Inhalation of U Aerosols from UO2 Fuel Element Fabrication

Abstract

Publication No. 30 of the International Commission on Radiological Protection (ICRP) assigns the uranium oxides UO2 and U3O8 to transportability class Y, i.e. the half-life of these compounds in the lungs is about 500 days. This assignment seemed not to be in accordance with our experience resulting from incorporation surveillance during UO2 fuel element fabrication. Persons who worked in atmospheres containing UO2 aerosols with activity concentrations significantly above the derived air concentrations (DAC) for class Y U showed much lower activity in the lungs than would be expected according to the ICRP. To understand this discrepancy, aerosol concentrations and aerosol particle-size distributions at work places with the possibility of UO2 incorporation, the activity of urine and feces and the lung activity of persons working at these places were measured in an investigation program. The results are only consistent with the ICRP lung model if one uses a measured biological half-life in the lungs of 109 days and a measured AMAD of 8.2 micron instead of the ICRP standard assumptions of 500 days and 1.0 micron, respectively. ICRP Publication No. 30 recommends application of specific parameters for health physics instead of standard model values. For the special conditions in our UO2 fuel fabrication plant we therefore derive limits of air concentrations, lung activities and fecal and urinary activity concentrations by applying our measured particle-size and lung-retention parameters to the ICRP model. Our special derived limits in comparison to class Y limits for U after ICRP Publication No. 30 for a 1-micron AMAD and 500-day half-life (in brackets) are: (a) annual limit of intake: 6 X 10(4) Bq/y (1 X 10(3) Bq/y); (b) derived air concentration: 20 Bq/m3 (0.6 Bq/m3); (c) derived lung activity: 1.6 X 10(3) Bq; (d) derived fecal activity: 14 Bq/day; and (e) derived urine activity: 8.9 Bq/day. The committed dose equivalents calculated from our measured data and from our modified derived limits proved consistent for the different incorporation control methods (determination of air concentration, lung, fecal or urinary activity). The authors recommend that in accordance with ICRP Publication No. 30, the national rules and regulations on activity incorporation provide the possibility to derive special limits from specific work-place parameters such as particle-size distributions and biological half-lives, thus supplementing the ICRP standard assumptions of 1 micron AMAD and biological half-lives of 0.5 days for class D, 50 days for class W and 500 days for class Y compounds.

Interprétation des données physico-chimiques et biocinétiques pour le calcul de dose : exemple d'un composé industriel UO2 appauvri fabriqué pour le combustible MOX

“…Si l'on fait une synthèse des principaux résultats publiés (Ansoborlo et al, 1995a ;Eidson, 1994;Métivier et al, 1992;Schieferdecker et al, 1985 ;Stradling et al, 1988), on constate que les périodes lentes de décroissance pulmonaire varient suivant les espèces et les individus : 170 à 330 j chez le rat, 350 à 450 j chez le babouin, 180 à 480 j chez le chien et de 110 à 1900 j chez l'homme. La période de décroissance pulmonaire lente mesurée chez le rat dans la présente étude est de 541 j. Cette valeur est sensiblement supérieure à l'intervalle des valeurs précitées chez le rat ce qui n'est pas surprenant étant donné les grandes variations inter-souches chez cette espèce.…”

“…L'ensemble de ces résultats et les paramètres de transfert au sang par défaut permettent d'effectuer un premier calcul de DPUI. En fonction des étu-des déjà réalisées précédemment (Ansoborlo et al, 1989;Ansoborlo et al, 1995a;Eidson, 1994;Métivier et al, 1992;Schieferdecker et al, 1985;Stradling et al, 1988), ce composé UO, serait identifié de type S . Les valeurs de DPUI ainsi obtenues avec le logiciel LUDEP, sont données dans la dernière ligne du tableau 1.…”

“…De nombreuses études ont été publiées sur différents composés UO, industriels. Ces études traitaient suivant les cas : la spéciation des aérosols (Ansoborlo et al, 1995a;Ansoborlo et al, 1995b;Surya Narayana et al, 1994) ; les expériences sur le comportement biocinétique in vitro (Cooke et Holt, 1974;Kalkwarf, 1983) ou in vivo (Ansoborlo et al, 1989;Ansoborlo et al 1995a;Eidson, 1994;Métivier et al, 1992;Stradling et al, 1988) ; et enfin la surveillance des travailleurs exposés (Ansoborlo, 1989;Schieferdecker et al, 1985). Ce rapport souligne l'importance de l'utilisation des paramètres expérimentaux spécifiques sur le calcul de dose, sur la prédiction de l'excrétion ou de la rétention dans certains organes, ainsi que sur la comparaison avec les données existantes dans la littérature pour ce composé UO,.…”

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(Ansoborlo, 1989;Schieferdecker et al, 1985). Ce rapport souligne l'importance de l'utilisation des paramètres expérimentaux spécifiques sur le calcul de dose, sur la prédiction de l'excrétion ou de la rétention dans certains organes, ainsi que sur la comparaison avec les données existantes dans la littérature pour ce composé UO,.

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Controlling intake of uranium in the workplace: Applications of biokinetic modeling and occupational monitoring data

“…Table 3.2. Leach et al 1973;Cook and Holt 1974;Pomroy and Noel 1981;Schieferdecker et al 1985;Price 1989;Stradling et al 1989b;Métivier et al 1992;Eidson 1994;Chazel et al 2000b;Ansoborlo et al 2002;Stradling et al 2002 Uranium West et al 1979;Eidson and Mewhinney 1980;Chalabreysse et al 1989;Stradling et al 1989aStradling et al , 2002Eidson 1990Eidson , 1994Métivier et al 1992;Barber and Forrest 1995;Ansoborlo et al 1998bAnsoborlo et al , 2002Chazel et al 1998 Uranium Stradling et al 1985Stradling et al , 2002Chalabreysse et al 1989;André et al 1989;Ansoborlo et al 1990Ansoborlo et al , 2002Eidson 1994;Chazel et al 2000a Uranium Galibin and Parfenov 1971;Cook and Holt 1974;Boback 1975;Eidson and Mewhinney 1980;Damon et al 1984;Stradling et al 1987Stradling et al , 2002Eidson 1994;Ansoborlo et al 2002 In vitro studies indicate dissolution rate varies with mixture of materials and preparation process. Differences found in dissolution rates of low-fired yellowcake (dried at less than 400° C) and high-fired (calcined) yellowcake (dried at 4...…”