Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование предельных возможностей тритиевого трассера в океанологии и разработка систем компьютерного управления тритиевого измерительного комплекса

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Исследование предельных возможностей тритиевого трассера в океанологии и разработка систем компьютерного управления тритиевого измерительного комплекса"

РГБ ОЛ

^ 'о П'.'.Н V?" РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ПРЕЗИДИУМ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

На правах рукописи

Салюк Анатолий Назарович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ТРИТИЕВОГО ТРАССЕРА В ОКЕАНОЛОГИИ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРИТИЕВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Специальность: 11.00.08 - океанология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Владивосток - 1994

Работа выполнена в Тихоокеанском океанологическом институте Дальневосточного отделения Российской академии наук

Научный руководитель - доктор физико-математических наук, старший

научный сотрудник, Сойфер В.Н.

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук,

профессор Сивинцев Ю.В - доктор физико-математических наук, профессор Белоконь В.И.

Ведущая организация: - Институт экспериментальной

метеорологии Росгидромета.

Защита состоится 26 января 1995 г. в 13 час. на заседании специализированного совета Д002.06.09 при Президиуме Дальневосточного отделения РАН по адресу: 690041 Владивосток, ул. Балтийская, 43.

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке Президиума ДВО РАН по адресу: 690022, Владивосток, проспект Столетия Владивостоку, д. 159, ДВГИ ДВО РАН.

Автореферат разослан 7Сп О^994 г.

Ученый секретарь /} /Э /) ■

специализированного совета {^у^^Ъ. Н. Новожилов

/

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В исследованиях массо- и энергообмена в океане, взаимодействия океан - атмосфера, распространения и трансформации водных и воздушных масс значительная роль принадлежит трассерным методам. Тритий благодаря радиоактивности ф-распад с полупериодом 12.43 года) находит применение, как трассер и временная метка декадного масштаба для глобальных и региональных исследований циркуляции, смешения, происхождения водных и воздушных масс. Актуальность исследований трития обусловлена и тем, что он является эффективным параметром для радиоэкологического контроля за работой ядерных устройств и объектов и распространением радиоактивных загрязнений от них в окружающей среде, в частности, в океане.

Особое значение трития среди других трассеров состоит в том, что только он, наряду с радиоуглеродом, 14С, имеет наиболее длинные временные ряды и хорошую пространственную изученность в океане, поскольку измерялся систематически в различных международных программах, начиная с шестидесятых годов. Это очень важно для построения глобальных моделей океана. Но для более полного использования возможностей трития, как инструмента океанологических исследований нужны чувствительные, точные, массовые измерения. Требуется как разработка измерительных установок, соответствующих высоким стандартам, принятым в современных международных проектах исследования океана (\VOCE и других), так и дальнейшее развитие и совершенствование методов измерения трития и уменьшение стоимости его анализов.

Существующий диапазон изменчивости трития в интервале малых концентраций в гидросфере и, в частности, в океане, на порядки

превышает современные технические возможности его измерения. Измерение низких концентраций трития, встречающихся на больших глубинах в океане и в подземных водах представляет серьезную научную и техническую проблему. Поэтому для дальнейшего расширения области применения трития при изучении водных Масс с ультранизким содержанием трития необходимо исследование физических пределов детектирования трития в таких водах, выяснение возможной степени повышения точности измерений и принципиальных возможностей и ограничений тригиевого метода доя применения его в океанологии.

Изложенные обстоятельства делают актуальным исследование физических вопросов измерения низких концентраций трития в природных средах и дальнейшее развитие и применение автоматизированного тригиевого измерительного комплекса ТОЙ ДВО РАН, созданного в начале 80-х в лаборатории ядерной океанологии для океанологических исследований.

Цель и задачи. Основной целью работы является исследование предельных возможностей тритиевого трассера и методов измерения низких концентраций трития в океане и путей их реализации, разработка физических основ автоматизации тритиевого метода с предварительным обогащением, разработка систем компьютерного управления и применение автоматизированного тритиевого измерительного комплекса для океанологических и геофизических исследований.

Основные задачи работы следующие:

1. Исследование пределов применимости тригиевого трассера в океанологических исследованиях и обоснование необходимых параметров технических средств для его измерений.

