Способ определения кумулятивного выброса радиоактивных аэрозолей в атмосферу и его распространения от атомных электростанций

СОКИ СОВЕТСНИХссцеащеесиииРЕСПУЬЛИН 09) (11) А СССР К АВТОРСНО ВИДД ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ПИСАНИЕ ИЗОБР(56) 1, Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных электростанций. СПАЭС.79. М Энергоиздат, 1981, с. 38. : 2. Коган Р, М., Назаров И. М Фридман Ш. Д, Основы гамма.спектрометрии природных сред. Изд. 2-е, М., Атомиздат, 1976, с. 368 (прототип).(54)(57)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУМУЛЯ - ТИВНОГО ВЫБРОСА РАДИОАКТИВНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРУ И ЕГО РАСПРО - СТРАНЕНИЯ ОТ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, включающий измерения радиоактивного загрязнения в почве в различных пунктах на разном расстоянии от АЭС, о т л и ч а ю- Щ и й с я тем, чтос целью улучшения контроля за загрязнением окружающей среды пуЕНИЯ.ь Л тем повышения чувствительности и точности определения величин выброса, возникшего в результате работы АЭС, измеряют величйу запаса радиоактивньа веществ в верхнем слое почвы такой толщины, которая равна глубине проникновения основного количества радиоак. тивного вещества, выброшенного АЭС за период времени между обследованиями, затем измеряют вертикальное распределение фонового (глобального) загрязнения в почве ниже упомянутого верхнего слоя и по этому распределению находят составляющую запаса фонового (глобального) загрязнения в верхнем слое почвы в каждом конкретном мес те обследования, после чего, вычитая ее из измеренного содержания загрязнения в верх- Я нем слое почвы, получают величину загрязнения, образованного в результате работы АЭС за период времени между обследованиями, по полученным значениям онределяют дальность распространения и величину выб д роса радиоактивных аэрозолей в атмосферу для различных направлений от АЭС.25 Наиболее близким техническим решением40 является способ, включаюший измерения ве. личины кумулятивного выброса путем изме. рения радиоактивного загрязнения почвенного покрова, проводимого с самолета или вертолета 121. В этом случае самолет, проле.45 тая над обслсдуемым районом, проводит из. мсрение гамма-излучения, испускаемого поверхностью почвы, Проведя такие измерения над всей загрязненной территорией, можно оценить количество цезия - 137 или другого гамма - излучаюшего изотопа, находя.щегося на поверхности почвы.Измерения содержания загрязняющего ве.щества в почве с помощью самолета позволяют оценить величину кумулятивного вы. броса потому, что при распространении от источника загрязнения радиоактивные нелетучие аэрозоли захватываются .частицами пы ли или влаги, которые вымываются из ат. 105791Изобретение относится г: технике контроля за загрязнением природных сред и может быть использовано при контроле зарадиоактивными выбросами от атомных электростанций (АЭС), Такой контроль являетсяодним иэ важных аспектов исключения вредного влияния атомных электростанций наокружающую среду,Известен способ измерения величины активности радиоактивных веществ в выбрасываемом из трубы АЭС газе 11, заключаюгцийся в том, что непрерывно проводится контроль за суммарной активностью выбрасываемого в атмосферу воздуха и пери.одический контроль за радионуклидным со.15ставом, Недостатком этого способа является то, что при измерении суммарной актив.ности фактически проводятся измерения величины активности радиоактивных благород.ных газов, которая на несколько порядков20выше активности аэроэопьной компоненты,Величина активности аэрозольной компоненты измеряется периодически и возможныошибки в определении кумулятивного выбро.са как за счет накоплеггия ошибок разовыхизмерений, так и за счет влияния неконтролируемых изменений скорости выбрасываемых газов, Радиоактивные аэрозоли могутпопасть в атмосферу также, минуя вентиляционную систему АЗС, Кроме того, рассматриваемый способ не позволяет определятьнаправлегпге распространения выброса, таккак направление ветра изменяется и сопоста.вить интегральную величину выброса с вы.бранным направлением ветра представляетбольшие трудности. Рассматриваемьгй метод 35также нс позволяет оценить дальность распространения аэрозольной компоненты выбро.са. мосферы осадками или оседают на поверх. ность точвы. Поэтому в конечном счете все выброшенное радиоактивное вещество (кроме инертных благородных газов) ока. жется на поверхности почвы.