Разработка экспериментальных приборных средств и методик их применения для поиска и характеризации источников ионизирующего излучения в сложной радиационной обстановке (стр. 2 )

Автор принимал непосредственное участие в работах по ликвидации радиационного инцидента с потерей контроля над хранилищем источников ионизирующего излучения на Грозненском химическом комбинате. За работы по радиационному обследованию хранилищ источников на ГХК автор награжден государственной наградой – медалью ордена «За заслуги перед Отечеством».

В процессе проводимых работ по программе ФЦП ЯРБ по выводу из эксплуатации реактора МР, а именно в работах по обследованию хранилищ СУЗ, РФТ, бассейна хранилища реактора и других с твердыми высокоактивными отходами и РАО, автор проводил радиометрические и спектрометрические измерения радионуклидного состава и активности РАО и ОЯТ, обрабатывал и анализировал данные измерений, участвовал в разработках технологий обращения с ОЯТ и РАО.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и симпозиумах: Германо-Российская конференция по измерительной программе в России 18.10.91 Москва 1992; Conference "Spectrum-94", Atlanta, Georgia, USA, August 14-18, 1994; IEEE NSS/MIC Conference, Anaheim, California, USA, 1996; 8-th European Geophysics Symposium, April 1997, Vienna; IEEE NSS/MIC Conference Record, Albuquerque, New Mexico, USA, 1997; Российская конференция. Защита от ионизирующих излучений ядерно-технических установок, 22-24 Сент. 1998 г. Обнинск; Nuclear Science Symposium, Rome 2004 IEEE Conference; Mеждународная конференции «Ядерная энергетика в Республике Казахстан. ЯЭ-2005», 30мая-3июня 2005года, г. Курчатов; Международный ядерный форум, «Безопасность ядерных технологий», 25-29 сентября 2006г., Санкт-Петербург; Международная конференция. «Чернобыль 20 лет спустя. Стратегия восстановления и устойчивого развития пострадавших регионов», 19–21 апреля 2006 года, Белоруссия, г. Минск, Международная конференция «двадцать лет Чернобыльской катастрофы. Взгляд в будущее» 24-26 апреля 2006, Киев, Украина; Proceedings of 11th International Conference on Environmental Remediation and Radioactiv Waste Management (ICEM’07-ID: 7056) September 2-6, 2007, Brugge, Belgien; Конференция «Ядерное приборостроение 2007: Аппаратурное обеспечение ядерной и радиационной безопасности объектов Росатома», 18-19 апреля 2007г., ФГУП «Научно-инженерный центр «СНИИП», Москва; 9th International Conference on Applications of Nuclear Techniques, Crete08, Greece June 2008; III Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий», 22-26 сентября 2008г., г. Санкт-Петербург; Radioecology&Environmental Radioactivity, 15-20 June 2008, Bergen, Norway; The international conference on environmental remediation and radioactive waste management (ICEM-09) October 11-15, 2009, Liverpool, UK.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 6 научных статей в реферируемых журналах из перечня ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников из 62 наименований. Общий объем работы 104 страницы, включая 56 рисунков, 13 таблиц.

Содержание работы

Во введение обоснована актуальность выполненных исследований, посвященных разработке экспериментальных приборных средств и методик их применения для поиска и характеризации источников ионизирующего излучения в сложной радиационной обстановке. Показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов. Сформулирована цель работы и защищаемые положения, описывается структура и объем диссертационной работы.

В первой главе дается литературный обзор экспериментальных работ, посвященных современным приборным средствам для дистанционного поиска источников ионизирующего излучения и измерения распределений радиоактивных загрязнений и методам их применения. Обсуждаются результаты применения таких приборов для дистанционного картирования радиоактивных загрязнений на объектах атомной промышленности. Исследовательская активность по созданию и применению коллимированных детекторов гамма излучения для поиска ИИИ и измерения распределения радиоактивности, которая ведется в течение последних нескольких десятилетий, определяется все возрастающими во всем мире объемами работ по обращению с ОЯТ и РАО, по выводу из эксплуатации и разборке ядерных реакторов и установок, выработавших свой ресурс, реабилитационных работ по очистке радиоактивно загрязненных территорий, зданий и помещений. Показано, что управляемые компьютером измерительные системы могут работать в автоматическом режиме без присутствия персонала непосредственно в загрязненных помещениях, что снижает дозовые нагрузки на персонал. Результаты измерений используются для планирования дальнейших работ в соответствии с принципом ALARA.

Во второй главе описываются работы по проведению радиационного обследования облучательной камеры и ликвидации радиационной аварии на Грозненском химическом комбинате с использованием разработанного коллимированного спектрометрического детектора.