2. Исследование вопросов построения адекватного современным требованиям высоко производительного автоматизированного тритиевого измерительного комплекса с предварительным электролитическим обогащением. Разработка принципов автоматизации и оптимизации, повышения точности и чувствительности тритиевых измерений с предварительным многоступенчатым электролитическим обогащением.

3. Оценка процессов образования естественного трития в океане и образования дополнительного количества трития при хранении морских проб и их анализе. Экспериментальное исследование образования нейтронов и трития при электролизе воды.

4. Применение данных по тритию, измеренных на разработанном тритиевом измерительном комплексе, для изучения полей концентрации трития в некоторых областях мирового океана и уточнения процессов формирования вод в Индийском океане и в Чукотском море, а также изучение полей концентрации трития осадков и атмосферной влаги Антарктиды для оценки поступления трития в Южный океан.

Научная новизна. В диссертации разработана новая методика экспрессного массового высокочувствительного прецизионного измерения трития, включающая многоступенчатое электролитическое обогащение с поддержанием оптимальных плотности тока и температуры в каждом электролизере в процессе электролиза, измерение прошедшего количества электричества для управления процессом электролиза и определения степени обогащения, и счет радиоактивности трития.

Разработаны концепция и системы компьютерного управления и автоматизированный комплекс аппаратуры для массовых радиометрических определений трития в пробах морской воды с предварительным электролитическим обогащением.

Экспериментально установлено отсутствие с надежностью 0.999 образования нейтронов и трития при различных режимах электролиза обычной и тяжелой воды с электродами из различных материалов на уровнях в 1016 раз ниже, чем сообщалось в работах Флейшмана и Понса. Образование трития в процессе "холодного термоядерного синтеза", если бы он происходил где-либо в природе при участии природного дейтерия, могло бьггь новым источником трития в природных средах (Jones, 1989), и искажать результаты измерений низких концентраций трития с применением электролитического обогащения.

Получены новые поля концентрации трития в малоизученных районах мирового океана и в Антарктиде, которые являются основой для получения новой океанологической информации в этих районах.

Практическая значимость. Полученные результаты и разработанные методики могут применяться для повышения точности, чувствительности и производительности измерения трития, а также служить основой для дальнейшего развития и совершенствования измерений низких концентраций трития. С помощью разработанных методик и аппаратуры проводится измерение трития в различных районах мирового океана и гидросферы. Разработанные установки используются в экспедиционных исследованиях на судах научно-исследовательского флота.

Выносится на защиту

1. Создание системы автоматизации тритиевого измерительного комплекса ТОЙ с предварительным электролитическим обогащением, не имеющего аналогов в стране и за рубежом.

2. Разработка концепции и методов компьютерного управления и оптимизации процессов электролитического обогащения и измерения низких уровней активности трития, использованных при создании тритиевого автоматизированного измерительного комплекса.

3. Экспериментальное доказательство отсутствия значимого образования избыточных нейтронов и трития в процессе электролиза обычной и тяжелой воды при различных режимах тока электролиза с электродами из различных материалов. Это снимает проблему учета новых дополнительных источников трития в природе и паразитной генерации трития в пробах с низкой концентрацией в процессе их электролитического обогащения в случае, если бы так называемый "холодный термоядерный синтез" имел место.

4. Применение новых данных, полученных на тритиевом комплексе с двумя вариантами построения процесса анализа (жидко-сцинтилляционный или пропорциональный газовый счет) для уточнения формирования и динамики вод в районах с существенно различными уровнями активности трития - в Чукотском море и западном экваториальном секторе Индийского океана, а также оценки поступления трития в Южный океан в районе восточной Антарктиды.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них две статьи - в центральной печати и одна - за рубежом. Результаты докладывались на III Всесоюзном съезде советских океанологов (Ленинград, 1987), III Всесоюзном симпозиуме "Изотопы в гидросфере" (Каунас, 1989).

