CC BY
34
УДК 621.039.58
Н.П. Валуев, О.В. Лысова, И.Ю. Сергеев
ОЦЕНКА РИСКОВ РАДИАЦИОННЫХ ИНЦИДЕНТОВ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ
В статье рассматриваются вопросы оценки рисков радиационных инцидентов при динамическом контроле движущихся объектов и необходимые требования к системам контроля для надежного выявления радиоактивных источников в транспортных средствах.
Ключевые слова: радиационный инцидент, детектор, порог обнаружения, мощность дозы.
N. Valuyev, O. Lysova, I. Sergeyev
RISK ASSESSMENT OF RADIANTION INCIDENTS DURING DYNAMIC CONTROL OF MOVING OBJECTS
The article discusses issues of risk assessment of radiation incidents during the dynamical control of moving objects. Also the article covers necessary requirements to control systems for steady detection of radioactive sources in various vehicles.
Keywords: radiation incident, detector, detection threshold, dose power.
В последнее время все большую остроту приобретает проблема обеспечения радиоэкологической безопасности окружающей среды, территории крупных городов, проживающего в них населения. В результате функционирования ядерно-энергетического, оборонного и других промышленных комплексов, происшедших радиационных аварий, накоплены огромные объемы (несколько млн. тонн) радиоактивных отходов. В мире эксплуатируется свыше миллиона различных радиоизотопных устройств, более 100 тысяч радионуклидных источников ежегодно выводятся из эксплуатации [1].
Особую обеспокоенность вызывают сырьевые материалы и отходы, поступающие в большом количестве на переработку, которые могут изготавливаться из металлолома, собираемого на различных территориях, в том числе, в зоне отчуждения ЧАЭС. В мире было зарегистрировано в общей сложности 39 случаев смерти и 226 случаев серьезных заболеваний, происшедших в результате инцидентов с «бесхозными» радиоактивными источниками. При ликвидации последствий радиационных ЧС предприятие останавливается на длительный срок. Экономический ущерб от таких аварий превышает сотни млн. долларов. Ежегодно фиксируется свыше 200 радиационных инцидентов, связанных с несанкционированным распространением радиоактивных материалов [1], это связано, в том числе с низкими показателями надежности и чувствительности контроля.
Одним из путей предупреждения радиационных инцидентов, связанных с несанкционированным распространением радиоактивных материалов, является проведение эффективного контроля транспортных средств с различными грузами [2].
На рис. 1 представлен вид зоны контроля транспортных средств с помощью стационарной высокочувствительной дозиметрической системы СИММЕТ. Транспорт движется между детекторами системы, которая вырабатывает сигнал тревоги при превышении потоком регистрируемого излучения установленного порога.
Рис. 1. Контроль большегрузного транспорта с помощью системы СИММЕТ
Возможность обнаружения источника, при контроле движущегося объекта, определяется мощностью дозы излучения, создаваемой источником на поверхности детектора, и порогом обнаружения, зависящим от стандартного отклонения показаний системы. Обнаружение источника происходит в случае, когда сигнал детектора, пропорциональный мощности дозы излучения фона Р и источника АР, превышает установленный порог П. Для нормального закона распределения показаний (х) дозиметрической системы имеем:
1 | \х - (Р + АР)1
/ (х) = —-¡= ехр <----<
1а2
аыл
(1)
где о- стандартное отклонение.
Порог устанавливается исходя из соображений свести к минимуму ложное срабатывание системы, для чего он в несколько раз (не менее 3-4) должен превышать стандартное отклонение, т.е. П=по, п>3.
Обнаружение источника носит вероятностный характер, определяемый функцией:
да
АР) = [ /1 '(х)сХ--
1
(Р+па)
42
а
[ ехр< --—(—;—— \<х = -
(Р+па)
2а2
1 + ег/
(АР -
па
42а
а
(2)
где
АР - мощность дозы излучения источника на поверхности детектора.
На рис. 2 представлены зависимости вероятности обнаружения источника W от мощности дозы его измерения на поверхности детектора для разных значений стандартного отклонения.
