CC BY
22
РАСЧЕТЫ РАДИАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ ЭММАНАЦИОННО-ТРЕКОВЫМ МЕТОДОМ
© Тиллобоев Х.И.*, Юнусов М.М.*, Гуфронов Д.Н.*
Худжандский государственный университет, Республика Тадикистан, г. Худжанд
В последнее время для расчетов годовой эффективной эквивалентной дозы облучения на населения от радиоактивных источников широко используется эманационно-трековый метод. По результатам расчетов, можно ориентировочно оценить реальную ситуацию радиационно-опасных объектов и хвостохранилищ радиоактивных отходов. Исследования показывают, что для оценки радиационной нагрузки для населения и обслуживающего персонала применение эманационно-треко-вого метода является эффективным.
Ключевые слова: радиация, эманация, доза, изотоп, радон, детектор, хвостохранилища.
В 2010 г. по инициативе Агентства по ядерной и радиационной безопасности при академии наук РТ и со стороны Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) для Республики Таджикистан была предоставлена современная аппаратура для работы с эманационно-трековым методом (ЭТМ) фирмы RadoSys. Эманационно-трековый метод предназначен для измерения интегральным способом объемной активности радона (ОАР) и его коротко-живущих радиоактивных продуктов распада по альфа-излучению с помощью трековых детекторов конструкции «RSFV», «КСИРА-20102» [1]. Анализ трековых детекторов позволяет после их экспозиции на изучаемых объектах оценивать радиационную нагрузку на людей и окружающую среду.
Эманационно-трековый метод (ЭТМ) необходим для расчетов годовой эффективной эквивалентной дозы облучения населения, проживающих постоянно вблизи радиационно-опасных объектов или находящихся временно на хвостохранилищах радиоактивных отходов в связи с производственной деятельностью, связанной с их обслуживанием.
Сущность ЭТМ заключается в том, что специальный чувствительный только к альфа-излучению пленочный чип устанавливается в диффузионной камере на объекте исследований и после экспонирования в течение длительного временны обрабатывается щелочью с целью протравливания треков -следов альфа-частиц, образовавшихся в чипе за счет воздействия на него альфа-излучения радиоактивных газов-эманаций (Ял-222, Ип-220) и альфа-излучателей дочерних продуктов распада изотопов радона. Диффузионная
* Доцент, кандидат химических наук.
* Профессор, доктор химических наук. " Ассистент, преподаватель.
камера с закрепленными в ней пленочным чипом называется трековым детектором. Эманация попадает в трековый детектор со свободным доступом воздуха за счет различных механизмов переноса (диффузия и конвенция радона в газовой и водной фазах и т.п.) [2].
В публикациях Научного комитета по действию атомной радиации (НКДАР) при ООН сообщается, что «изотопы радона (Rn-222 и Rn-220) вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответственны, примерно, за 75 % годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации» [3].
Оценка дозовой нагрузки на населения и обслуживающий персонал, рассчитанная по программе Есо^о оценивается на уровне 75 % годовой дозы населения [4].
Результаты расшифровки трековых детекторов, которые были установлены в учреждениях культурно-бытового и жилого сектора г.Табошара приведены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты измерений ОАР в воздухе объектов г. Табошара (время экспозиции 62 суток)
№ п/п Место установки детекторов ОАР, Бк/м3
1 Спорткомплекс 165
2 Поликлиника, ул. Ленина 45
3 Ул. Гагарина 20, кв 3 115
4 Ул. Садовая, 2 134
5 Ул. Садовая, 2 (во дворе) 48
6 Ул. Пушкина 29, кв 2 85
7 Ул. Тельмана, 43 171
8 Ул. Тельмана, 43 (во дворе) 121
9 Ул. Ленинабадская 7, кв 39 168
10 Ул. Ленинабадская 7, кв 39 («детская») 44
11 Школа № 5 150
12 Школа № 4 144
13 Полуразрушенный цех, подвал 378
Самые высокие концентрации радона 526 ± 29 Бк/м3 и 337 Бк/м3 были зафиксированы, соответственно, в регистратуре и гинекологическом кабинете медицинского пункта в махали Старый Табошар. Это объясняется тем, что фундамент здания был построен с применением горных пород, обогащенных естественными радионуклидами (ЕРН), а также в подвале здания отсутствует вентиляция. Повышенные концентрации Rn и Тп отмечены в библиотеке города (Rn = 316 ± 23 Бк/м и Тп = 154 ± 72 Бк/м3), в танцевальном зале Дворца культуры (Яп = 275 ± 17 Бк/м3 и Тп = 119 ± 54 Бк/м3), которые расположены на первых этажах этих зданий, сооруженных в 40-50 годы XX столетия с использованием стройматериалов с повышенными содержаниями ЕРН.