Личный вклад соискателя. Автор принимал личное участие в разработке, создании, запуске и модернизации автоматизированного тритиевого комплекса ТОЙ, проведении массовых измерений трития. Участвовал в отборе проб на тритий и последующем их анализе в 29 Советской Антарктической экспедиции (санно-тракторный поход Мирный-Купол С), а также в рейсах на судах научно-исследовательского флота по научным программам применения трития и других геохимических трассеров в исследовании взаимодействия океан-

атмосфера, в международных проектах Глобальные потоки и по программе WOCE.

Автор глубоко признателен научному руководителю д.ф.-м.н. Сойферу В.Н. за консультации и критические замечания в ходе работы над диссертацией. В процессе отбора и анализа проб, обсуждения результатов измерений, изготовления и запуска автоматизированного тритиевого комплекса большую помощь оказали в разное время сотрудники лаборатории ядерной океанологии ТОЙ ДВО РАН.

Содержание работы.

Работа состоит из введения, пяти глав, в которых изложены результаты работы. Диссертация содержит 144 страницы, включая 112 страниц машинописного текста, 20 рисунков, 15 таблиц и список литературы из 81 наименования.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования.

В первой главе рассматриваются место трития среди других геохимических трассеров при решении актуальных задач исследования океана, построения и тестирования моделей различного уровня, возможности и ограничения тритиевого трассера при исследовании процессов переноса, определения коэффициентов турбулентного обмена, временных параметров распространения и взаимодействия и "возраста" вод. Сравнение возможностей трития для исследования океанической изменчивости вод декадного масштаба и фреонов, в последнее время широко применяемых для этих целей, показывает, что тритиевый трассер допускает более естественную и адекватную трактовку данных, охватывает больший временной интервал, имеет более высокую точность измерений,

однако его входная функция считается менее хорошо известной. Исходя из задач, решаемых с помощью трития, формулируются требования к параметрам технических средств его измерений (точность анализа, производительность, оперативность, стоимость и т.д.).

Во второй главе дается новая оценка процессов генерации трития в природных средах, необходимость в которой возникает в связи с произошедшим существенным повышением требований к точности и чувствительности измерений трития и возможным расширением областей применения трития для исследования процессов в океане и других природных средах. Проведен анализ существующих методов измерения низких концентраций трития в океане и других природных средах, и рассмотрены факторы, ограничивающие предельную чувствительность методов измерения трития. Показывается, что потенциальные возможности метода радиометрии трития с предварительным электролитическим обогащением позволяют существенно улучшить аналитические характеристики этого метода до уровня требований, предъявляемых сегодня в современных программах исследования трития в океане как по точности, так и по чувствительности измерений.

В 2.1 рассматривается масспеюрометрический метод измерения трития с накоплением 3Не. Анализируются опубликованные параметры этого метода - чувствительность 0.005 ТЕ, точность 1%, оцениваются его реальные погрешности, вызванные, в частности, космическим излучением, перспективы развития и проблемы, связанные с практическим применением этого метода. Погрешности вызванные космическим излучением обусловлены, главным образом, прямой генерацией атомов 3Не в объеме пробы, где накапливается дочерний 3Не от распада измеряемого количества атомов трития. Космические лучи порождают также и атомы трития примерно в таком же количестве. Их

выход составляет (Ьа1 и др., 1959) 14% при высокоэнергетическом ядерном взаимодействии космических лучей с ядрами, составляющими воздух ("рождение звезд") при их интенсивности на уровне моря в средних широтах порядка 1.8-10"5 г1 с-1, что дает 0.25 атома на 1 грамм в сутки. Так как в 1 г воды, где условия образования звезд близки, при концентрации трития 1 ТЕ образуется 10 атомов 3Не в сутки, это даст существенную величину 0.025 ТЕ. Здесь пренебрегается дополнительным количеством 3Не как за счет частичного распада новообразовавшихся атомов трития, рожденных в звездах и медленными нейтронами космического и естественного происхождения, так и некоторого, недостаточно надежно контролируемого, загрязнения пробы посторонним 3Не на пути от отбора до измерительной камеры гелиевого масспектрометра

На возможность появления артефакта эквивалентного 0.020 ТЕ, вызванного космическими лучами для незащищенных низкофоновых образцов на уровне моря, указывал ВиЦМег (1991) со ссыпкой на персональное сообщение \У„1. 1ешкшз'а. Однако надо учесть, что величина этого артефакта изменяется почти в 2 раза с широтой и особенно с высотой над уровнем моря, возрастая на 2 порядка на высоте 10 км, а для эффективного ослабления процесса образования звезд ("защиты") требуется большая толщина вещества - более 10 м водного эквивалента. Это должно вносить довольно специфические ограничения на использование данного метода, поскольку, например, одна перевозка проб самолетом может дать дополнительную ошибку в несколько раз превышающую уровни трития, приводимые для глубинных вод.