Недостатком самолетного способа определения содержания радиоактивного загряэне. ния на поверхности почвы является то, что точность определения величины содержания загрязнения в почве невелика. Вариация величины запаса цезия - 137, выпавшего на по,герхность почвы в результате глобальных радиоактивных выпадений, составляет около 30%, т.е. около 0,8 кБк/м при величине запаса в 2,6 кБк/м 21. Таким образом, этот метод позволяет надежно определить только такое загрязнение поверхности почвы цеэием - 137, образованное в результате работы АЭС, которое превышает удвоеннув величину вариации, т.е. 1,6 кБк/м. Пэи ггормальной работе АЗС мощностью 6000 МВт за 1 год может быть выброшено в атмосферу до 40 ГБк цезия - 137, что приведет к загрязнению почвы цезием - 137 в районе АЭС примерно в 0,1 кБк/м, что значительно меньше возможной вариации содержания в почве фонового (глобального) цезия - 137.Цель изобретения - улучшение контроля эа загрязнением окружающей среды эа счет повышения чувствительности и точности определения величины выброса, возникшего в результате работы АЭС.Цель достигается тем, что в способе оп. рсдепсния кумулятивного вгяброса радиоак. тивных аэрсзолей в атмосферу и егс распространения от АЭС, включаюшем измсре. ния радиоактивного загрязнения в почве в различных пунктах на разном расстоянии от АЗС, измеряют величину запаса радиоактивных веществ в верхнем слое почвы такой тогпцины, которая равна глубине проникновения основного количества радиоактивного вещества, выброшенного АЭС за пс. риод времени между обследованиями, затем измеряют вертикальное распределение фоново. го (глобального) загрязнения в почве ниже упомянутого верхнего слоя и по этому рас предеггению находят составляюгцую запаса фонового (глобального) загрязнения в верхнем слое почвы в каждом конкретном мес. те обследования, после чего вычитая ее из измеренного содержания загрязнения в верх. нем слое почвы, получают величиггу загряз. нения, образованного в результате работыАЭС за период времени между обследованиями, по полученным .значениям определяют дальность распространения и величину выброса радио. активных аэрозолей в атмосферу для раз. личных направлений от АЗС,3 10579Преимуществом предлагаемого способа яв.ляется то, что ка точность определения невлияет вариация запаса цезия - 137 илидругого изотопа в различных точках Впредлагаемом способе величина фонового(глобального) загрязнения в верхнем слоепочвы определяется по глубинному распределению этого загрязнения в почве, чтопозволяет исключить влияние вариации величины запаса фонового загрязнения,0Определение кумулятивного выброса радиоактивксго загрязнения в районе АЭС проводится следующим образом.Сначала выбирают "представительные"участки обследования, к которым следуетотносить горизонтальные участки с наклоном поверхности менее 5, Такие целинные участки должны быть расположены так,чтобы рядом с ними ке было возвышеннос.тей, с которы;. дождевые или паводковые20воды могли приносить почву, Участки выбираются на различных расстояниях от АЭСи в различных от нее направлениях. Таккак загрязнение, образованное в результатеработы АЭС, носит пятнистый характер, то25количество измерений в каждой из рассматриваемых зок в районе АЭС (соответствующих определенному направлению и расстоянию до АЭС) должно быть достаточно велико (от 10 до 30), В каждом из выбранных участков проводится послойное определение содержания загрязняющего вещества впочве. Для того чтобы можно было падеж.но определить количество загрязняющеговещества, образованного в результате работы АЭС, ка фоне глобального, толщина верх него слоя почвы должка быть такой, чтобы в ней содержалось основное количество загрязняюще.о вещества, образованного в результа.те работы АЭС, и как можно меньше фонового. Такое разделение возможно потому, 40 что основное количество глобального загрязнения выпало в период 1962 - 1964 г а загрязнение, образованное в результате работы АЭС, выпадает з настоящее время.На толщину верхнего слоя почвы, в ко. 45 тором содержится основное количество загрязняющего вещества, кроме, свойств этого слоя почвы, оказывает влияние и время, в течение которого происходит загрязнение. В качестве времени загрязнения мы можем рас сматривать либо время работы АЭС, либо время, прошедшее с момента предыдущего обследования, а величину загрязнения, обнаруженного в результате предыдущего обследования, рассматривать как фок. Толщина 55 верхнего слоя почвы, в котором содержится 80% цезия - 137, образованного, в резуль. тате работы АЭС, в зависимости от состоя 16 4ния поверхностндто слоя почвы и времени работы АЭС приведена в таблице.