Carbon-14 levels in fish around Ringhals nuclear power plant

Abstract

14C is a radioactive nuclide which is produced in moderator water in nuclear power plants and small amounts are emitted in both gas and liquid forms. Currently, at Ringhals nuclear power plant (NPP) the liquid emissions of 14C are not being monitored since the methods required are difficult and expensive, and the amount of discharges have so far been considered to be minor. However, increased levels of 14C have been measured, by Lund University, in the marine environment around Ringhals. Previous studies by Lund University have focused on other marine biota, such as bladder wrack while less 14C data have been collected in fish. One aim of this thesis is to obtain further data on the concentration of 14C in various fish species collected in water around Ringhals NPP, and to compare these data to previously analyzed data in bladder wrack. Samples from 2014-2024 of both yellow eel and corkwing wrasse were received from Ringhals regular environmental program. The results showed that both species of fish continuously had higher levels of 14C compared to bladder wrack. The second aim of the thesis was to perform a pilot study about possible differences in 14C concentrations across various organs. Differences in concentrations could provide information about the organic chemical forms of dissolved 14C that is released from Ringhals NPP and how they are absorbed by the fish. The liver, stomach, fillet and skin were analyzed from both a European plaice captured close to Ringhals, and a turbot captured in Skagerrak, which was used as a reference. All measurements of 14C were done using accelerator mass spectrometry (AMS). The reference fish showed no difference in 14C across the organs and it showed generally lower concentrations than the bladder wrack sampled in Särdal that was also used as a reference. The skin, fillet and liver in the European plaice showed no statistical differences in 14C, but were on average 3.7% higher than the levels measured in the turbot (excluding the stomach sample of the European plaice). The European plaice showed increased levels in the stomach, which contained a recently ingested fish. To draw any conclusions about the chemical speciations of organic carbon, and how it is absorbed by fish, more fish samples need to be measured. When including the stomach sample of the European plaice, the levels of 14C were on average 10% higher in the European plaice.

Popular Abstract (Swedish)

Har du någonsin undrat hur du blir påverkad av strålning? Du kanske har funderat kring hur kärnkraftverk hanterar utsläpp och hur det mäts och kontrolleras? Alla människor blir hela tiden exponerade för strålning från naturliga källor. Vi påverkas av kosmisk strålning från rymden, strålning av radionuklider som sönderfaller i jordens skorpa, radon i hus och genom maten.
I Sverige säkerställer Strålsäkerhetsmyndigheten (SSM) att allmänheten inte drabbas av en betydande mängd strålning. Den genomsnittliga mängden strålning människor utsätts för i Sverige är ungefär 2.4 millisievert per år och bara cirka 0.02 millisievert av dessa kommer från industrier, inklusive kärnkraftverk. Det är alltså en mycket liten mängd av strålningen allmänheten får i sig som kommer från kärnkraft. Enligt strålskyddslagar får en individ inte utsättas för mer än totalt 0.1 millisievert från ett specifikt kärnkraftverk under ett år. Det finns också ytterligare regler för att skydda anställda i berörda verksamheter från strålning, vilka är att de inte ska få en effektiv dos högre än 20 millisievert under ett år. I Ringhals kärnkraftverk är alla reaktorer tryckvattenreaktorer och de använder vatten för att både kyla och moderera fissionsreaktionerna i kärnan. I tryckvattenreaktorer finns flera vattenförlopp och vattnet i kontakt med härden kallas processvatten. Processvattnet värmer en annan krets av vatten, som förångas och genererar energi i en turbin. Vattnet kondenseras sedan i en kondensator för att pumpas tillbaka och bli förångat igen. Utsläpp sker från kärnkraftverk i form av både luftutsläpp och vattenutsläpp. Några ämnen med radioaktiva isotoper kvarstår i vattnet, såsom bly kvicksilver och nickel. En radioaktiv isotop vars avfall inte mäts är 14C. SSM har sedan 1 mars 2022 bestämt att utsläpp av 14C ska mätas så länge det är rimligt och möjligt. Dock anser Vattenfall, operatörerna av Ringhals, att dessa mätningar inte är rimliga att utföra. Studier på 14C nivåer i marin biota har även tidigare genomförts av Lund Universitet. Resultat visade högst nivåer av 14C i skärsnultra av alla marina biota som ingick i studien. Baserat på dessa resultat genomfördes detta projekt med syftet att undersöka nivåer av 14C i fiskar. Resultat i detta projekt understryker trenderna i den tidigare studien, det vill säga att fiskar har högre nivåer av 14C jämfört med sjögräs. Detta projekt hade även ett andra syfte som var att undersöka huruvida fiskar kan ta upp 14C på andra sätt än genom dieten och om detta kol skulle ackumuleras i organ med hög fetthalt. Detta undersöktes genom att analysera olika organ av två fiskar, en fångad utanför Ringhals och en fångad i Skagerrak. Datan visade inga indikationer på högre 14C halt i specifika organ förutom i magsäcken i fisken som fångades utanför Ringhals. Fisken hade precis konsumerat en mindre fisk, vilket kan understryka att fiskar får i sig 14C från dieten. Denna studien visar inte att fiskarna i Ringhals närområde utsätts för en farlig mängd strålning av 14C, dock behöver även lägre nivåer uppmärksammas då det är av vikt att hänsyn tas till samlad mängd strålning.

• author: Kallio Bergman, Mi
• supervisor: Kristina Stenström; Guillaume Pedehontaa-Hiaa
• organization: Department of Physics; Particle and nuclear physics
• course: FYSK04 20261
• year: 2026
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Physics and Astronomy
• keywords: 14C, Fish, Ringhals Nuclear Power Plant, Radionuclide, Corkwing wrasse, Yellow eel, Bladder wrack, European plaice
• language: English
• id: 9242213
• date added to LUP: 2026-06-28 11:15:16
• date last changed: 2026-06-28 11:15:16