Далее в 2.2 рассматривается два варианта радиометрического метода-пропорциональный и жидкосцинтилляционный счет. Оцениваются перспективы и пути развития этих методов и рассматриваются их

преимущества для измерения малых активностей трития. Достигнутая точность радиометрии трития и углерода в эталонных установках достигает первых долей процента для обоих вариантов счета. Указывается, что для реализации этих преимуществ при измерении низких концентраций трития в природных водах ключевым вопросом является решение проблемы высококачественного достаточно глубокого и массового изотопного обогащения. Влияние космического излучения на процесс счета пробы для радиометрии можно значительно ослабить с помощью достаточного обогащения по тритию (-100 раз и более) и использования адекватных методов защиты от космического фона, включающих пассивную и активную защиту и анализ формы сигнала детектора радиоактивности.

Постепенное загрязнение тритием хранящихся океанических проб до начала измерения является общим ограничением как для радиометрического метода измерения трития, так и метода накопления 3Не. Появление одного атома трития в 1 г воды эквивалентно увеличению концентрации 3Н на 1.5-10'5 ТЕ. Также как и для процесса накопления 3Не, даже при идеальной изоляции хранящейся пробы от окружающей среды остается вклад обусловленный космическим излучением и естественной и искуственной радиоактивностью. Для приведенных выше условий за год только за счет рождения звезд в 1 г воды возникнет около 90 атомов трития, что составит 1.4-10*3 ТЕ в год. Этот вклад, а также другие виды загрязнений проб тритием, можно существенно снизить при их оперативном (первые дни) обогащении в море. Концепция создания и использования судовой тритивой обогатительной установки для повышения метрологических характеристик тритиевого метода постоянно выдвигалась авторским коллективом, участвовавшим в создании, проектировании и применении тритиевых измерительных комплексов

ТОЙ под руководством В.Н. Сойфера. Значительно превзойти современные достижения в области чувствительности измерений трития в океане можно будет исключительно с предварительным оперативным изотопным обогащением.

Параграф 2.3 содержит анализ наиболее перспективных методов обогащения для достижения наилучших параметров при измерении низких концентраций трития в природных водах: электролиз, термодиффузия, изотопный обмен, лазерный. Электролиз хорошо подходит для обогащения водных проб объемом от милилшров до нескольких литров и более. Благодаря высокой точности и степени обогащения, широким возможностям контроля и управления процессом обогащения и проведению процесса в сравнительно "мягких" условиях многоступенчатый электролиз может обеспечить прецизионные измерения трития в океане. Рассматриваются пути повышения точности и производительности процесса электролитического обогащения водных проб тритием и актуальность компьютерного управления этим процессом.

В 2.4 рассмотрены источники естественного трития и произведена оценка возможного образования космогенного и радиогенного 3Н и 3Не в морской воде и в пробах морских вод в процессе хранения, обработки и транспортировки, частично приведенные выше при сравнении методов измерения трития.

В морской воде на глубинах, где вкладом космического излучения можно пренебречь (-1000 м и более), образуется 1.1-10"7 г^тод'1 атома трития (2.9- ИИ1 ТЕ), обусловленных естественной радиоактивностью. 60% этого количества дает непосредственно тройное деление 238и(з/,3Н), остальное - медленные нейтроны на литии - бЦ(и,3Н), вклад дейтерия -2Н(л,у)3Н в 165 раз меньше. Причем ~80% всех нейтронов возникает при тройном делении, и лишь остальные - по (а, л) реакции на легких ядрах

(главным образом 180) за счет естественной а-радиоактивности морской воды. Выход 3Н из-за низкой концентрации У в морской воде 0.15 ррт мал и составляет 2.8-10"5 на нейтрон или 1.3-10*12 на а-частицу. Поэтому даже при подъеме на поверхность, где нейтронный фон существенно выше и больше вклада, обусловленного естественной радиоактивностью пород, доля медленных нейтронов космического излучения в увеличении активности морских проб на поверхности на два порядка меньше, чем от жесткой компоненты.