Так как приведенные в таблице значения являются оценочными, а разнообразие свойств почвы таково, что значения параметров мигра. ции в каждой точке обследования могут несколько отличаться от приведенных в таб 1лице, то величина параметров миграции в каждой точке должна быть определена экс периментально по измеренному глубинному распределению цезия - 137 в слоях почвы, расположекных ниже поверхностного, и из. вестному временному распределению величины глобального выпадения цезия - 137, С этой целью, кроме измерения содержания цезия - 137 в верхнем слое почвы, проводят измерения вертикального распределения содержания загрязняющего вещества и в бод. лее глубоко лежащих слоях почвы, По по. лучекным значениям определяют величину параметров миграции для каждого конкретного участка почвы и на .основании полученных значений определяют величину фоно. вого загрязнения, содержащегося в верхнем слое почвы, и уточняют долю промышленного загрязнения, содержащегося в этом же слое почвы, Зная общую величину загрязнения, содержащуюся в верхнем слое почвы. и вычитая из нее величину фонового загрязнения, получим величину загрязнения, образованного в результате работы АЭС.Полученные значения величины загрязнения, образованного в результате работы АЭС, усредняют для различных точек обследования в соответствии с расстоянием и направлением от АЗС, и получают зависимость изменекия содержания загрязнения в почве, об. разоваккого в результате работы АЭС, от расстояния и направления от АЭС.Изменение величины загрязнения с расстоянием до источника загрязнения может быть представленоэкспонекциалькой зависимостью. Для такой зависимости общее количество загрязняющего вещества в почве в данном направлении от АЭС может бытьоценена по формулегде Я - общая величина загрязнения .в данном направлении; Р - угловая величина рассматриваемо. го направления, рад; с - постоянная изменекия величины запаса с расстоянием;Ч, - запас загрязняющего вещества впочве в районе АЗС.1057916 Толщина слоя почвы, содержащая 80% цезия - 137, образованного в результате работы АЭС, см Целинные участки с дерниной на высоком месте 1,6 0,6 0,8 0,1 Целинные участки с дерни.ной в низине 2,9 0,1 2,0 4,1 0,5 1,4 Целинные участки в пойме 5,8 2,0 0,2 2,8 4,2 1,0 1,6 Под хвойным лесом 0,6 0,1 0,8 Под смешанным лесом 2,2 1,6 0,2 0,8 Редактор Н, Юркова Техред Л,Мартяшова Корректор С. Шекмар,Заказ 9127/3 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР пв делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород ул. Проектная, 4 Общая величина кумулятивного выброса получается путем суммирования общихвеличин загрязнения по всем направлениям от АЭС.В качестве примера рассмотрим возможность определения вешчины выброса цезия - 137 на фоне глобального загрязнения почв цезием - 137 при равномерном распределении загрязнения по всем направлениям от АЭС. За величину глобального загрязнения 10 почвы цезием - 137 примем 2,6 кБк/м (впересчетена 1982 г,), Для целинного участка почвы на высоком месте величина коэффициента диффузии близка к 0,1 смг/год и соответственно в слое толшкиой 1,1 см будет содержаться 47% полного запаса глобального цезия - 137, что составляет око.ло 1,2 кБк/м, Эта величина может быль определена по расцределенню цезия - 137 в почве на глубине более 1,1 см, с точ- го постыл в 10%, т.е, с точностью около0,1 кБк/м. При допустимом выбросе в 40 ГБк цезия - 137 в год и постоянной изменения величинй загрязнения с расстоя.вием а = 0,1 км , величина загрязнения почвы цешием - 137 в районе АЭС соста. вит около 0,1 кБк/м в год или 0,4 кБк/м за 4 года, т,е. эа время, в течение которого основное количество загрязняющего вещества проникнет на глубину в 1,1 см, Такимобразом, величина загрязнения почвы цеэи.ем - 137 в 0,4 кБк/м, возникающего врезультате четырехлетней работы АЭС, можетбыть определена на фоне глобального загряз.пения равного 1,2 кБк/м и известного сточностью в 0,1 кБк/м, В случае же превышения выброса предельно допустимого зючения это превышение может быть надежноопределено.В настоящее время других способов .опре.деления величины полного выброса и егораспределения, кроме самолетного, нет, поэтому способ. прототип принят за базовый.Таким образом, если в способе прототйпе,принятом эа базовый объект, точность опре.деления содержания цезия - 137 составляет0,8 кБк/м, то ь предлагаемом она достигагет 0,1 кБк/мг; что позволяет значительноулучшить контроль за загрязнением окружающей среды, поскольку дает воэможность оп.ределять загршнение, которое выходит запределы предельно допустимого выброса иранее маскировались вариациями глобального