Использование селективного анализа проб для обнаружения аномалий содержания радиоактивных аэрозолей в атмосфере помещений Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

Использование селективного анализа проб для обнаружения аномалий содержания радиоактивных аэрозолей в атмосфере помещений

Тихонов А.А. [email protected]) ФГУП НИЦ "СНИИП"

Контроль содержания радиоактивных аэрозолей в атмосфере помещений является одной из важных задач по предотвращению террористических акций с применением радиоактивных веществ [1-4]. Обеспечение такого контроля предполагает проведение регулярных измерений величины естественного аэрозольного фона. Естественный аэрозольный фон, в основном, составляют радиоактивные аэрозоли, образующиеся в результате распада благородных газов радона, торона и актинона [5-7].

Аппаратура, предназначенная для контроля содержания радиоактивных аэрозолей в воздухе, как правило, включает устройство отбора и подготовки пробы, устройство контроля объема или скорости прокачиваемого воздуха, специфичные устройства и блоки детектирования и пр. Отдельной и часто трудно разрешимой однозначно задачей является идентификация радионуклидов, обнаруженных в пробах [3,5]. Поэтому аэрозольная аппаратура дорога и, как правило, ее эксплуатация предполагает высокую квалификацию персонала. Использование традиционных подходов контроля радиоактивных аэрозолей, применяемых на ядерно-опасных объектах, в целях обеспечения безопасности привело бы к неоправданно большим финансовым затратам. К задаче обнаружения аэрозольных аномалий в атмосфере помещений в целях предотвращения террористического акта можно предложить иной подход.

Обеспечение защиты объекта от вероятного применения радиоактивных аэрозолей в диверсионных и террористических целях может быть поставлена как задача обнаружения статистически значимых отклонений значения эквивалентной равновесной активности радона (ЭРОА^) от фоновых значений. Причем предлагаемая ниже методика совместных измерений, проводимых различными способами, позволяет делать качественные выводы о характере изменений в исследуемой атмосфере.

Суть предлагаемой методики заключается в следующем. Эквивалентная равновесная активность радона измеряется регулярно (раз в сутки) в помещениях объекта двумя способами. Первый способ предполагает отбор пробы на фильтр с последующим измерением альфа-активности пробы, второй - бета- и гамма-активности. Результаты измерений анализируются в соответствии с критерием, приведенным в работе [8]:

У[Ф- (Р /2) > ¡Х1~ ^ } ^ х = Х2, (1)

где V - квантор условия («если»); ^ - квантор следствия («то»); Ф-1 - функция обратная интегралу вероятностей; Р - заданная вероятность вывода или надежность; х1, х2 - результаты

измерений ЭРОАяп разными способами; о1,о\- дисперсии ошибок для каждого способа измерения. Критерий (1) позволяет установить статистически значимое отклонение двух результатов с надежностью Р. Нормальному состоянию атмосферы, в смысле обнаружения радиоактивных аэрозолей, соответствует случай, когда выполняется следующее выражение:

V{(х1 = х2) л (х1 = х1) л (х2 = х2)} ^ норма . (2)

В приведенном выражении условия равенства проверяются по критерию (1), знак л - соответствует логической операции «И»; х{ - среднее значение вычисляемое по нескольким последним измерениям (текущее среднее). В том случае, когда соотношение (2) не выполняется, тогда проверяются следующие соотношения:

У{(х1 > х2) л (х1 > х1 + 3ст1)} ^ тревога_ 1

— , (3)

У{(х2 > х1) л (х2 > х2 + 3ст2)} ^ тревога_2

В последнем соотношении состояние «тревога_Ь> соответствует статистически значимому отклонению результата измерения по каналу ь

Если принять, что способ 1 соответствует измерениям альфа-активности фильтра, а способ 2 - бета- и гамма-активности, то состояние «тревога_1» соответствует обнаружению альфа-активных аэрозолей в воздухе, а состояние «тревога_2» - обнаружению бета- и/или гамма-активных аэрозолей.

Если отклонение от нормы обнаружено способом измерений альфа-активности фильтра, то дальнейший анализ состояния атмосферы помещений объекта ведется методами альфа-радиометрии и/или спектрометрии. В случае обнаружения отклонения от нормы способом 2, отбираются пробы воздуха для детального анализа бета- и гамма-активности фильтров.

В случае равноточных измерений способами 1 и 2 зависимость отношения х2 / х1 = а (порога обнаружения) как функция надежности вывода Р при относительной ошибке измерений 5 имеет вид [8]:

а=^ - 2 , (4)

в

где в = {5* Ф ~\Р/2) -1}.

На рис.1 приведены результаты расчетов зависимости а(Р,5) с параметром 5, указанным справа (в таблице).

Рис.1 Зависимость отношения а( Р ,5) как функции надежности вывода Р при относительной погрешности измерений 5

Так, при точности измерений 30%, что характерно для радиометров аэрозолей, и надежности вывода Р=0.9, результаты измерений должны отличаться в 2,5 раза. Таким образом, с помощью регулярных измерений ЭРОА^ двумя различными способами можно обнаруживать отклонения ЭРОА^ от фоновых значений и делать качественные выводы о характере отклонений.

Предложенный выше подход был успешно опробован и принят на вооружение службами безопасности нескольких объектов. Для контроля ЭРОАяп используются радиометры аэрозолей «Альфа-3» и «РЭКС-1» [9,10]. Радиометр «Альфа-3» обеспечивает измерения по альфа-активности фильтра (способ 1), а радиометр «РЭКС-1» реализует способ 2.

В заключение автор благодарит за полезные дискуссии и помощь в работе д.т.н. Б.В. Поленова, к.т.н. Никитина В.И., к.т.н. Волкова С.В., сотрудников лаборатории 192 НИЦ «СНИИП» Бабича В.Г. и Сальникова ВН.

Литература

1. Леонов А.Ф., Поленов Б.В., Чебышов С.Б. Современные методы и технические средства борьбы с радиационным терроризмом. Журнал «Экологические системы и приборы», №5. 2000г.

2. Никитин В.И., Тихонов А. А. К вопросу построения радиационной ветви интегрированной системы безопасности. Журнал «Специальная техника», №3 2002 г.

3. Гаршин В.М., Чебышев А.В., Фесенко А.В. Комплексные системы мониторинга токсикологической и экологической безопасности. Журнал «Спецтехника», 1998 г., №4-5. http://st.ess.ru/publications/

4. Тихонов А.А. Радиационная ветвь интегрированной системы безопасности. Тезисы доклада, IV Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы защиты и безопасности», г. Санкт-Петербург, 4-6.04.01

5. Крисюк З.Э., Радиационный фон помещений, М., Энергоатомиздат, 1989 г.

6. Рузера Л. С. Дозиметрия радиоактивных аэрозолей. Измерение концентраций, поступлений и поглощенных доз. г. Москва, 2001 г.

7. Сердюкова А.С., Капитанов Ю.Т. Изотопы радона и продукты из распада в природе. Изд. 2-е., М., Атомиздат, 1975, 296 с.

8. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. «Наука», М., 1971г.

9. Волков С.В., Тихонов А.А. Радиометр для обнаружения альфа-излучающих аэрозолей. М., Ядерные измерительно-информационные технологии, Труды НИЦ «СНИИП», 2002 г.

10. Тихонов А. А. Прибор радиоэкологического контроля атмосферы жилых и производственных помещений. Тезисы доклада, IX Международный симпозиум «Мониторинг здоровья населения и окружающей среды: Технологии и информационные базы данных», Греция, о. Крит, 28.04-05.05.01