СПОСОБ РАДИАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА УРАНОВЫХ ХВОСТОХРАНИЛИЩ

Изобретение относиться к способу радиационного мониторинга относится к области исследований по оценке потенциальной опасности радиоактивных хвостохранилищ для населения, проживающего вокруг них.

Известен способ радиационного мониторинга экосистем по биоиндикации радиоактивного загрязнения водоемов, отбора и приготовления проб, заключающийся в измерении радиоактивности в отобранных пробах гидробионтов, являющихся инструментом биоиндикации содержания радионуклидов в водоемах [Куликов Н.В. Биоиндикация радиоактивного загрязнения внутренних водоемов. Биологические методы оценки природной среды. - М.: Наука, 1978, с.152-158].

Недостатком этого способа является отсутствие стандартизованных методических процедур и операций, обусловленных непроработанностью и малой детализацией.

Известен также способ оценки радиационной обстановки и реабилитации загрязненных радионуклидами территорий, включающий отбор проб из объектов природной среды, обработку проб, анализ на содержание радионуклидов, выделение и очистку радионуклидов, методы их определения [RU 2112999 C 1, 21.05.97; опубл. БИ №16 от 10.06.1998 г.].

Однако способ не учитывает степень накопления радиоактивных веществ в природных средах, что не позволяет в динамическом режиме получить необходимую информацию о состоянии окружающей среды и территории промышленного региона.

Наиболее близким предложенному способу (прототипом) является способ радиоэкологического мониторинга промышленного региона, включающий пробоотбор атмосферного воздуха, пробоподготовку, анализ проб на содержание естественных и техногенных радионуклидов и автоматическую обработку данных анализа [Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах / И.А. Соболев [и др.]. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.103-112].

Недостатком прототипа является отсутствие радонового мониторинга территорий и оценки дозовой нагрузки на население промышленного региона, в частности, не оценивается внутренняя эффективная доза облучения человека.

Техническим результатом заявленного способа является устранение указанных недостатков, а именно повышение эффективности и информативности мониторинга урановых хвостохранилищ, оценка потенциальной опасности хвостохранилищ для населения, проживающего вокруг них.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ радиационного мониторинга урановых хвостохранилищ, включающий сбор данных в разных точках хвостохранилища с определением эксхаляции радона, замер мощности экспозиционный дозы, отбор проб и анализ состава почв и воды непрерывно каждый месяц (ежемесячный мониторинг). Перед выполнением измерений и отбора проб в зависимости от размеров объекта и его окружающих условий местности определяются контрольные точки.

Измерение радона-222 проводят с помощью радонометров или альфа-радиометров на контрольных точках вокруг радиоактивных хвостохранилищ и на местах постоянного пребывания людей из групп населения указанных ниже. Измерение проводят три раза в течении 60 минут. Результаты измерений показывают эквивалентную равновесную объемную активность (ЭРОА) радона и сохраняют в единицах беккерелей в кубическом метре (Бк/м³). Затем эти данные используются для оценки дозы облучения по ниже приведенной методике. В целях изучения воздействия радона в разные сезоны года также используются трековые детекторы радона. Трековые детекторы устанавливаются на контрольных точках и измеряются каждые 3 месяца, что имеет более статистически точные измерения.

Измерение мощности экспозиционной дозы проводится сцинтилляционным детектором гамма-излучения в контрольных точках на расстоянии 1 м от поверхности. Результаты измерения записываются и сохраняются в единицах микрозивертах в час (мкЗв/час).

Пробы почв отбираются на контрольных точках (на границе радиоактивного хвостохранилища и вокруг нее) с поверхности грунта до глубины 30 см. Крупные камни и корни растений удаляются из почвы. Масса пробы должно быт в интервале 2 – 4 кг. Проба маркируется и направляется на пробоподготовку для дальнейшего анализа. Проба почвы высушивается при температуре 150 -200 °С и измельчается до порошка однородной массы размерами менее 0,5 мм. Из подготовленной пробы берутся аликвоты для измерения суммарной альфа- и бета- активности почвы, а также для определения содержания гамма излучающих радионуклидов в почве.

Измерения суммарной альфа- и бета- активности почвы проводится на малофоновых альфа-бета радиометрах с сцинтилляционными или полупроводниковыми детекторами и ионизационными камерами согласно методике измерений данного прибора. Результаты измерений записываются и сохраняются в единицах беккерелей на килограмм (Бк/кг).

Измерение содержания гамма излучающих радионуклидов в почве проводится на гамма спектрометрах с сцинтилляционными или полупроводниковыми детекторами согласно методике измерений данного прибора. Результаты измерений записываются и сохраняются в единицах беккерелей на килограмм (Бк/кг).

