken into account.
c.


applicable experimental results from safety research d. The reduction in the amount of radioactive programs conducted by the AEC and the nuclear industry, that are used to evaluate calculations of the                                       material available for leakage to the environment by diological consequences of various postulated                                            containment sprays, recirculating filter systems, or other accidents.                                                                                   engineered safety features may be taken into account, but the amount of reduction in concentration of radioactive materials should be evaluated on an This guide lists acceptable assumptions that may be                                    individual case basis.
For the first 8 hours, the breathing rate of persons offsite should be assumed to be 3.47x 10'
cubic meters per second. From 8 to 24 hours following the accident, the breathing rate should be assumed to be
1.75 x 1 0 4 cubic meters per second, After that until the end of the accident, the rate should be assumed to be
2.32 x 10-4 cubic meters per second. (These values were developed from the average daily breathing rate 12 x 107 cm3/dayl assumed in the report of ICRP, Committee
11-1959.)
31n some c-ases, credit fur mixing will he allowed: however.


used to evaluate the design basis LOCA of a Boiling                                                  e. The primary containment should be assumed to Water Reactor (BWR). It should be shown that the                                              leak at the leak rate incorporated or to be incorporated offsite dose consequences will be within the guidelines                                      in the technical specifications for the duration of the of 10 CFR Part 100. (During the construction permit USAEC REGULATORY GUIDES                                                Copies of published                                                    the divisions s nay be obtained by request Indicating D.C.
the amount of credit allowed will be evaluated on an individual case basis.


Washington,        20645, desired to the US. Atomic Energy Commission, Public    Attention: Director    of   Regulatory  Standrds.  Comments    and suggestions  for Regulatory Guides are issued to descobe and mal available to theparts                    of   Improvements In thes guides we encouraged and should be sent to the       Secretary methods acceptable to the AEC Regulatory staff of implementing specific            staff in  of the Commission,    US.   Atomic  Energy  Commission,  Washington,  D.C. 20645, ths Commission's      regulations,    to delineate  techniques    used   by the guidance  to   Attention: Chief, Public Proceedings Staff.
"Credit for an elevated release should be given only if the pitnt of release is (I) nire than two and one-half times the height of any structure close enough to afrect the dispersion of the plume, or (2) located far enough from any structure which could have an efrect on the dispersion of the plume. For those It\\R's without stacks the atmospheric diffusion factors assuming pround level release given in section 2.h. should be used to determine site acceptability.


eveluating specific problems or postulatediaccidents, or to provide applicants. Regulatory Guides are not      substitutes  for regulations  end compliance set out in  The auides  are issued in the following ten broad divisions:
For sites located more than 2 miles from large bodies of water such as oceans or one of (the Great takes. a fumigation condition should be assumed to exist at the time of the accident and continue for one-half hour. For sites located less than 2 miles from large bodies of water, a fumigation condition should be assumed to exist at the time of the accident and continue for
  with them is not required. Methods end solutions different from thorn the  guldes will  be acceptableof Ifathey provide a basis    for the findings requisite to       1. Power Reactors                          6. Products the issuance or continuance          permit or license by the Commissio
4 hours.


====n.     ====
d.


===7. Transportation===
The iodine dose conversion factors are given in ICRP
                                                                                                  2. Research and Test Reactors
Publication
                                                                                                  3. Fuels and Materials Facilities         
2, Report of Comtmittee i1.


===8. Occupational Health===
"Permissible Dose for Internal Radiation." 1959.
                                                                                                  4. Environmental and Siting                9. Antitrust Review Published guide will be revised periodically, asappropriate, to accommodate                    5. Materials and Plant Protection          10. General comments        to reflect new information or experience.


accident. 1 The leakage should be assumed to pass                        developed from the average daily breathing rate [2 x 107 directly to the emergency exhaust system without                        cm3 /day] assumed in the report of ICRP, Committee mixing_2 in the surrounding reactor building atmosphere                  11-1959.).
e.
  and should then be assumed to be released as an elevated                    d. The iodine dose conversion factors are given in plume for those facilities with stacks. '                              ICRP Publication 2, Report of Committee II,
            f. No credit should be given for retention of                "Permissible Dose for Internal Radiation," 1959.


iodine in the suppression pool.                                              e. External whole body doses should be calculated using "Infinite Cloud" assumptions, i.e., the dimensions
External whole body doses should be calculated using Infinite Cloud" assumptions. i.e.. the dimensions of the cloud are assumed to be large compared to ihe distance Ihat Ihic gamma rays and beta particles travel.
  2. Acceptable assumptions for atmospheric diffusion                    of the cloud are assumed to be large compared to the and dose conversion are:                                                distance that the gamma rays and beta particles travel.


a. Elevated releases should be considered to be at                "Such a cloud would be considered an infinite cloud for a height equal to no more than the actual stack height.                a receptor at the center because any additional [gamma Certain site dependent conditions may exist, such as                    and] beta emitting material beyond the cloud surrounding elevated topography or nearby structures                    dimensions would not alter the flux of [gamma rays which will have the effect of reducing the actual stack                and] beta particles to the receptor" (Meteorology and height. The degree of stack height reduction should be                  Atomic Energy, Section 7.4.1.1-editorial additions evaluated on an individual case basis. Also, special                    made so that gamma and beta emitting material could be meteorological and geographical conditions may exist                    considered). Under these conditions the rate of energy which can contribute to greater ground level                            absorption per unit volume is equal to the rate of energy concentrations in the immediate neighborhood of a                      released per unit volume. For an infinite uniform cloud stack. For example, fumigation should always be                        containing X curies of beta radioactivity per cubic meter assumed to occur; however, the length of time that a                    the beta dose in air at the cloud center is:
"Such a cloud would be considered atn infinite cloud for a receptor at the center because any additional (gamma andi beta emitting material beyond t(le clotud dimensions would not alter the flux of Igatmna rays andl beta particles to the receptor" (Meteorology and Atomic Energy, Section 7.4.1.1-editorial additions made so that gamnma and beta emitting material could be considered). Under ihese conditions the rate of energy.
  fumigation condition exists is strongly dependent on geographical and seasonal factors and should be                                                SD4g = 0.457 EX
evaluated on a case-by-case basis.4 (See Figures IA
through 1D for atmospheric diffusion factors for an                      The surface body dose rate from beta emitters in the elevated release with fumigation.)                                      infinite cloud can be approximated as being one-half this b. No correction should be made for depletion of                  amount (i.e., 0D+/- = 0.23 ETX).
the effluent plume of radioactive iodine due to deposition on the ground, or for the radiological decay of iodine in transit.                                                    For gamma emitting material the dose rate in air at the c. For the first 8 hours, the breathing rate of                    cloud center is:
persons offsite should be assumed to be 3.47x 104 cubic meters per second. From 8 to 24 hours following                                          D      0.507 .EX
the accident, the breathing rate should be assumed to be From a semi-infinite cloud, the gamma dose rate in air
1.75 x 10"4 cubic meters per second. After that until the end of the accident, the rate should be assumed to be                    is:
2.32 x 10-4 cubic meters per second. (These values were S=      0.25 E~x
      1The effect on containment leakage under accident                  Where conditions of 1 features provided to reduce the leakage of radioactive materials from the containment will be evaluated on                    =  beta dose rate from an infinite cloud (rad/sec)
an individual case basis.                                                              gamma dose rate from an infinite cloud
    "2In some cases, credit for mixing will be allowed; however,                      (rad/sec)
the amount of credit allowed will be evaluated on an individual              Eg = average beta energy per disintegration case basis.                                                                             (Mev/dis)
    ' Credit for an elevated release should be given only if the            EB = average gamma energy per disintegration point of release is (1) more than two and one-half times the                            "(Mev/dis)
height of any structure close enough to affect the dispersion of              X    = concentration of beta or gamma emitting the plume, or (2) located far enough from any structure which                          isotope in the cloud (curie/m 3 )
could have an effect on the dispersion of the plume. For those BWR's without stacks the atmospheric diffusion factors assuming ground level release given in section 2.h. should be used            f. The following specific assumptions are to determine site acceptability.                                        acceptable with respect to the radioactive cloud dose calculations:
    4 For sites located more than 2 miles from large bodies of                    (1) The dose at any distance fronthe reactor water such as oceans or one of the Great Lakes, a fumigation            should be calculated based on the maximum condition should be assumed to exist at the time of the accident and continue for one-half hour. For sites located less than 2            concentration in the plume at that distance taking into miles from large bodies of water, a fumigation condition should          account specific meteorological, topographical, and be assumed to exist at the time of the accident and continue for        other characteristics which may affect the maximum
4 hours.                                                                plume concentration. These site related characteristics
                                                                  1.3-2