Наблюдаемые концентрации трития в морской воде, превышающие природный уровень, целиком обязаны взаимодействию с водами с более высокой концентрацией или воздействию внешних нейтронных полей естественного или искуственного происхождения. Под воздействием достаточно мощных искусственных нейтронных источников величина наведенной активности трития в воде может оказаться значительной, что может представлять интерес для радиоэкологического контроля морской среды. Для морских глубинных проб это может внести артефакт.

При взаимодействии воды с породами концентрация 3Н определяется содержанием 1л и величиной нейтронного потока в породе. Потоки нейтронов в породах составляют, например для стандартного гранита 40 см'З-год"1 (300 см-3тод-! и более для гранитов с высоким содержанием урана и и 1л), что при заполнении пор водой на 1% от общего объема гранита при полном извлечении атомов 3Н в воду может дать в равновесии 0.040 ТЕ (25% нейтронов вдет на образование трития, вклад тройного деления в гранитах <1%). Для различных типов пород соответствующая равновесная концентрация трития может составить значимую величину 0.001-1 ТЕ.

Еще одним ограничением при работе с низкотритиевыми пробами и их хранении должно стать наличие 1л в применяемых материалах и

реактивах. При содержании У в воде 100 ррт доля нейтронов, идущих на образование 3Н превышает 2%, в гранитах при такой концентрации - 90% и более. Это может сделать медленные нейтроны значимым фактором наведения активности трития в низкотритиевых пробах на поверхности по сравнению с жестким космическим излучением, особенно с учетом больших (>Ю) возможных степеней размножения нейтронов при частичном экранировании космического излучения материалами с большим эффективным зарядом Ъ.

В третьей главе обосновывается выбор структуры и архитектуры тритиевого измерительного комплекса с использованием электролитического обогащения. Вводится новый критерий сравнения эффективности применения счетных систем для массовых измерений низких концентраций трития, учитывающий наличие обогащения. Точное обогащение с высоким выходом, близким к единице, вместо критерия максимума счета е(М)-М=тах, который требует вводить максимальное количество пробы М в измерительный объем счетчика даже при некотором уменьшении эффективности е(М) при низкофоновых измерениях (большие счетчики для прямого счета низких активностей), дает критерий максимального обнаружения активности, содержащейся в пробе (небольшие счетчики, достаточное обогащение для счета низких активностей с обогащением).

Анализируются следующие из критерия требования к параметрам счетчиков и рассматривается проблема увеличения производительности измерений путем создания многодетекторных счетных систем. Рассматриваются методические вопросы автоматизации процессов измерения и электролитического обогащения трития, вопросы оптимизации процессов и параметров аппаратуры измерительного комплекса (в пределах выбранной архитектуры) и повышения его

метрологических характеристик. Рассматривается ряд новых методик, применяемых при компьютерном управлении процессом обогащения и измерения трития:

- определение в реальном времени степени обогащения при электролизе по данным контроля и управления процессом электролиза;

- алгоритмы обработки данных счета радиоактивности трития при произвольном многоступенчатом процессе анализа пробы с применением электролитического обогащения;

- стандартизация и калибровка измерений при компьютерном управлении счетных и обогатительных систем с уменьшенным расходом тригиевой метки;

- оптимизация режима элеиролиза и условий перехода между ступенями при многоступенчатом электролитическом обогащении.

В четвертой главе в разделе 4.1 представлены результаты разработок аппаратуры автоматизированного тритиевого измерительного комплекса (АТИК). АТИК (Рис. 1) включает в себя автоматизированную электролизную установку, состоящую из модулей электролизеров I, И и III ступени. Управление процессом электролиза, а также сбор и обработка другой измерительной информации, сопровождающей процесс анализа проб на тритий, включая данные низкофонового счета на жидкое цинтилляционном или пропорциональном счетчике, производится управляющей ЭВМ (первоначально "Элеетроника-60", "Apple-Ii", затем "Мера-660"). Рассматриваются некоторые созданные программные средства для организации сбора и обработки информации в АТИК.