В учительской школы № 5 также наблюдались превышения радона (Яп = 217 ± 23 Бк/м3) и торона (Тп = 88 ± 48 Бк/м3). Учительская имеет небольшие габаритные размеры (около 20 м3) и в холодное время плохо проветривалась в отличие от других кабинетов школы. Следует отметить, что здание школы № 5, расположенное на возвышенности вблизи открытых отвалов фабрики бедных руд, хорошо продувается ветрами с разных направлений.
Очень высокое значение ОАР отмечается на бывшем полуразрушенном здании (378 Бк/м3). В дальнейшем потребуется провести комплекс работ по демонтажу оставшихся строительных конструкций и последующей реабилитации площади всего завода.
В нормах радиационной безопасности (НРБ-06) Республики Таджикистан установлено, что «в эксплуатируемых зданиях среднегодовая эквивалентная равновесная объёмная активность (ЭРОА) дочерних продуктов радона и торона в воздухе жилых помещений не должна превышать 150 Бк/м3. При проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения должно быть предусмотрено, чтобы ЭРОА радона +4,6 ЭРОА торона не превышала 100 Бк/м3» В соответствии с этими нормами эффективная доза для населения не должна превышать 1 мЗв/год. Для персонала группы А установлена норма 20 мЗв/год, а для группы Б равна 1/4 значения персонала группы А. На основании этого рассчитаны среднегодовые значения ПДК для населения [5].
Для территории населенных пунктов характерны фоновые значения концентраций радона. Некоторое повышение концентрации выше 0,5 ПДК отмечается лишь на расстоянии 500-800 м от Дигмайского хвосохранлща-при этом максимальная концентрация составляет 0,68 ПДК, установленного для населения. Сравнивая результаты расчетов с данными фактических замеров концентрации в непосредственной близи от источников, можно ориентировочно оценить реальную ситуацию.
В районе Дигмайского хвостохранилища и пос. Гозиён планировалась разместить в течение года трековые детекторы разных конструкций в количестве 50 штук. По периметру санитарно-защитной зоны хвостохранилища с шагом 200 м около основной дамбы и далее через 200 м помещены трековые детекторы RSFV в количестве 12 штук, а также по продольному и поперечному профилям через санитарно защитной зоны хвостохранилища закреплены 13 штуки с выходом к пос. Гозиён-24 штуки.
Ранее были установлены и обработаны трековые детекторы типа ЯЛБИЕТ для совместного определения Яп и Тп в количестве 16 штук.
Поверхность Дигмайского хвостохранилища площадью в 90 га до сих пор остаётся открытой, эксхаляция Яп и Тп в атмосферу существенно увеличилась после полного испарения воды в прудке и образования множества протяжённых трещин высыхания хаотичного направления глубиной до 2-4м и шириной от 40 см до 1 м, иногда 2 м.
На южной окраине пос. Гозиён, улицах П. Бобокалонова и Т. Нурбоева, которые удалены, примерно, на расстояние 1-2 км от дамбы Дигмайского хво-стохранилища были поставлены 30 трековых детекторов RSKS в жилые помещения с учетом количества проживающих там людей и детекторов той же конструкции на открытом воздухе, возле этих индивидуальных строений.
Таблица 2
Результаты измерений ОАР в воздухе и жилые районы пос. Гозиён (время экспозиции 65 суток)
п/п Место установки детекторов ОАР, Бк/м3
1 Возле дороги Гозиён-Худжанд 29
2 Поликлиника, ул. П. Бобокалонова 88
3 Ул. П. Бобокалонова, 3 115
4 Ул. П. Бобокалонова, 13 (в подвале) 135
5 Ул. П. Бобокалонова, 18 85
6 Ул. Т. Нурбоева, 19 (во дворе) 35
7 Ул. Т. Нурбоева, 23 49
8 Ул. П. Бобокалонова, 45 (во дворе) 32
9 Ул. П. Бобокалонова, 48 78
10 Ул. П. Бобокалонова, 52 99
11 Школа № 20 (во дворе) 39
12 Школа N° 20 (в классе) 77
На мачту электроосвещения общей высотой 20 м, которая находится, примерно, в 1000 м от севера Дигмайского хвостохранилища было прикреплено с 1 апреля по 15 мая года через 5 м по высоте 4 трековых детекторов RSKS с целью изучения изменения содержания изотопов радона с увеличением высоты и влияния условий перемешивания воздушных масс от метеоусловий, в основном, от направления и скорости ветра. Также три трековых детекторов RSKS на это же время были помещены в центральной части хвостохранилища (ворота) на высоте 3 метр, (предел насыщения детектора 1200 кБк-час/м3) оказался в результате превышения, и один детектор установили внутри дома.