must be evaluated on an individual case basis. In the case                    (3) The atmospheric diffusion model s for an of beta radiation, the receptor is assumed to be exposed          elevated release as a function of the distance from the to an infinite cloud at the maximum ground level                  reactor, is based on the information in the table below.
absorption per unit volume is equal to the rate ortenergy released per unit volume. For an infinite uniform cloud containing X curies of beta radioactivity per cubic meter the beta dose in air at the cloud center is:
D. = 0.457 E
The surface body dose rate from beta emitters in the infinite cloud can be approximated as being one-half this amount (i.e.. 01D- = 0.23 EOX).
For gamma emitting material the dose rate in air at the cloud center is:
DA= 0.507 E rX
From a semi-infinite cloud. the gamma dose rate in air is:
S=o.2s Ex Where D= beta dose rate from an infinite cloud (rad/sec)
DE= gamma dose rate from an infimite cloud (rad/sec)
EO = average beta energy per disintegration (Mev/dis)
Ei = average gamma energy per disintegration (Mevldis)
X
= concentration of beta or gatnma emitting isotope in the cloud (curie/mr3 )
f.


concentration at that distance from the reactor. In the case of gamma radiation, the receptor is assumed to be                  Time Following exposed to only one-half the cloud owing to the                      Accident                Atmospheric Conditions presence of the ground. The maximum cloud concentration always should be assumed to be at ground              0-8 hours    See Figure I(A) Envelope of Pasquill level.                                                                          diffusion categories based on Figure A7
The following specific assumptions are acceptable with respect to the radioactive cloud dose calculations:
          (2) The appropriate average beta and gamma                            Meteorology and Atomic Energy-1968, energies emitted per disintegration, as given in the Table                      assuming various stack heights; windspeed 1 of Isotopes, Sixth Edition, by C. M. Lederer, J. M.                              meter/sec; uniform direction.
(I) The dose at any distance from the reactor should be calculated based on the maximunm concentration in the plume at that distance taking into account specific meteorological, topographical, and other characteristics which may affect the maximium plume concentration. These site related characteristics
1.3-2


Hollander, I. Perlman; University of California, Berkeley;
must be evaluated on an individual case basis. In the case of beta radiation, the receptor is assumed to be exposed to an infinite cloud at the maxinmum ground level concentration at that distance from the reactor. In the case of gamma radiation, the receptor is assumed to be exposed to only one-half the ckud owing to tcie presence of'  
Lawrence Radiation Laboratory; should be used.                      8-24 hours See Figure I(B) Envelope of Pasquill g. For BWR's with stacks the atmospheric                                    diffusion categories; windspeed 1 meter/sec;
the ground.
diffusion model should be as follows:                                          variable direction within a 22.50 sector.


(1) The basic equation for atmospheric diffusion from an elevated release is:                            14 days      See Figure 1(C) Envelope of Pasquill
Tile maxinmm cloud concentration always should be assumed to be at ground level.
                                  2)                                            diffusion categories with the following exp(-h 2 I2oz                                              relationship used to represent maximum X/Q            a iu Sy~z                                                  plume concentrations as a function of distance:
Where Atmospheric Condition Case 1 X    =  the short term average centerline value of the                                      40% Pasquill A
                ground level concentration (curie/meter 3 )                                        60% Pasquill C
      Q = amount of material released (curie/sec)                  Atmospheric Condition Case 2 u = windspeed (meter/sec)                                                                    50%Pasquill C
        y= the horizontal standard deviation of the                                                50% Pasquill D
                plume (meters) [See Figure V-l, Page 48,          Atmospheric Condition Case 3 Nuclear Safety, June 1961, Volume 2,                                              33.3% Pasquill C
                Number 4, "Use of Routine Meteorological                                          33.3% Pasquill D
                Observations for Estimating Atmospheric                                            33.3% Pasquill E
                Dispersion," F. A. Gifford, Jr.]                    Atmospheric Condition Case 4 oz= the vertical standard deviation of the plume                                            33.3% Pasquill D
                (meters) [See Figure V-2, Page 48, Nuclear                                        33.3% Pasquill E
                Safety, June 1961, Volume 2, Number 4,                                            33.3% Pasquill F
                "Use of Routine Meteorological                      Atmospheric Condition Case 5 Observations for Estimating Atmospheric                                          50% Pasquill D
                Dispersion," F. A. Gifford, Jr.]                                                  50% Pasquill F
      h = effective height of release (meters)
                                                                                  wind speed variable (Pasquill Types A, B, E,
          (2) For time periods of greater than 8 hours                          and F windspeed 2 meter/sec; Pasquill the plume from an elevated release should be assumed to                         Types C and D windspeed 3 meter/sec);
                                                                                  variable direction within a 22.50 sector.


meander and spread uniformly over a 22.50 sector. The resultant equation is:
(2) The appropriate average beta and gamnia energies emitted per disintegration, as given in the Table of Isotopes. Sixth Edition, by C. M. Lederer. J. M.
                                                                    4-30 days See Figure I(D) Same diffusion relations as given above; windspeed variable dependent
                        2.032 exp(-h 2/2az 2)                                    on Pasquill Type used; wind direction 33.3%
                  x/Q          a=ux                                              frequency in a 22.50 sector.


Where                                                                    This model should be used until adequate site meteorological data are obtained. In some cases, available information, such as meteorology, topography and geographical x    = distance from the release point (meters);              location, may dictate the use of a more restrictive model to other variables are as given in g(l).                insure a conservative estimate of potential offsite exposures.
Hollander, I. Perhlan; University ofCalifornia. Berkeley:
Lawrence Radiation Laboratory: should be used.