Работа Грозненского химкомбината была остановлена в начале вооруженных действий на территории Чечни. Применявшиеся в технологическом цикле, мощные источники гамма излучения типа ГИК-7 и ГИК-8 активностью около 1014 Бк изотопа 60Со, не было возможности вывести за пределы республики. Они были выгружены из облучательной установки в контейнеры и закрыты в облучательной камере корпуса 212 Грозненского химического комбината. Положение и состояние источников было неизвестно. Проведение радиационной разведки методами обычной дозиметрии было малоэффективным из-за больших мощностей доз (от 0,1Зв на входе в камеру) и большого количества источников.

Данная работа проводилась по указанию Президента России № 000п от 01.01.2001г.

Для проведения обследования и ликвидации аварии был проведен анализ возможной радиационной обстановки в облучательной камере в результате аварии, определены необходимые приборные средства, разработан и изготовлен спектрометрический коллиммированный радиометр (СКД) для дистанционного поиска и локализации радиоактивных источников.

Активности источников (1985 года изготовления или прибывшие на их замену источники 1989 года изготовления) на момент загрузки в установку составляли соответственно ~1014Бк и 7,3×1013-1,9×1014 Бк. С учетом периода полураспада для радиоизотопа 60Co были рассчитаны (с точностью до месяца изготовления) активности этих источников на время проведения экспедиции и возможные значения МЭД на различных расстояниях от них и спрогнозирована радиационная обстановка в облучательной камере здания 212. В результате расчетов получено, что МЭД на входе облучательную камеру может быть в диапазоне от десятков мЗв/ч, когда один источник находится в противоположном конце камеры, и до десятков Зв/ч, в случае, когда несколько источников находятся вблизи входа в камеру.

В облучательной камере источники могут просто лежащими на полу, могут быть засыпаны слоем мусора или грунта, или залитыми водой в хранилище. Определить находится ли источник неприкрытым на полу или засыпан «защитным слоем» можно проанализировав спектр излучения от этого источника, полученный с помощью коллимированого спектрометрического детектора. В измеренном спектре излучения, для оценки заглубления точечного источника 60Со в почве используются два энергетических интервала спектра ∆E1 и ∆E2 (см. рис.1). Энергетическая область спектра ∆E1 выбирается так, чтобы она покрывала оба пика полного поглощения излучения с энергией 1173кэВ и 1332кэВ. Границы области ∆E2=(500÷1080)кэВ определены из условия минимизации погрешности измерения величины заглубления.

Рис.1. Аппаратурные спектры точечного источника 60Со, полученные для разной величины его заглубления в грунте.

Для реализации метода оценки заглубления источника проведена калибровка прибора, путем определения скоростей счета N1 и N2 в энергетических областях спектра ∆E1 и ∆E2 при регистрации излучения спектрометрическим детектором, расположенным над точечным незаглубленным источником.

Заглубление 60Со в грунт оценивается с использованием зависимости: Z=f (α N2/N1), где N1 и N2 - скорости счета в энергетических областях спектра ∆E1 и ∆E2. α = N10/N20 коэффициент, определяемый по калибровочным значениям скоростей счета для незаглубленного источника. На рис.2. приведена экспериментально полученная зависимость величины заглубления точечного источника в грунте от значения параметра α (N2 /N1), определяемого по спектральным измерениям с помощью спектрального коллимированного детектора. Измеренные калибровочные коэффициенты значений скоростей счета используются в программе обработки спектров, по которой определяется величина заглубления источников.

Рис. 2. Зависимость величины заглубления точечного источника в грунте от значения параметра α (N2 /N1), определяемого по спектральным измерениям.

Измерительный блок СКД, разработанного для дистанционного поиска радиоизотопных источников, состоит из спектрометрического детектора сцинтиллятор-фотодиод, помещенного в защиту-коллиматор, которая устанавливается при проведении измерений на подставке–треноге. Сигнал со спектрометрического детектора передается на портативный анализатор спектров.

Принцип действия прибора состоит в следующем: оператор наводит прибор на интересующую область обследования и проводит измерение спектра ионизирующего излучения. При этом излучение от других областей, не попадающих в поле зрения детектора, экранируется толстой свинцовой защитой детектора. Таким образом, сканируя всю область возможного присутствия источников, можно определить месторасположение источников излучений, а по форме спектра излучения сказать находится ли источник на поверхности или чем-то экранирован (землей, строительным мусором, водой и т. п.) На рис.3 представлена схема СКД и фотография изготовленного прибора. Защита-коллиматор детектора изготовлена из свинцовых деталей, помещенных в разборный дюралюминиевый корпус.

Рис.3. Схема и фотография разработанного спектрометрического коллимированного детектора.