Пробы воды отбираются на контрольных точках из доступных источников воды на территории радиоактивного хвостохранилища и вокруг нее. Источники воды могут быть наземными (речка, канал,) или подземными (скважины, родник). Для анализа берут от 2 до 5 литров проб воды и консервируют их в пластиковых и стеклянных бутылках азотной кислотой. Перед консервацией пробы необходимо отделить твердые осадки и примеси. Пробы маркируются и отправляются в лабораторию для проведения дальнейших измерений.

Измерения суммарной альфа- и бета- активности воды проводится на малофоновых альфа-бета радиометрах с сцинтилляционными или полупровод никовыми детекторами и ионизационными камерами согласно методике измерений данного прибора. Результаты измерений записываются и сохраняются в единицах беккерелей на килограмм или на литр (Бк/кг или Бк/л).

Измерение содержания гамма излучающих радионуклидов в воде проводится на гамма спектрометрах с сцинтилляционными или полупроводниковыми детекторами согласно методике измерений данного прибора. Результаты измерений записываются и сохраняются в единицах беккерелей на килограмм или на литр (Бк/кг или Бк/л).

Используя результате полученных данных, рассчитываются эффективные дозы облучения и проводят оценку опасности радиоактивных хвостохранилищ для различных групп из населения, проживающего вокруг них. Оценка потенциальной опасности хвостохранилищ для населения, проживающего вокруг них, выполняется разделением на несколько гипотетических групп.

Группа №1. Жители поселков, которые проживают относительно далеко от хвостохранилища и большую часть времени проводят в своих жилищах внутри зданий. Здания не загрязнены, поскольку для их строительства не использовались материалы из хвостохранилища. Для питьевого водоснабжения используется вода из незагрязненного радионуклидами источника.

Группа №2. Представители данной группы проживают по тому же сценарию, как представители группы 1, однако не имеют водоснабжения. Они вынуждены использовать воду из бывших затопленных урановых шахт для питья и полива овощей на своих огородных участках.

Группа №3. Представители этой группы, также как представители группы №2, не имеют водоснабжения. И используют загрязнённые воды из затопленных шахт и карьера для бытовых нужд, питьевого водоснабжения и полива огородов. Они, как и представители группы 1, проживают относительно далеко от хвостохранилищ и большую часть своего времени проводят в зданиях. Однако они регулярно посещают районы расположения горных отвалов и бывших урановых объектов с повышенным уровнем загрязнения радионуклидами. Представители этой группы пребывают в окрестностях урановых отвалов в среднем по 2 часа в день для выпаса скота.

Группа №4. Представители этой группы, также как и группы 3, используют шахтную воду для местного водоснабжения. Однако они подвержены дополнительному риску за счет того, что выпас домашнего скота осуществляется на территории хвостохранилищ, и для его водопоя используют воду очень загрязненных дренажей у подножия склонов хвостохранилищ. Представители группы в среднем по 4 часа в день пребывают на территории хвостохранилищ с целью выпаса скота и в среднем по 2 часа в окрестностях отвалов бедных руд.

П р и м е р.

В табл. 1 приведены сведения о продолжительности пребывания указанных гипотетических групп на различных объектах в зонах потенциального облучения, а в табл. 2. – годовые дозы облучения за счёт водопользования из загрязнённых водных источников.

При расчёте доз, полученных населением, были использованы данные о потреблении продуктов и овощей населением данной территории,  дозовые коэффициенты пределов годового поступления с воздухом и пищей, допустимой объёмной активности во вдыхаемом воздухе и уровни вмешательства при поступлении с водой отдельных радионуклидов для населения.

Учитывая вышеизложенное, рассчитаны вклады различных радиационных факторов в дополнительную годовую дозу облучения (мЗв/год), получаемую гипотетическими группами населения. Результаты расчета приводятся в табл. 3.

Согласно определению первой гипотетической группы, данная группа населения не получает дополнительную радиационную дозу над природным фоном. Вторая гипотетическая группа населения получает дополнительную радиационную дозу от потребления овощей, поливаемых загрязнённой ЕРН водой. Дополнительная радиационная доза над природным фоном, получаемая второй гипотетической группой населения, составляет 0,08 мЗв/год.

Третья гипотетическая группа населения получает дополнительную радиационную дозу от потребления овощей, поливаемых загрязнённой ЕРН водой, пребывания на территории урановых отвалов и употребления загрязненной воды. Дополнительная радиационная доза над природным фоном, получаемая третьей гипотетической группой населения, составляет 2,7 мЗв/год.