1.3-3
g.


h. For BWR's without stacks the atmospheric                            (4) The atmospheric diffusion model for diffusion model 6 should be as follows:                           ground level releases is based on the information in the
For BWR's with stacks the atmospheric diffusion model should be as follows:
          (1) The 0-8 hour ground level release                    table below.
(I)
The basic equation for atmospheric diffusion from an elevated release is:
exp(-h 2/2Oz 2 )
VQ
Tu y 0z Where x
= the short term average centerline value of the ground level concentration (curie/meter 3 )
Q
= amount of material released (curie/see)
u
= windspeed (meter/sec)
Gy
= the horizontal standard deviation of the plume (meters) [See Figure V-i. Page 48.


concentrations may be reduced by a factor ranging from one to a maximum of three (see Figure 2) for additional                Time dispersion produced by the turbulent wake of the                    Following reactor building in calculating potential exposures. The            Accident              Atmospheric Conditions volumetric building wake correction factor, as defined in section 3-3.5.2 of Meteorology and Atomic Energy                  0-8 hours Pasquill Type F, windspeed          1 meter/sec,
Nuclear Safety, June  
1968, should be used only in the 0-8 hour period; it is                        uniform direction used with a shape factor of 1/2 and the minimum cross-sectional area of the reactor building only.                8-24 hours Pasquill Type F, windspeed 1 meter/sec,
1961, Volume 2.
          (2) The basic equation for atmospheric                              variable direction within a 22.50 sector diffusion from a ground level point source is:
                                                                  14 days      (a) 40% Pasquill Type D, windspeed 3
                            1                                                  meter/sec x/Q = 7rUOryc"Z                                              (b) 60% Pasquill Type F, windspeed 2 meter/sec (c) wind direction variable within a 22.50
Where                                                                          sector x    =  the short term average centerline value of the        4-30 days (a) 33.3% Pasquill      Type C, windspeed      3 ground level concentration (curie/meter 3)                      meter/sec Q = amount of material released (curie/sec)                                (b) 33.3% Pasquill  Type D, windspeed 3 u = windspeed (meter/sec)                                                  meter/sec ay = the horizontal standard deviation of the                              (c) 33.3% Pasquill    Type F, windspeed 2 plume (meters) [See Figure V-1, Page 48,                        meter/sec Nuclear Safety, June 1961, Volume 2,                            (d) Wind direction    33.3% frequency in a Number 4, "Use of Routine Meteorological                        22.50 sector Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.]                            (5) Figures 3A and 3B give the ground level z= the vertical standard deviation of the plume            release atmospheric diffusion factors based on the (meters) [See Figure V-2, Page 48, Nuclear        parameters given in h(4).
                Safety, June 1961, Volume 2, Number 4,
                "Use of Routine Meteorological


==D. IMPLEMENTATION==
Number 4, "Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.)
Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.]
z= the vertical standard deviation of the plume (meters) [See Figure V-2. Page 48, Nuclear Safety, June 1961, Volume 2, Number 4,
                                                                        The purpose of the revision (indicated by a line in the margin) to this guide is to reflect current Regulatory
"Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.)
          (3) For time periods of greater than 8 hours             staff practice in the review of construction permit appli the plume should be assumed to meander and spread                 cations, and the revised guide, therefore, is effective unikormly over a 22.50 sector. The resultant equation is:         immediately.
h
= effective height of release (meters)
(2)  
For time periods of greater than 8 hours the plume from an elevated release should be assumed to meander and spread uniformly over a 22.50 sector. The resultant equation is:
2.032 exp(-h2 /2oz 2 )
x/Q =
Where x
= distance from the release point (meters);
other variables are as given in g(1).
(3) The atmospheric diffuision model' for an elevated release as a function of the distance from the reactor, is based on the information in the table below.


2.032 X/Q =-
Time Following Accident Atmospheric Conditions
    Where x    = distance from point of release to the receptor;
0-8 hours See Figure 1(A)
                other variables are as given in h(2).
Envelope o1" Pastluill diffusion categories based oil Figure A7 NI 'teorolog'
                                                            1.3-4
and Atomic I-netryo I tt(,1 ,
assuming various stack heights: vindspeed I
me ier/see; uniform direction.


L47L                                                i4i-Att~                                        -  -. -    4  -I-4-I                       .4                4
8-24 hours See Figure ItB) lEnvelope of Pasquill diffusion categories: windspeed I meter/see:
          *              ...i        .   i.
variable direction within a 22.5 sector.


-                                  -I
1-4 days See Figure I[C)
                              41                        -4- j      f        I-I-                                                                                j +-    4 I-
Envulope of Pasquill diffusion categories with the following relationship used to represent maximnnumn plume concentrations as a tumeltion of'
  10                                                                                                                                                I      ~    ~ I K
distance:
                                                                                                        ELVTERLES
Atmospheric Condition Case I
        J-.    4-      4.-
40Y Pasquill A
                        /HL                              !ILI        I
601'} Pasquill C
  10r
Atmospheric Condition Case 2
      5          -j                                                                                                                  -7-7-1;vh-75 meterst
50% Pasquill C
                                                                                                                                        10
50Y%* Pasqtill D
0                  .1                F    I
Atmospheric Condition Case 3
                If                                                -14--p                                  4~        +~-4 CF'I(PaqII ssSowDiffis~io'
33.3',` Pasquill C
                                                                                                    Lw
33.3% Pasquill D
                                                    ---    J-4----------4-f~-,
33.3% Pasquill E
          -  j        I        1Z.LJ-
Atmospheric Condition Case 4
                                                                                            4                                                            (T
33.3!, Pasquill 1)
                L                                                  5 meters4.                                                                               asryas.h
33.3, Pasquill E
                                                          -12
33.3K- Pasquill F
                                                                                                                                                                -t-L
Atmospheric Condition Case 5
                                                          1 4-1 ADS
50r', Pasquill D
                                                                                  bhi5ometer;¶1 U                                                                                      I    III
501? Pasquill F
                                                                                  p                                                        t-
wind speed variable (Pasquill Types A. B. E.
                          -      --4-              4
                          -,--        4 -1-  + -- 4 -1--i--1-1
                                                                                                    12                                                              ----I-J
                          -k                                                                                                                              4 II
                                                                                                                                              -4.-
                                            Li
                      77-
                                        -.4- U                                  1          -      *t
                                                                                                                          -j I
        ----    4---    4-    + -      -4-- +/- -1    -4--1--4---t-
                                                                                                                        -                                            --4--I
                                        - 4..        1
                                                                                          4-4-    -  + -s-- + --  4
                                    ~~~-.~~~~~.-4-~~~~~~~~~-~
                                          ~ 4-~-- -4--                  - ---.I  4-4-4-              4    1  4--+--I-
                                        14-14                                ---- 4--
                                                                                                      -j i-v
                                                                                                                          1 tIf
  10                                                                    r                              .4                                                              -4
                                          4
                                                                                                    -ij
    102                                                                                                                            10                                          10 5
                                                                        10
                                                                        Distance from Release Point (meters)
                                                                                                    1.3-5


10    - "I                                                        I¸        i.  : I
and F windspeed 2 memer/sec: Pasquill Types C
          S2Tmd~ 7   
nid D windspeed 3 meter/sec)
* I .I 1      . .L        I .**                                  .......              . . ..
variable direction within a 22.5" sector.
          LZiIzt E    I
                                            ELEVATED RELEASE
          Bizz  S8-24
                                    :ATMOSPHERIC DIFFUSION FACTORS
                                                HOUR RELEASE TIME.


