Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz

3. METHODIK
3.1 AP 1: LITERATURRECHERCHE ZUM STAND VON WISSENSCHAFT UND TECHNIK
Ausgehend von der Einordnung von Expositionsmodellen in Risikoabschätzungen und einer Darstellung mathematischer
Strukturen (radio-)ökologischer Expositionsmodelle mit unterschiedlicher Komplexität modellierter
Kompartimente des Schadstofftransports wurde zum Stand von Wissenschaft und Technik eine umfassende
Recherche zu Methoden der Modellierung aleatorischer (durch die reale Variabilität der Modellparameter
bedingter) und epistemischer (durch unzureichendes Wissen über die Modellparameter bedingter) Unsicherheiten
sowie ihrer Anwendung für Expositionsberechnungen durchgeführt. Da die Nutzung von probabilistischen
Methoden der Expositionsmodellierung im konventionellen Umwelt- und Gesundheitsschutz weit fortgeschritten
ist, wurde die Recherche nicht auf radiologische Fragestellungen beschränkt, auch wenn diese
bzgl. des Standes der Anwendung im Fokus stehen.
TB 05
Ergebnisse
3.2 AP 2: MODELLPROGNOSEN BEI UNSICHEREN EINGANGSDATEN
Zur Anwendung von probabilistischen Ansätzen der Modellierung von Expositionen bei aleatorischen und epistemischen
Parameterunsicherheiten wurden Anforderungen an die Qualität der Eingangsdaten abgeleitet
und methodische Aspekte der Spezifizierung von Wahrscheinlichkeitsverteilungen, der Berücksichtigung von
Abhängigkeiten zwischen unsicheren Verteilungsparametern sowie der probabilistischen bzw. stochastischen
Simulation von Prozessen untersucht. Hierzu enthält der Abschlussbericht eine Vielzahl von Beispielen
zu methodischen Fragestellungen und praxisrelevanten Expositionsabschätzungen. Der Abschlussbericht
wird auf http://doris.bfs.de veröffentlicht. Die auf dieser Basis als geeignet eingeschätzten methodischen Ansätze
wurden im Hinblick auf Anwendungen für unterschiedliche Modellstrukturen, wie
- algebraische Expositionspfadmodelle,
- Modelle mit gewöhnlichen und stochastischen Differentialgleichungen,
- Modelle mit Differentialgleichungssystemen (deterministische sowie stochastische Kompartiment-
Modelle),
- Modelle mit partiellen Differentialgleichungen (z. B. deterministische und stochastische Advektions-Dispersions-Gleichungen
sowie Random-Walk-Transportmodelle zur Beschreibung der Schadstoffmigration)
mit Methoden der Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse weiter analysiert. Ziel war es, spezielle Anforderungen
an die Qualität der Eingangsdaten einzuschätzen sowie vergleichende Bewertungen zur Anwendung deterministischer,
probabilistischer, stochastischer und weiterer Ansätze der Ausbreitungs- und Expositionsmodellierung
vorzunehmen.
3.3 AP 3: ENTSCHEIDUNGSHILFEN ZUR WAHL GEEIGNETER MODELLIERUNGSANSÄTZE
Für die Auswahl zwischen deterministischen, probabilistischen (bzw. possibilistischen) sowie stochastischen
Ansätzen der Modellierung von Strahlenexpositionen wurden verschiedene Kriterien herangezogen. Ihre Relevanz
hängt maßgeblich vom Zweck der Expositionsmodellierung für konkrete Expositionssituationen und
von der vorhandenen bzw. mit angemessenem Aufwand erreichbaren Qualität der Eingangsdaten ab.
Neben einer generellen Bewertung der Vor- und Nachteile deterministischer bzw. probabilistischer Expositionsabschätzungen,
wobei für letztere die 1-dimensionale (1D) bzw. auch 2-dimensionale (2D) Monte-Carlo-Simulation
sowie Bayes-Methoden verfügbar sind und alternativ die Evidenztheorie für eine adäquate
Quantifizierung und Darstellung von aleatorischen und epistemischen Unsicherheiten von Expositionsmodellen
genutzt werden kann, beziehen sich die Auswahlkriterien auf die Definition der Person(en), für die Expositionsabschätzungen
vorzunehmen sind, auf die konkrete Aufgabenstellung einer Expositionsabschätzung,
auf die Art zu bewertender Expositionssituationen sowie auf den Umfang bzw. die Komplexität der Modellierung
des Radionuklidtransports.
4. DURCHFÜHRUNG
Das Vorhaben wurde durch Mitarbeiter der Brenk Systemplanung GmbH bearbeitet, die langjährige Kenntnisse
und Erfahrungen im Strahlenschutz und insbesondere zur radioökologischen Modellierung und statistischen
Analyse besitzen. Neben den internen Qualitätssicherungsmaßnahmen erfolgte eine Unterstützung
durch das Institut für Radioökologie und Strahlenschutz der Universität Hannover. Die Bearbeitung der Arbeitspakete
AP 1 und AP 2 wurde in Zwischenberichten dokumentiert. Der Abschlussbericht gibt eine Über-
Ergebnisse der abgeschlossenen Forschungsvorhaben im Jahr 2012 - TB 05 61