Был подтвержден факт, что концентрация изотопов радона в атмосферном воздухе вблизи Дигмайского хвостохранилища с увеличением высоты уменьшается. Если принять за 100 процентов ОАР на высоте 10 см от поверхности хвостохранилища, то на высоте 10 метров ОАР составила 87 %, на высоте 20 метров - менее 80 %. Так как время эксперимента составляло 45 суток было рекомендовано дальнейшее проведение исследований по распространению ОАР на этой и другой мачтах электроосвещений в населенном пункте Гозиён с большой экспозицией, используя трековые детекторы как RSKS, так и RSFV
В городе Чкаловске были установлены трековые детекторы в медицинском диагностическом центре с 1 по 4 этажи (4 штук), в гинекологическом
отделении больницы (2 штуки), в клинической лаборатории медсанчасти (2 штук), в рабочей зоне полуподвального помещения общежитии и учебном корпусе Горно-металлургического института Таджикистана (5 штук).
Для расчета средней суммарной годовой эффективной дозы облучения населения от радона и его дочерних продуктов распада (ДПР) ЭТМ были размещены на период один год в жилые массивы города Чкаловска на первом этапе 10 трековых детекторов RSKS и 10 трековых детекторов этого типа в индивидуальный сектор близлежащего населенного пункта на расстоянии около 1,3 км от Дигмайского хвостохранилища на северо-западном направлении.
Гафуровское хвостохранилище, фактически расположенное в черте города, имеет защитное противорадиационное покрытие с 1995 г., ограждено вокруг железо--бетонным забором. Защитное покрытие представляет собой лёссовидные суглинки мощностью до 2.5-3.0м, в подошве которого находится слой гравийно-галечных отложений в 0.5 м. Это покрытие играет роль противорадиационного экрана, позволяющего существенно снизить интенсивность гамма-излучения и скорость выделения Яп в атмосферу (эксхаляцию).
Значения интенсивности гамма-излучения (МЭД) на поверхности хвостохранилища лежат в пределах от 10 до 22 мкР/час. Эксхаляция не превышает 0,1 Бк/м2-с при средних значениях 0,04-0,06 Бк/м2-с. Эти значения в 1050 раз ниже предельных норм, установленных для захороненных хвосто-хранилищ, и приближаются к фоновым значениям для данной местности 0.02-0.04 Бк/м2-с. При экспрессных измерениях ОАР значения не превышали 100 Бк/м3 даже в местах норок роющих животных.
В г. Гафурове проектировалось установка трековых детекторов в количестве 28 штук. Все трековые детекторы (8 штук) установлены в близлежащие дома и участки. Из них 14 шт. установлены на экспозицию в жилые помещения и на балконы 4 этажного квартирного дома, который находится ближе всех к хвостохранилищу. Также по улице Лахути в три одноэтажные 2 квартирные дома помещены 3 шт. RSKS. На севере от хвостохранилища вдоль автомагистрали Худжанд-Гафуров в 4 квартирные дома и комплекс зданий районной больницы, в основном, на первые этажи установлены на продолжительное время экспонирования 3 трековых детекторов RSKS. ре-зултаты экспрессных измерений совпадают с результатами ЭТМ и находятся в пределах фоновых значений радона (Яп = 42 ± 18 Бк/м3) и торона (Тп = 28 ± 12 Бк/м3).
Выводы: анализ выполненных работ показывает, что для оценки радиационной нагрузки для населения и обслуживающего персонала применение ЭТМ является эффективным. В настоящее время воздействие радиационно-опасных объектов связана с несанкционированным посещением населения, самопроизвольным проведением работ находящихся в пределах санитарно-защитной зоны. Для реабилитации территории связанные с деятельностью
бывшего ГМЗ требуется проведение детальных радиологических работ, с целью оценки и границ и масштабов с последующей реабилитации.
Выполненные работы в 2012 г. показывают, что объекты уранового наследия все еще являются источниками потенциального загрязнения окружающей среды радионуклидами. Объекты урановых отходов в Табошаре частично рекультивированы, Гафуровское хвостохранилище захоронено и соответствует Международным нормам, а Дигмайское хвостохранилище по настоящее время является открытым. После принятия решения о его дальнейшем использовании необходимо проведение мероприятий по рекультивацию прилагающих территорий. Безопасное управление отходами на обследованных объектах показывают необходимость продолжения работ для получения многосторонней полноценной информации о радиационной обстановке.
Список литературы:
1. Холэйди А. и др. Проблема радона в урановых рудниках: перевод с англ. - М.: Госиздат, 1961. - 17 с.
2. Новиков Г.Ф., Капков Ю.Н. Радиоактивные методы разведки. - Л.: Недра, 1965. - 538 с.
3. Элиаде М. Космос и история. - М.: Прогресс 1987. - 167 с.
4. Упражнение к руководству пользователя «Есо^о»: Материалы рабочего семинара. - Алма-Ата, 2009. - 22 с.
5. Нормы радиационной безопасности (НРБ-06) СП 2.6.1.001-06. - Душанбе: АЯРБ, 2006. - 45 с.