~z1Iiii~d42b~c..    1    -...                              LJL ..
4-30 days See Figure I(D) Same diffusion relations as given above- windspeed variable dependent on Pasquill Type used; wind direction 33.3"
                                                                                  ................................................................
frequency in a 22.50 sector.
                                                                                          *1 L7I:7t:.                                       *    I.


10-
11This model should be used until adequate site meteorological data are obtained.
  0  -
LL
C
01-I
                                                                  . J'-!j`:'j171T;,
  10-k
                              103
        101'                                                                                                                      105 Distance from Release Point (meters)
                                            1.3-6


:1  Id  :1    1
In smote cases. avaitable information, such as meteorology, topography and geographical location. may dictate the use of a more restrictive model to insure a conservative estimate of potential offtsite exposures.
                    -L-L
                                                        p.ý        I                                                      LX t'i.i
                                                                                                                                                                      1Vt II
                                                                                                                                                                                      I.... I--
                                                                                                                                    V4,             . .
                                                                                                                                                          . ..
                                                                                                                                                                  T;7 L                  T:T.                        -v
    :j.    1;:
                                                                                                              A
                                                                                          :.wa-  m...
                                                                                                                  7 ts:
                                  'wr VT                                                      -J.                                                                                                        if11 I
                                                                                                                                                                                        -H              T4 Ta;
                                                                        ým w;
                                                                                                    7W
                                                                                                                                                                          ýIzr,lit:tlý
                                                T:
                                                                                                                                                                                                  v1!          0
                                                                                                          L
                                                                                                                    777
                                                                                                                                                                                ýi Ri;      'Tit              a.


;7:      v                                                                      U
1.3-3
                                                T
                                                                            T:
                                                                                                                                                                                                                3
                                                                                                                                                                                                                .5
                      4.,:.
                                                                                                      47:                                                                                                        E
                                                                                                                                                                                                                0
                                                                                                                                                                    +
                                                                                                      10
                                                        3; q E. :F                                                                                                                                                  Em T=                            ------
                                                                                                                              UM
                              ---  ---
                                                                    Iiýt                                                          i4i,- H7                    Tý
        rr
                                      7777-77 i,  T+I  :7: L '-77                                    77
                                                              -w                          tý I" tit                                                lp
      14,    TM L-,.
                              a                                                    4,n mg tj M
                                                                                                                                                7; - T
                        IL                                                                                                                                  f%.
                                              C
                                                                                '9a                                                                          6 T'
                                                                                                                                                                                                              c C                                                                                I-
I-
                                                                                          (,w/ow) DIXjom=d uoisnula


I
I
  10                                                                                                                I I ..
h.
                                                                                                                        w H                                                                                    ~        ~ EIE --
                ---
                4-              ij                                                      -I
                                                                                                                                                      __ _7
                                                                                                                                                        -;.
                                                                      ---    ---1-
                                                                                                                                                    1-_4L      ~            1
                                                                                                        1J:1:f I
                          ~TTI


* I-
For BIWR's without stacks dhe almospheric diffusion inodel6,should be as follows:
  10-
(I)
                                                                                  I                          I
The
                                                                                                                                  +/-
0-8 hour ground level release concentrations may be reduced b'y a factor ranging from one to a nlaximum of three (see Figure 2) for additional dispersion produced by the turbulent wake of the reactor building in calculating potential exposures. The volumetric building wake correction factor, as defined in section 3-3.5.2 of Meteorology and Atomic Energy
                        YE                                                                                                                                            4,1++
1968, should be used only in the 0-8 hour period; it is used with a shape factar of 1/2 and the minimum croms-sectional area ot the reactor building only.
                                                                                                                  t
              7i*~    T jf1i~li                                  t itIl~
                                                                                                                        I--
                                                    :1            .1 t    'i v.


77ý 7*'7.-..
(2) The basic equation for atmospheric diffuision from a ground level point source is:
                9 4                                        itl:  L                                              .  ... ...
x/0 =
                                                                      jaAff:.
41U y oz Where the short term average centerline value of the ground level concentration (curie/rmeter 3)
                                  or                              Ir U.1
Q
                                                                                                                            .4.7 pp Lt, fie                  I
amount of material released (curie/see)
                    t li Will                            N,            -fý        'aull    i!:
u windspeed (meter/sec)
                                                                                            ift H.:                        44 lAAiififi` q                    M rju MA                      :; IT C                I-                  . 1.i.                      A-W::
O y =the horizontal standard deviation of the plume (nieters) [See Figure V-I. Page 48, Nuclear Safrit
                                                          C                      ali      ItL
              T
                                                                      II          hiAl.;                      -7
            -it          W III                                                            %L' 1,                                                                                AA
                                                                                                                                      7--  -77 i      X,    Ii I   C 11                                                                            10
          -114 a
                                                                        Z_ý_L
                      ...                -------
            I_T                                                                a
                  1T Ay-            ug                                                                                                                                -1 -1:: IN
                                                        lit ItMA                    HT jlllflllý                                                                4i"      V.


P4      Fý,4ý4 V1 Wi R!19 INER i                            U  !;I i 11'4ýM
====y. June ====
                                                                            17 Tf iflul    il    M
1961, Volume 2.
                                                                            -7r+Ml!it        1UN      IMU-
                                                                                          liil lv, fili I
                                                                                                                    N"I
                  :1 fl IfAma,              lFfff M,                                                         P11 flif                      El I                              U.


1W
Number 4. "Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford. Jr.]
                                                                                                                                    ,   Nt I f              ýf    AT
ID
                                                                                                                                                                I  A
=the vertical standard deviation of the plume (meters) ISee Figure V-2, Page 48.Nuclear Safety, June 1961, Volume 2, Number 4.
                            it    ::ij  :q.1=i;                                                                                                                              Yi j ::;l                                                                                                                        it qi:
                                            T
                                                                                                                                                7 7
104I
      102                                                        103                                                            104 Distance from Release Point (meters)
                                                                                            1.3-8


1-"!-
"Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.]
                                        I        II    I    .1   I
(3) For time periods of greater than 8 hours the plume should be assumed to meander and spread uniformly over a 22.5" sector. The resultant equation is:
                                          j.4ivit    I lit      I.  v
2.032 X/Q = azUX*
                                  :  !{iELEVATED RELEASE
Whe re x
                                    ATMOSPHERIC DISPERSION FACTORS
= distance from point of release to the receptor;
                                          FOR FUMIGATION CONDITIONS                7ý
other variables are as given in h(2).
                                            "
(4) The atmospheric diffusion model for ground level releases is based on the information in the table below.
                                        =: -ATMOSPHERIC          CONDITIONS
 
