The sunken nuclear submarine in the Norwegian Sea - A potential environmental problem?

摘要

On 7 April 1989 the Soviet nuclear submarine "Komsomolets" sank in the NorwegianSea about 185 km southwest of the Bear Island at bottom depth of about 1700 m.Potential sources of radioactive contamination are the reactor and the nuclearwarheads.A Komsomolets Foundation has been established consisting of the Russianconstructor of the submarine, a Dutch salvaging consortium and someenvironrnentally oriented parties. The goal of this foundation is to get internationalfinancial support for its plans to either salvage the submarine totally, to salvage thetorpedo part or to sea1 off the torpedo part of the submarine. A report from an expertworking group to Norwegian Minister of Foreign Affairs, however, concludes thatthe best solution is to leave "Komsomolets" where it is.Radioactive components in the wreck which may be dissolved and spread in the watermasses include cesium-137 and strontium-90. Insoluble plutonium will settle in thesediments and remain in the vicinity of the wreck. The present study is dealing withthe most likely pattern of the distribution of radioactive elements in the water massesif a leakage from the wreck occurs. The study is based on hydrographic observations,current measurements and numerical models.By assessing the potential radioactive pollution from "Komsomolets" it is concludedthat the sunken nuclear submarine represent a minor radioactive pollution problemfor the following reasons:- the great deyth where the possible release of radioactive material will take ylace,- the relatively small amount of radioactive material available for release,- the enormous water masses available for dilution,- the additional "chemical/biological dilution"(the radioactive isotopes of strontium and cesium are only a very smallfraction of the total amount of these elements in sea water. The biologicaluptake will reflect this ratio between the radioactive and the non-radioactiveisotope),- the relatively biologically inactive plutonium will be confined to particulateform in the sediments close to the release point.The distribution of possible radioactivity in the water masses will be along isopycnicsurfaces. The radioactive components will be syread by the pulsating current in thearea, but they will remain in the deep water and gradually be diluted as they aredispersed from the source. It is not likely that watermasses to any measurable extentwill rise from the depth of about 2000 m to the surface. If so, the concentration willonly be a small and insignificant fraction of the concentration near the wreck. Evenassuming that the submarine might represent a 10 MWatt heat source, a hot plumepossible containing radioactive material, would rise to a maximum height of about500 m above the bottom. The radioactive components will therefore gradually bedispersed in the deep water masses of the Nordic Seas and the Arctic Ocean which hasa volume in the order of 10 million km3. The deep water whch is advected out of thearea, flows as bottom water across the deeper passages in the Greenland-ScotlandRidge to sink into the abyssal depths in the Atlantic from where it spreads in the deepcirculation of the world oceans. Residence time in this system is assessed to rangefrom a few to about 15 centuries.NORSK SAMMENDRAG:Den 7 april 1989 brøt det ut brann i den sovjettrussiske kjernefysiske ubåten"Komsomolets". Den sank i Norskehavet 185 km sørvest av Bjørnøya hvorbunndypet er omkring 1700 m og 42 sjømenn omkom. Mulig kilde til radioaktivforurensning er den kjernefysiske reaktoren og de kjernefysiske stridshodene ombord.De radioaktive elementene som først og fremst kan bli oppløst og transportert medvannmassene er cesium og strontium som er produsert i reaktoren. Mengden avdisse stoffene i den avslåtte reaktoren ombord i "Komsomolets" er anslått tilhenholdsvis 630 g og 350 g.Ikke-radioaktivt cesium og strontium finnes naturlig i store mengder i havet. Forcesium utgjør dette 500 kg - km-3 og for strontium 8000 tom . km-3. De radioaktiveisotopene av cesium og strontium fra "Kornsomolets" vil altså ved blanding utgjørekun en forsvinnende del av totalmengden av disse to stoffene i vannmasseneomkring ubåten. Biologiske organismer skiller ikke mellom den ikke-radioaktive ogden radioaktive versjonen av samme stoffet. Forhodet mellom disse to versjonene idet biologiske opptaket vil derfor være det samme som det man finner i havet.I tillegg til radioaktivt cesium og strontium inneholder stridshodene ombord i"Komsomolets" 6-8 kg plutonium. Dette stoffet er meget giftig, men løser seg nestenikke i vann. Plutonium fra ubåten vil være i partikkelform og spre seg fra ubåten vedsediment-transport. Denne vil være begrenset til noen få kilometer fra ubåten.Sjansene for å få påvirkning av plutonium oppover i næringskjeden ansees sommeget liten.Den russiske konstruktøren av ubåten har gått sammen med et konsortium avhollandske bergingsselskaper og noen miljøorganisasjoner og dannet "StiftelsenKomsomolets". Målet for stiftelsen er å få internasjonal økonomisk støtte for enten åheve ubåten, heve de kjernefysiske torpedoene eller å "støpe inn" deler av ubåten. Ennorsk ekspertgruppe opprettet av Utenriksdepartementet, har konkludert med at denbeste løsningen er å la "Komsomolets" ligge som den er.Denne rapporten tar sikte på å se på hva som vil være det sannsynligespredningsmønsteret for de radioaktive elementene dersom en lekkasje fra ubåtenoppstår. I dette arbeidet har man brukt observasjoner av radioaktivitet, strøm oghydrografi fra området omkring ubåten samt simuleringer ved hjelp av matematiskemodeller. Arbeidet har vært gjort i samarbeid med Det norske meteorologiskeinstitutt og Forsvarets forskningsinstitutt, Kjeller.Konklusjonen fra dette arbeidet er at radioaktiv påvirkning i de øvre og biologiskaktive vannlag ansees for å bli så liten at den ikke representerer noen fare. Dypethvor et mulig utslipp vil finne sted og tetthetsfordelingen i vannmassene ovenfor vilbegrense den vertikale utbredelsen av en eventuell forurensning. Selv dersom manforutsetter at ubåten representerer en varmekilde på 10 MWatt vil oppstrømmingenneppe rekke høyere opp enn omkring 500 m over bunn.Ved en eventuell lekkasje fra ubåten vil radioaktive komponenter bli spredt av denpulserende strermmen i området men denne spredningen vil hovedsaklig skje langstetthetsflater . En forurensning vil forbli i dypvannmassene i de Nordiske hav ogPolhavet som har et volum på omkring 10 millioner km3. Her vil en eventuellradioaktiv påvirkning bli kraftig fortynnet før dypvamet strømmer ut i Atlanterhavetover Skottland - Grernnland ryggen. Derfra vil det inngå i dypvannsirkulasjonen i destore verdenshav og det vil ta mange hundre år før dette vannet igjen vil befinne seg ioverflatelaget.