Нырок‑2: дистанционный метод радиационного контроля донных отложений

При исследовании радиоактивного загрязнения донных отложений (удельной и поверхностной активности нуклидов) показал свою эффективность метод, основанный на беспробоотборном (дистанционном) гамма-сканировании поверхности дна водных объектов.

Отличие данного метода от традиционных пробоотборных методов заключается в следующем. Традиционные методы в большинстве своем трудоемки и предполагают отбор большого количества кернов донных отложений из контрольных точек для последующего лабораторного спектрометрического анализа. При этом отобранные образцы кернов характеризуют точечные участки местности, ограниченные площадью пробоотборного устройства. Это означает, что для случаев неоднородного загрязнения донных отложений некоторые “горячие” области могут остаться неучтенными. Кроме того, использование пробоотборных методов при исследовании высокоактивных грунтов может быть сопряжено с необходимостью принятия дополнительных мер по радиационной защите персонала и окружающей среды (рисунок 1).

а)

б)  

в)

Рисунок 1 – Реализация пробоотборного метода радиационного контроля донных отложений на практике: а) отбор керна специализированным пробоотборником; б) нарезка керна на слои (пробоподготовка) в) измерение проб в лаборатории

Дистанционный метод радиационного контроля лишен этих недостатков и позволяет с меньшими трудозатратами и более достоверно оценивать среднюю активность донных отложений на большой территории. При этом отсутствие прямого контакта с исследуемым веществом (донные отложения экранированы слоем воды) значительно снижает дозовую нагрузку на лицо, выполняющее радиационное обследование высокоактивных донных отложений, а также исключает вероятность радиационного загрязнения окружающей среды (рисунок 2). 

Рисунок 2 – Радиационный контроль донных отложений дистанционным методом с применением комплекса “Нырок-2” 

Дистанционный метод исследования радиоактивного загрязнения донных отложений с применением погружного спектрометрического комплекса “Нырок-2” был разработан и впервые применен на практике специалистами ООО «Грин Стар Инструментс» и ОАО «ВНИИАЭС» в 2007 году при проведении радиационного обследования в зоне влияния утечки ЖРО из ХЖО-2 НВАЭС (1985 г.) (рисунок 3).

Рисунок 3 – Зона влияния утечки ЖРО (снимок из космоса)

Спектрометрический комплекс “Нырок-2”, сконструированный совместно ООО «Грин Стар Инструментс» и ОАО «ВНИИАЭС», включает (рисунок 4):

• - блок детектирования (полупроводниковый детектор (ППД) из особо чистого германия в портативном многопозиционном криостате);

• - специальный контейнер (герметичную капсулу из нержавеющей стали);

• - установленный в капсулу свинцовый коллиматор;

• - гофрированный шланг (для вентиляции блока детектирования и отвода испарений азота);

• - процессор импульсных сигналов SBS-75 (многоканальный анализатор);

• - профессиональный переносной компьютер (Notebook). 

Рисунок 4 – Спектрометрический комплекс “Нырок-2” 

Оценка радиоактивного загрязнения донных отложений осуществлялась с применением программно-расчетных методов на основе анализа спектров гамма-излучения, условий измерений и технических характеристик применяемого ППД с использованием специализированного программного обеспечения “eSBS” и “Gamma Pro”.

Специализированное программное обеспечение «Gamma Pro» (рисунки 5, 6) предназначено для анализа спектров гамма-излучения и определения активности объектов внешней среды спектрометрическим методом, автоматизированной обработки результатов измерения, хранения и вывода информации в отчетных формах. Алгоритм расчета удельной активности измеряемых объектов основан на решении обратной задачи переноса излучения методом Монте-Карло.

Монтаж комплекса включал установку свинцового коллиматора в погружную капсулу и размещение в ней заправленного жидким азотом переносного ОЧГ ППД детектора “ORTEC” (относительная эффективность 30 %). После герметизации фланцевого соединения и проверки работоспособности комплекса проводилась его энергетическая калибровка и измерение фоновых характеристик, как в помещении ЛВРК, так и в полевых условиях (в районах исследований). Результаты измерений представлены на рисунках 5 и 6.

а) ППД без коллиматора;

б) ППД с коллиматором

Рисунок 5 – Спектр гамма-излучения в помещении ЛВРК, измеренный спектрометрическим комплексом “Нырок-2” (время измерения 300 с)

а) У правого берега отводного канала на рыбхоз;

б) У левого берега р.Дон

Рисунок 6 – Спектры гамма-излучения в контрольных точках, измеренные спектрометрическим комплексом “Нырок-2” (время измерения 400 с)

Для указанных выше условий измерений оценка нижнего предела измерения удельной активности 60Co в донных отложениях при использовании спектрометрического комплекса “Нырок‑2”составила около 30 Бк/кг.

В 2007 г. было успешно проведено гамма-сканирование дна отводного канала на рыбхоз (рисунок 7) и устья сбросного канала первой очереди НВАЭС (рисунок 8) - всего 260 контрольных точек. На втором этапе работ в 2008 г. была измерена активность радионуклидов в донных отложениях в 310 контрольных точках на дне реки Дон ниже и выше устья сбросного канала (рисунок 9).

Рисунок 7 – Отводной канал на рыбхоз

Рисунок 8 – Устье сбросного канала первой очереди

Рисунок 9 – Река Дон в районе размещения Нововоронежской АЭС

Результаты применения спектрометрического комплекса ”Нырок-2” в полевых условиях при проведении радиационного обследования донных отложений водных объектов НВАЭС свидетельствуют об удовлетворительном согласии данных, полученных с помощью дистанционного метода, и традиционного метода отбора и измерения проб (таблица 1). 

Таблица 1 – Сравнение результатов радиационного контроля донных отложений пробоотборным и дистанционным методами