                                                    PASQUlLL TYPE F          ....
Ti me Following Accident Atmospheric Conditions
  10-2 fTWINDSPEED                              1 METER/SEC
0.8 hours Pasquill Type F, windspeed I meter/see, uniform direction
                1=507      7etrs Sh=75          Smeters
8-24 hours Pasquill Type F, windspeed
                                                                                  1
1 meter/see, variable direction within a 22.50 sector
                        '"!I                          IL10    meesj
1-4 days (a) 40% Pasquill Type D. windspeed
  10-3 h=125~J    meeJ*'
3 meter/see (b) 60% Pasquill Type F, windspeed
            l=15    $1er
2 meter/sec (c) wind direction sector variable within a 22.50
4-30 days (a) 33.3% Pasquill Type C, windspeed 3 meter/sec (b) 33.3% Pasquill Type D, windspeed 3 meter/sec (c) 33.3% Pasquill Type F, windspeed 2 meter/sec (d) Wiind direction 33.3% frequency in a
22.5' sector
(5) Figures 3A and 3B give the ground level release atmospheric diffusion factors based on the parameters given in h(4),
I I  
A
 
10-3 S
ELEVATED RELEASE
ATMOSPHfERIC DIFFSON FACTORS
S,0-8 HLJUR RiEtASE TIME
*
.
FIGURE 1VA)
10-4 S10-5
_
.
.
....
_
.
.
.
..L
.
.÷  
.
7.
 
h* -Vb....
..
... . .
. . ...
10-4
'*'--Ar S-
.d_........___.....I
-1 -
-*.
102 
103
10410
Distance from Release Point (meters)
1.3-5
 
:-o : -T
-r----.-
.
..
-
....
................
II
......... ' --
10-3
10-
io2 iO3 o
o Distance from Release Point (meters)
z -6 i
 
. % -'N
p
.. 1 ATMC
.- LEXMATF&ULEASt.
 
.
kSH9R1C--D##ISMQ
FACTORS
1-4.C)A'Y.R:1LASE Tljfg.~
FIGURE M()
-- t.................
.
*10-
10-5 E
0
0
  10-5
010
  10 -6
10
          2                                                      104              105
...
        10                  103 Distance from Release Point (meters)
..
                                              1.3-9
.
.Ii i..
.
.
I
'
*1
*
[ ....
-
4-2 I
I "
/'
---
S
--------
sk TfI1It40# 1 t
I
------------ L-
.
.
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TW
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                                                                                                                                                        r r N
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                                                4.)
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                                                        r * !
-I
                                                              i z.    .
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                                                                      rrf
Jpi i:.
                                                                      !      !    !    . . .  . .  . . .                                                                                                                      Ilil                              II
i:F [ I
                                                          :i I Vt
xI
                                                        ,
'%
                                                                                                                                                Iil IIF                                II
71 ..1
                                                                                                                                                                                                                                    II
1f
      ___                                            .                                                                                        :I]                                                                                III                                !i Id Il,
-NI
      ______
0l
                                                        I                                                                                                              +
10-8
                                                                                                                                      I    ,                                                                                        if!
102
                                                        I I      ..     ..                    . t      .              *
103 Distance from Release Point (meters)
                                                                                                                                                          "F4H
1.3-7
                                                  i .l                        I 4----            liP                7V7                                                                                              LL
                                                                                                                                                                                                                                              *1    I!1
                                                                              :17                                  i-tx i4                                                        -.      ----  V
                                                      \
  3          I        I            I    I I
                                                                                                            I
                                                                                                                                                                  2-_-i          N!                                            411*
                                                                                                                                                                                                                      4                  U--              T.1 J      i                            .   ,  r      ,llJh  n                    -4-          I                        ,,I
                                                                                                                                                                                                                                                  , .          I
                                                                                                            <                                                                                                                            ii              177f t
                                                            \\fii Si.


BUILDING WAKE                                            14I
*
                                                                                                                  "    i I                                                  CORRECTION FACTOR-
..  
                                                                                                                                t  ' t . ..                  . I
4 EUiVA"~bRIES
  2.5
ATAMSW
                                                                                                                                                                                                                -I                              jr
ON f-OR
              -                  . meters 2-....
TtM
                                                                                                                                                                                          .-
..........
                                                                                                                                                                                          ;;
*
                                                                                                                                                                                              I
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                                                                                                                                                                                              ;    ; ; ;  .   .
*
                                                                                                                                                                                                                TV .   .   i n Z
.,.  
                                                                                                                                                                                                                                                                      II!
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                                                                                                                                                                                                                                                                        I  !
.~
                    0.5A-1500 meers20                                                                                                                                                                                                .I
4-1
                                                                                                                                                          7&#xfd;q
10-5i
                                                                                                                                                                        _-&#xfd;                                                                                        I,-I
10-
                                                                                                                          -..-.-
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                                                                                                                              T-;-t.:-.                    -    +                                            ..
-L.4  
                                                                                                                                                                7T      -i-i-i-,-
-4 T V :
                      0.5A-2000 meters                                                                                                                                                                                                                            -F-,
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                                                                                                                                                                                              I            I                  ritttr1PmrtPF
                                                                                                                                                  -    +/-..L-.----I- Hhl'*            Will    I      I I          I                  rt-i'1'Thtr-!
                                                                                                                                                                                                                                                                      4_4
-1.5
                                                                                                                                                          7      .        .1-7
*1                                                                                                                                             iIi
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                                                                                                                                *"7_.    *-*                                          *
                                                                        -           ..            . .        i7 S. ..                                    . : :.; :;;;T
                                                                                                                                                              H'4
  0.5 Th.                                                                                              -. 4- T                                                                                             -I.


III
_
                                                                                                                                                                                                                                            I       r
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    0      I                    I  I   I I  I    I            .      . .  ..
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                                                                                  103
I Iv. I4N.N
                                                                                      _
INi
                                                                                                                                  L*..1 I i, , ,7 l  1
--
                                                                                                                                        4r
-
                                                                                                                                            ]  1    ,      1            I
------
                                                                                                                                                                              ii I I I I I~l
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                                                                                                                                                                                        10"*
I~w z..L.J
                                                                                                                                                                                                ,                  ~      ,
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                                                                                                                                                                                                                                tnl&#xfd;
102
                                                                                                                                                                                                                                  ,
103
                                                                                    Distance from Structure (meters)
.1o4 Distance from Release Point (meters)
                                                                                                                    1'
1.3-8
                                                                                                                                                                                                                                                                                (


10-2
r
                                                                                          1w4Thz4              TTWT IiI'' ; II
, EtVAMD. RELEASE
                                                                GROUND LEVEL RELEASE
ATMOSPHERIC DISPERSION FACTORS
                                                  ATMOSPHERIC DIFFUSION FACTORS FOR
FOR .FUMIGATION qONDITIONS
                                                    VARIOUS TIMES FOLLOWING ACCIDENTw I
-ATMOSPHER IC CdiNDITIONgS.
                                          T    I I I-  - I 111r . If&#xfd;    I In if"ITF-1            I I II I" ' H I ,            I .. .. .. ..-.. ..-Il-11 tj M-f i44 i-t i          &#xfd; Llt"&#xfd; r! " &#xfd; 4 PP f "rH    9  Ml      + t E I + &#xfd;T &#xfd; I t -,-, I          t-11 -    -
 