W
0,5 -
4 6
8
П - порог срабатывания П=4 о
нЗВ/ч
Рис. 2. Вероятность обнаружения источника в зависимости от мощности дозы его излучения на поверхности детектора
1
П1? П2 -пороги срабатывания системы. П=4а.
Анализ зависимостей показывает, что надежное обнаружение (W>0,95) достигается при превышении мощности дозы излучения источника установленного порога на величину 2а. В области значений АР до 6 нЗв/ч вероятность обнаружения более чувствительной системой (а=1нЗв/ч) в 5-10 раз выше, чем системой с большим значением стандартного отклонения (а= 2 нЗв/ч).
В случае не выявления радиоактивного источника при контроле движущихся объектов (транспорта с различными грузами) создается ситуация потери контроля над источником, т.е. возникает радиационный инцидент, который переходит в радиационную аварию, если источник попадает в технологические процессы переработки сырья, например, металлолома. Риск радиационного инцидента R равен нулю, если вероятность обнаружения источника составляет величину, близкую к 1, и, соответственно, равен 1, если вероятность обнаружения близка к 0, т.е,
(3)
Я-
1
(Р+па)
ехр < -
[ х -(Р + ЛР )]
1 + ег/
па-ЛР
42а
а
На рис. 3 представлены риски радиационных инцидентов, связанные с не выявлением радиоактивных источников при радиационном контроле, в зависимости от мощности дозы излучения источника на поверхности детектора для различных значений стандартного отклонения а систем контроля.
Риск
100% --
50% --
нЗВ/ч
Рис. 3. Риски радиационного индента в зависимости от мощности дозы излучения источника на поверхности детектора для разных значений стандартного отклонения
Анализ зависимостей показывает, что система контроля со стандартным отклонением а=0,5 нЗв/ч обеспечивает практическое отсутствие риска радиационного инцидента в случае, когда надфоновая мощность дозы излучения источника на поверхности детектора превышает 3 нЗв/ч.
Практика радиационного контроля транспорта с металлоломом свидетельствует о том, что основная часть выявления источников связана со случаями обнаружения источников, излучение которых создает на поверхности детектора мощность дозы от 3 до 5 нЗв/ч. Такие низкие значения мощности дозы связаны со значительным ослаблением излучения источников грузом, транспортным средством и удаленностью их от детекторов. В этой связи надежный контроль возможен только при
использовании высокочувствительных дозиметрических систем со стандартным отклонением менее 1 нЗв/ч.
На рис. 4 приведена зависимость риска радиационного инцидента от стандартного отклонения показаний систем контроля для случая, когда расстояние между детекторами системы составляет 4 м, ширина зоны контроля, находящейся в средней зоне между детекторами, равна 2 м, мощность дозы излучения источника на расстоянии 0,1м составляет 1 мкЗв/ч.
Рис. 4. Риск радиационного инцидента в зависимости от стандартного отклонения показаний системы при расстоянии между детекторами 4 м и ширине зоны контроля 2 м
Анализ зависимости показывает, что риск радиационного инцидента можно свести к нулю только при использовании систем контроля, обладающих стандартным отклонением не более 0,5 нЗв/ч. Таким образом, основным направлением разработок в области динамического контроля для снижения рисков радиационных инцидентов должно являться обеспечение возможности обнаружения практически всех встречающихся на практике радионуклидных источников, в том числе ß-активных, с минимальным значением стандартного отклонения показаний, т.е. необходимо стремиться к повышению чувствительности и информативности дозиметрических систем.
Литература
1. Валуев Н.П., Лысова О.В., Никоненков Н.В., Пушкин И.А. Радиационный контроль движущихся транспортных средств с помощью высокочувствительных дозиметрических систем // Научный журнал «Научные и образовательные проблемы гражданской защиты» 2011. №4. С. 36-40.
2. Валуев Н.П., Пушкин И.А., Стасишин Л.А. Повышение эффективности контроля наземных транспортных средств с помощью высокочувствительных дозиметрических систем // «Грузовик» 2013.- №8.-С.44-47.
Рецензент: доктор технических наук, профессор Баринов А.В.