Четвертая гипотетическая группа населения получает дополнительную радиационную дозу от потребления овощей, поливаемых загрязнённой ЕРН водой, пребывания на территории урановых отвалов, хвостохранилищ, употребления загрязненной воды, молока и мяса. Дополнительная доза, получаемая четвертой гипотетической группой населения, составляет 3,8 мЗв/год.

Основной вклад в дополнительную дозу облучения, получаемую населением, проживающим вблизи радиоактивных хвостохранилищ, отвалов и уранового карьера, вносят внешнее облучение во время пребывания на территории урановых отвалов и хвостохранилищ и внутреннее облучение за счет употребления загрязнённой ЕРН воды.

Предлагаемый способ радиационного мониторинга урановых хвостохранилищ позволяет рассчитывать эффективные дозы облучения и оценивать опасности радиоактивных хвостохранилищ для различных групп из населения, проживающего вокруг хвостохранилищ, что не учитывалось известными способами, в частности прототипом.

Пример осуществления способа.

Заявляемый способ радиационного мониторинга урановых хвостохранилищ реализован на примере загрязнённых радионуклидами территорий и радиоактивных хвостохранилищ площадки «Табошар» города Истиклол, Республики Таджикистан.

Конкретный пример осуществления способа радиационного мониторинга описывается для некоторых контрольных точек площадки «Табошар». Измерение радона-222 проводился с помощью радонометра Альфарад Плюс в режиме ОА-60 и ЭРОА-60. Измерение проводили три раза продолжительностью 60 минут для каждого режима. Результаты измерений показали, что эквивалентная равновесная объемная активность (ЭРОА) радона колеблется от 500 до 1200 Бк/м³ на хвостохранилащ и от 40 до 150 Бк/м³ вокруг нее.

Измерение мощности экспозиционной дозы проводился дозиметров АТОМТЕХ АТ-1121 с сцинтилляционным детектором гамма-излучения на расстоянии 1 м от поверхности. Результаты измерения показали, что мощность экспозиционной дозы находится в пределах 0,45-2,50 мкЗв/час на хвостохранилащ и 0,12 – 0,35 мкЗв/час вокруг нее.

Пробы почв отбирали с поверхности грунта до глубины 30 см масса 3 кг. Пробу маркировали как КТ-(номер)-П-(дата). Измерения суммарной альфа- и бета- активности почвы проводили на малофоновом альфа-бета радиометре УМФ-2000. Результаты измерений показали, что суммарная альфа-активность 750-4500 Бк/кг и бета- активность 800 – 7600 Бк/кг). Измерение содержания гамма излучающих радионуклидов в почве проводился на гамма спектрометре GENIE-2000 «CANBERRA» с полупроводниковым детектором. Результаты измерений показали, что в пробе КТ-18-П-2018 обнаружены природные радионуклиды, такие как U-238 (4000 Бк/кг), Ra-226 (7900 Бк/кг), Pb-210 (6400 Бк/кг), Th-228 (130 Бк/кг), К-40 (1300 Бк/кг).

Пробы воды отбирали из родника в Старом Табошаре  рядом с радиоактивным хвостохранилищем. Для анализа взяли 2 литра пробы и консервировали в пластиковой бутылке 20 мл азотной кислотой. Эту пробу маркировали как КТ-01-В-2018. Измерения суммарной альфа- и бета- активности воды проводили на малофоновом альфа-бета радиометре УМФ-2000. Результаты измерений показали, что суммарная альфа-активность 292 Бк/л и бета- активность 535 Бк/л). Измерение содержания гамма излучающих радионуклидов в воде проводился на гамма спектрометре GENIE-2000 «CANBERRA» с полупроводниковым детектором. Результаты измерений показали, что в пробе КТ-01-В-2018 обнаружены природные радионуклиды, такие как U-238 (317 мБк/л), Ra-226 (50 мБк/л), Pb-210 (2,5 мБк/л), Th-228 (10 мБк/л).

Полученные данные использовали для расчёта эффективной дозы для различных групп из населения в зависимости от продолжительности пребывания на участках потенциального облучения и количества водопользования из загрязненных водных источников по известным методикам.

Таблица 1 – Продолжительность пребывания (в часах в год) различных гипотетических групп населения на участках потенциального облучения

Таблица 2 – Годовые дозы облучения за счет водопользования из загрязненных водных источников

 Таблица 3 – Вклад различных радиационных факторов в дополнительную годовую дозу облучения (мЗв/год), получаемую гипотетическими группами населения