                                )-8 hours fl-#
PASOUILL TYPE F
    3 _7.-3              -<J4jT2:
WINDSPEED I METER/SEC
" F1GUHE It ......
10-2 i
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                                                      -8-24hours,:..
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          S4-34 days, t&#xfd;z5  L
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      1O2                            163                                                      104 Distance from structure (meters)
102
                                                          1.3-11
103
104
105 Distance from Release Point (meters)
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L-1
8-24 hours
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10a3 
10
10
10
                                                                                    - .          -4--GROUND                                                LEVEL RELEASE
Distance from Structure Imeters)
                                                                        T                  ..,2        ~~~               ATMOSPHERIC DIFFUSION ATR                                                      O
10-5 L
                                                                                    I'                                    VARIOUS TIMES FOLLOWING ACCIDENT
102
                                          ,T                                                            t        {-0-8 hours                                                             *
 
                                                                                            r71                                                      V                      .                         -t
-
                                    74*                                                          r                ~                       74i
lA0TMOSERL~qIF LLStOq Fibt
                                                                                                                                                                      -T4:+o
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                                                                                                                                                            :R.P
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                                                                                        4- I     I! ii        I    II -t----tt          t---t-t--t--rt-I-t1-1-i-r1--FrTLflTLHiL1iTh1Lu4i4 lU
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                414
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                                              4.
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TIMES FOULOWING IAC Ir INT
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FIGURE
3B)
30
0-8 hours
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                                                    Li                                                            Tr      -T
4  
                                                                                                                                        KNL
-t
                                                                                                                                          +/-1--in Al
103
                                                                                                                                                                                          .
10LL
    E
Dit6Ic fromzz Stutr (meters}}
                                                                                        1-4 days
    .2                                                    T                                                                                                                                1A
                                                                                                                                                                  -4--.                            4 T-- q          1                                                                                  4    4~                      y~  -
                                                                                                                                                    *  '.          4~                                    +1.1
      70~                                IIN
                                                                                              -i4+/-AET'1Th12-rVA--                              7:                                              .
                                  -T                                                                                  1                                                        rEtLI
                                                                                              4-4-
10                                                                        44'7                                                                      4.,
                    17F;
                                4-4 jL                                                                                      ;;41 I-.                                                                        I  -                    "12% -t                                                                       -
                                                            I.                                                    L--                                                                                          ff!
                                                    --4 I
                                                                                                                                                                                                                  U
                                                                                                                                                          -4
                                                                                                                                                                                                      -I- 4+/-
                                                          1
                                                                  . .. . . . .. . .
                                    f  T~
                                                  T-
                                                                                                    -4-
                                                                                                                                                                          1'          L    -4              -4+/-
                                14
                          -I-.
                          -4.-
                                            &#xfd;
                                                      -i                                                                                                      T'
                                              J JJ LI        I                                  I
                                                                                                            I
                                                                                                          I -      -
                                                                                                                        I
                                                                                                                        =-
                                                                                                                            I    I
                                                                                                                                  -
                                                                                                                                      Ii                                4 L.L. A .LA
                                                                                                                                                                          - -    _______
                                                                                                                                                                                          LJ            1.  -  I I
                                                                                                                                                                                                                    A
                                                                                                                                                                                                              10
                                                                                                                      (meters) 1
        10                                                                Distance from S tructure
                                                                                              1.3-12}}


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Revision as of 00:16, 11 January 2025

Assumptions Used for Evaluation the Potential Radiological Consequences of a Loss Coolant Accident for Boiling Water Reactor
ML13350A383
Person / Time
Issue date: 06/30/1973
From:
US Atomic Energy Commission (AEC)
To:
References
RG-1.003, Rev 1
Download: ML13350A383 (12)


.!a Revision 1 P

U.S. ATOMIC ENERGY COMMISSION

REGULATORY

DIRECTORATE OF REGULATORY STANDARDS

Revision I

June 1973 GUIDE

REGULATORY GUIDE 1.3 ASSUMPTIONS USED FOR EVALUATING THE POTENTIAL RADIOLOGICAL CONSEQUENCES

OF A LOSS OF COOLANT ACCIDENT FOR BOILING WATER REACTORS'

A. INTRODUCTION

S.'i'Cllil 50..;,I *it fI I('FR PlaII 50( eiliuir ls th:t each

1pl'icailll l a ,oittl t lrlic n pli ltm l ilil or olperaling lic*tise

'ro',idtc an :!lhlvsis mtid evahaltion ol" the design and pl' ci; Iiiice of1 sitlicitlres. s*:{;ems anld Components of ihtc I:,,iility with the otive t" assessing the risk to lputllic h10:1t ll

aitd

-

lfelv resl frm Im

,

oporation ol'the laTilily.

"h"

de:;ipi basis loss (of' coolant accident l()C' A i5 )IliC

,I

I

p[st lat3ted accidents used 1o evaluate fil ade(l'iacv ofi these Sliltctures.

syll.*y s. and c..'tIIIpolt0elli s will lrespecl It tile public health a*nd safely.

This Inidle -,i\\'es :,ccepltble assumlptions lhat mavy be iseal ill eva\\tial l- tihe radiological ctnsequcuces of' this accident for a boiling wlei leactor. Ill soniLC CLasCs, ntiitsnltal site chlaractelrisltics.

plant dest;i featlres. or othlr li' l tolls nav:y retqglire dilferetit asstinlotionls w\\hich wiill ble Ctiside Led on anl illtividulial case basis. The Advisoty ('Cimmnitee Oil Reactor S:ile'quards hias been.

consul ted con:ernini lt is guide altnd has conceturred in tlie regulatorvy pl ýili inl.

B. DISCUSSION

Arler reviewtitt a

titinumber or" applicationls for conslitiet iin

,t nuits mnd opetating licenses for boiling water p*,,\\er reacolos. tile AEIC Regulaltury staff has developed a rilniber ofl'

appropriately conservalive al, ptinons. bliscd on en&inecring juidpneni and on applicable eXperimnenltal results fromn sa 'ty research progratus cndudcted by the AEC and(l tie nuclear industryv. that are used ti) evaluale calculalions of tlie radiological consequetces of1 various postulated accidelel s.

This guide lists acceptable assumptions that may he u-sed to evalutate the design basis LOCA of' a Boilinlg Wa enr Rcactor (IIWPR).

It should be shown tlhal tlhe of*lsi tc.,lose cotnsequences will be within the guidelines of I(I CFR Part 100.

C. REGULATORY POSITION

I.

aIlle

,ssutllptiotis elatied I ll lte tcle:se o' l;ldia:lct ii iilellit l front1 th11 f0 I andl collt iilnltiill alle ;as I",lfows:

a.

"\\'i- t l >y-f'ive percent, of tile equilih)iilutn radioactive iodine invetn tory dovelo*.ed fromt mia\\ iliintt

!'uitl pow'er opeiatioi of thie core slhuhld IV JssI.niCId 1)

he imtncdililely available I'Mti leakaue fioin the primar:iyv reactor conttaiinment. Nine tV-mit percent ito this 2 perceill is to Ile assulmled ito he ill tile 'orto of'ei nlenial iodine. 5 percent of' this 25 percent ill ilic ltOnn oI

particulate ioidine. and -I p't.eent of this 25 percinti it!

lhe l'orit of' orwanic iodides.

h.

One hluldred percent o1'

the eqLlihibritinlt radioaclive nhble gas itnVentorny developed Ir'omll IltaxitiltilM frill powver o**ralion of' [lie %:oie should ble assumed it) lb ie tltedialtelv available lot hcakane It'oit tle leactol Coll lailllltent.

c.

The elfl*f .os tf' radiolo-ical deca, during holdup inl thle conwaiintient or othet bujildimes should ble taketn into accounltI.

d.

'File reductiotn ill (hle alotii titt ' adioactive mtat.'rial :ivailfable for leaka!

ito the ehnvironineut bv Cloln[;,ilmllelln Spray'.

recirtuilaing filter sys*cnis. ni olhier eneih:eered sai'eity ftatlres mtay be takelil itlno :icclittl, bill the atounit of' reduction ihi concrentiation of radioactive materiils shotuld be evtlualed on

an ildividual case ba:sis.

e.

Tile primary conllaitnitent should ble assumed to leak at the leak rate incorporated or tio hie incolporated in thie technical specifications f'or the duration ill' [lie accident. 2 The leaka*e shotild be assuiited ito pass t"'l'iS guiidte is a revision *l'ltirrittr Sate \\l Giuide 3.

2'lic e*t'iti on containni ent leakaee Iindcr atccid.nl conditio ot"

I'e:ttlires protvidted to red ilce t'

t':lkatpie of"

radioalclive rtatlritits I'roll ItI" t'(l tnlit1inn n Will 11C

he' eV3 litt 1 Lilt

nil individual case I*saiis.

USAEC REGULATORY GUIDES

Copies of published guides may he obtained by reqcuest indicating the. divisions deilred to the US. Atomic Energy Commisvon. Washington, D.C. 201545.

Rcgulatnry Guides are issued in describe and make available to the public Attention; Director of Regulatory Stalndards. Comments and suggestion% lot methods accptablte to the AEC Regulatory staff of implementing specilit part- of itiproverienti In theta guidemý

ace ancouragd and should be sent to the Secretary the Corirmisl*on'

regulations. tO delineale techniques used by the staff in of the Commitsion, US. Atomic Energy Commission. Washington, D.C. 20545.

ealuating specific problems or postulated accidents, or to provide guidence to Attention: Chief, Public Proo-redinga Staff.

applkOjlnts. Reoualo.yi Guides are not substitutes for regulations and compliance with them is not requited. Mrthods and solutions different from those set out in The guides are itsuedt in the fortlowing ten broad divisior.:

the u.-ris will be acceptahle it they provide a basis for the findings requisite to the llluance or osntinuance of a permit or licante by the Commission.

1. Power Reactors

6. Products

2. Research and Test Reactors

7. 'Transrptortation

3. Fuels and Materials Facilities B. Occullationl Heialth PuhllshM quiewi will hbe revi-id periodically, as aip!iogilat

e. to accommodate

4. Environmental ard Siting

9. Antitrust Review cornrmenit 4nd in reflect new informatint, or experience.

S. Materials and Plant Protection tO, General


I

directly to the emergency exhaust system without mixing' in the. surrounding reactor building atmosphere and should then be assumed to be released as an elevated plume for those facilities with stacks.4 f.

No credit should be given for retention of iodine in the suppression pool.

2.

Acceptable assumptions for atmospheric diffusion and dose conversion are:

a.

Elevated releases should be considered to be at a height equal to no more than the actual stack height.

Certain site dependent conditions may exist, such as surrounding elevated topography or nearby stnictures which will have the effect of reducing the actual stack height. The degree of stack height reduction should be evaluated on an individual case hasis. Also. special meleorologicaI and geographical conditions may exist which can contribute to greater ground level concentrations in the immediate neighborhood of a stack.

For example. fumigation should always be assumed to occur: however. tlh- length of time that a rumigation condition exists is strongly dependent on geographical and seasonal factors and should be evaluated on a case-by-case basis." (See Figures I A

through ID for atmospheric diffusion factors for an elcvated release with fumigation.)

b.

No correction should be made for depletion of the effluent plume of radioactive iodine due to deposition on the ground. or for the radiological decay of iodine in transit.

c.

For the first 8 hours9.259259e-5 days <br />0.00222 hours <br />1.322751e-5 weeks <br />3.044e-6 months <br />, the breathing rate of persons offsite should be assumed to be 3.47x 10'

cubic meters per second. From 8 to 24 hours2.777778e-4 days <br />0.00667 hours <br />3.968254e-5 weeks <br />9.132e-6 months <br /> following the accident, the breathing rate should be assumed to be

1.75 x 1 0 4 cubic meters per second, After that until the end of the accident, the rate should be assumed to be

2.32 x 10-4 cubic meters per second. (These values were developed from the average daily breathing rate 12 x 107 cm3/dayl assumed in the report of ICRP, Committee

11-1959.)

31n some c-ases, credit fur mixing will he allowed: however.

the amount of credit allowed will be evaluated on an individual case basis.

"Credit for an elevated release should be given only if the pitnt of release is (I) nire than two and one-half times the height of any structure close enough to afrect the dispersion of the plume, or (2) located far enough from any structure which could have an efrect on the dispersion of the plume. For those It\\R's without stacks the atmospheric diffusion factors assuming pround level release given in section 2.h. should be used to determine site acceptability.

For sites located more than 2 miles from large bodies of water such as oceans or one of (the Great takes. a fumigation condition should be assumed to exist at the time of the accident and continue for one-half hour. For sites located less than 2 miles from large bodies of water, a fumigation condition should be assumed to exist at the time of the accident and continue for

4 hours4.62963e-5 days <br />0.00111 hours <br />6.613757e-6 weeks <br />1.522e-6 months <br />.

d.

The iodine dose conversion factors are given in ICRP

Publication

2, Report of Comtmittee i1.

"Permissible Dose for Internal Radiation." 1959.

e.

External whole body doses should be calculated using Infinite Cloud" assumptions. i.e.. the dimensions of the cloud are assumed to be large compared to ihe distance Ihat Ihic gamma rays and beta particles travel.

"Such a cloud would be considered atn infinite cloud for a receptor at the center because any additional (gamma andi beta emitting material beyond t(le clotud dimensions would not alter the flux of Igatmna rays andl beta particles to the receptor" (Meteorology and Atomic Energy, Section 7.4.1.1-editorial additions made so that gamnma and beta emitting material could be considered). Under ihese conditions the rate of energy.

absorption per unit volume is equal to the rate ortenergy released per unit volume. For an infinite uniform cloud containing X curies of beta radioactivity per cubic meter the beta dose in air at the cloud center is:

D. = 0.457 E

The surface body dose rate from beta emitters in the infinite cloud can be approximated as being one-half this amount (i.e.. 01D- = 0.23 EOX).

For gamma emitting material the dose rate in air at the cloud center is:

DA= 0.507 E rX

From a semi-infinite cloud. the gamma dose rate in air is:

S=o.2s Ex Where D= beta dose rate from an infinite cloud (rad/sec)

DE= gamma dose rate from an infimite cloud (rad/sec)

EO = average beta energy per disintegration (Mev/dis)

Ei = average gamma energy per disintegration (Mevldis)

X

= concentration of beta or gatnma emitting isotope in the cloud (curie/mr3 )

f.

The following specific assumptions are acceptable with respect to the radioactive cloud dose calculations:

(I) The dose at any distance from the reactor should be calculated based on the maximunm concentration in the plume at that distance taking into account specific meteorological, topographical, and other characteristics which may affect the maximium plume concentration. These site related characteristics

1.3-2

must be evaluated on an individual case basis. In the case of beta radiation, the receptor is assumed to be exposed to an infinite cloud at the maxinmum ground level concentration at that distance from the reactor. In the case of gamma radiation, the receptor is assumed to be exposed to only one-half the ckud owing to tcie presence of'

the ground.

Tile maxinmm cloud concentration always should be assumed to be at ground level.

(2) The appropriate average beta and gamnia energies emitted per disintegration, as given in the Table of Isotopes. Sixth Edition, by C. M. Lederer. J. M.

Hollander, I. Perhlan; University ofCalifornia. Berkeley:

Lawrence Radiation Laboratory: should be used.

g.

For BWR's with stacks the atmospheric diffusion model should be as follows:

(I)

The basic equation for atmospheric diffusion from an elevated release is:

exp(-h 2/2Oz 2 )

VQ

Tu y 0z Where x

= the short term average centerline value of the ground level concentration (curie/meter 3 )

Q

= amount of material released (curie/see)

u

= windspeed (meter/sec)

Gy

= the horizontal standard deviation of the plume (meters) [See Figure V-i. Page 48.

Nuclear Safety, June

1961, Volume 2.

Number 4, "Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.)

z= the vertical standard deviation of the plume (meters) [See Figure V-2. Page 48, Nuclear Safety, June 1961, Volume 2, Number 4,

"Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.)

h

= effective height of release (meters)

(2)

For time periods of greater than 8 hours9.259259e-5 days <br />0.00222 hours <br />1.322751e-5 weeks <br />3.044e-6 months <br /> the plume from an elevated release should be assumed to meander and spread uniformly over a 22.50 sector. The resultant equation is:

2.032 exp(-h2 /2oz 2 )

x/Q =

Where x

= distance from the release point (meters);

other variables are as given in g(1).

(3) The atmospheric diffuision model' for an elevated release as a function of the distance from the reactor, is based on the information in the table below.

Time Following Accident Atmospheric Conditions

0-8 hours See Figure 1(A)

Envelope o1" Pastluill diffusion categories based oil Figure A7 NI 'teorolog'

and Atomic I-netryo I tt(,1 ,

assuming various stack heights: vindspeed I

me ier/see; uniform direction.

8-24 hours See Figure ItB) lEnvelope of Pasquill diffusion categories: windspeed I meter/see:

variable direction within a 22.5 sector.

1-4 days See Figure I[C)

Envulope of Pasquill diffusion categories with the following relationship used to represent maximnnumn plume concentrations as a tumeltion of'

distance:

Atmospheric Condition Case I

40Y Pasquill A

601'} Pasquill C

Atmospheric Condition Case 2

50% Pasquill C

50Y%* Pasqtill D

Atmospheric Condition Case 3

33.3',` Pasquill C

33.3% Pasquill D

33.3% Pasquill E

Atmospheric Condition Case 4

33.3!, Pasquill 1)

33.3, Pasquill E

33.3K- Pasquill F

Atmospheric Condition Case 5

50r', Pasquill D

501? Pasquill F

wind speed variable (Pasquill Types A. B. E.

and F windspeed 2 memer/sec: Pasquill Types C

nid D windspeed 3 meter/sec)

variable direction within a 22.5" sector.

4-30 days See Figure I(D) Same diffusion relations as given above- windspeed variable dependent on Pasquill Type used; wind direction 33.3"

frequency in a 22.50 sector.

11This model should be used until adequate site meteorological data are obtained.

In smote cases. avaitable information, such as meteorology, topography and geographical location. may dictate the use of a more restrictive model to insure a conservative estimate of potential offtsite exposures.

1.3-3

I

h.

For BIWR's without stacks dhe almospheric diffusion inodel6,should be as follows:

(I)

The

0-8 hour ground level release concentrations may be reduced b'y a factor ranging from one to a nlaximum of three (see Figure 2) for additional dispersion produced by the turbulent wake of the reactor building in calculating potential exposures. The volumetric building wake correction factor, as defined in section 3-3.5.2 of Meteorology and Atomic Energy

1968, should be used only in the 0-8 hour period; it is used with a shape factar of 1/2 and the minimum croms-sectional area ot the reactor building only.

(2) The basic equation for atmospheric diffuision from a ground level point source is:

x/0 =

41U y oz Where the short term average centerline value of the ground level concentration (curie/rmeter 3)

Q

amount of material released (curie/see)

u windspeed (meter/sec)

O y =the horizontal standard deviation of the plume (nieters) [See Figure V-I. Page 48, Nuclear Safrit

y. June

1961, Volume 2.

Number 4. "Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford. Jr.]

ID

=the vertical standard deviation of the plume (meters) ISee Figure V-2, Page 48.Nuclear Safety, June 1961, Volume 2, Number 4.

"Use of Routine Meteorological Observations for Estimating Atmospheric Dispersion," F. A. Gifford, Jr.]

(3) For time periods of greater than 8 hours9.259259e-5 days <br />0.00222 hours <br />1.322751e-5 weeks <br />3.044e-6 months <br /> the plume should be assumed to meander and spread uniformly over a 22.5" sector. The resultant equation is:

2.032 X/Q = azUX*

Whe re x

= distance from point of release to the receptor;

other variables are as given in h(2).

(4) The atmospheric diffusion model for ground level releases is based on the information in the table below.

Ti me Following Accident Atmospheric Conditions

0.8 hours9.259259e-5 days <br />0.00222 hours <br />1.322751e-5 weeks <br />3.044e-6 months <br /> Pasquill Type F, windspeed I meter/see, uniform direction

8-24 hours Pasquill Type F, windspeed

1 meter/see, variable direction within a 22.50 sector

1-4 days (a) 40% Pasquill Type D. windspeed

3 meter/see (b) 60% Pasquill Type F, windspeed

2 meter/sec (c) wind direction sector variable within a 22.50

4-30 days (a) 33.3% Pasquill Type C, windspeed 3 meter/sec (b) 33.3% Pasquill Type D, windspeed 3 meter/sec (c) 33.3% Pasquill Type F, windspeed 2 meter/sec (d) Wiind direction 33.3% frequency in a

22.5' sector

(5) Figures 3A and 3B give the ground level release atmospheric diffusion factors based on the parameters given in h(4),

I I

A

10-3 S

ELEVATED RELEASE

ATMOSPHfERIC DIFFSON FACTORS

S,0-8 HLJUR RiEtASE TIME

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FIGURE 1VA)

10-4 S10-5

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