Раздел 4.2. посвящен исследованию образования нейтронов и трития в процессе электролиза в связи с возникшими сообщениями о проведении "холодного термоядерного синтеза" при электролизе тяжелой воды с палладиевыми и некоторыми другими электродами.

В случае существования самоподдерживающейся реакции синтеза с выходом энергии 4:1 по отношению к затраченной (газетные сообщения об опыте Флейшмана и Понса) при электролитическом разложении воды током 3 А в течение 1 часа выделится 10 ккал, что соответствует энергии 4-1023 эВ. Известные реакции

2Н+2Н->3Не+п+2А5МеУ 2Н+2Н-*3Н+р+3.02МеУ привели бы в этом случае к выделению огромного потока нейтронов и протонов (порядка 1014 с"1 с энергией 2.5-3 МэВ) и появлению эквивалентного количества атомов трития 3Н и 3Не. Если бы оказалось, что это явление даже лишь в ничтожной доле протекает в природе, при электролитическом обогащении обычной воды или ряде других процессов с участием природного дейтерия, то это бы заставило пересмотреть проблему источников трития в природе и пригодность электролитического обогащения для измерений трития. Наша работа была проведена раньше других аналогичных работ как в России, так и за рубежом и ограничивала возможный поток нейтронов на очень низком уровне 0.04 нейтрона в секунду при доверительном уровне 0.001. Это позволило снять вопрос об ограничении чувствительности измерения радиоактивности трития при глубоком электролитическом обогащении в связи с якобы имеющей место генерацией трития при "холодном термоядерном синтезе", сопровождающем процесс электролиза, и продемонстрировало высокие технические параметры применяемой аппаратуры для измерения трития.

В пятой главе представлены новые тритиевые данные, полученные с помощью развитого метода с двумя вариантами счетного окончания (пропорциональный газовый и жидкосцинтилляционный) в мало изученных районах мирового океана с различными уровнями

Автоматизированная Электролизная Установка

51

у*—Г~| ^-1 2 '—

2

с ж 1 Й =

ШЛ.ШШ.Щ В Е пг ГЦ —

1111Ш1Ш и пг п 1 1

иипиииииииии т 1!

11 3 .1 3 э

Модули электролизеров

Банк геофизических данных

Банк данных АТК

Измерительные цифровые приборы

Рис. 1. Структурная схема автоматизированного тритиевого измерительного комплекса с жидкосцинтилляционным счетчиком.

179 173 167 161 155

Тритий в Чукотском море

100 113 120 124 128 129 130

Рис.2. Схема отбора проб (а) и распределение трития в Чукотском море (б) по разрезу А-А (данные получены на тритиевом комплексе ТОЙ).

концентраций трития. Распределение трития в Чукотском море в зимне-весенний период (Рис. 2) применено при исследовании динамики вод совместно с А.Ф. Сергеевым, который предложил новую схему циркуляции для этого периода. Тритиевые данные в западном экваториальном секторе Индийского океана используются для уточнения процесса формирования промежуточных водных масс. По измерениям трития в осадках и атмосферной влаге Антарктиды (Рис.3) оценен поток выведения 3Н из атмосферы - 1.4 ат./(см2-с), который создает в верхнем перемешиваемом слое (условно 100-метровой толщины) прилегающей части Южного океана тритиевый фон величиной 0.1 ТЕ.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Проведен анализ наиболее чувствительных методов измерения низких концентраций трития в океане. Показаны большие перспективы и потенциальные возможности измерения трития с предварительным электролитическим обогащением.

2. Предложены новые методики повышения точности, чувствительности, гибкости и производительности измерения низких концентраций трития с предварительным электролитическим обогащением на основе созданной компьютерной управляющей системы:

- измерение заряда для определения степени изотопного обогащения и индивидуального управления режимом электролиза (ток и температура в зависимости от количества и параметров электролита).

- компьютерные методы расчета радиоактивности трития при произвольной многоступенчатой структуре процесса обогащения и измерения трития, позволяющие сохранил, высокую точность при сложной структуре процессов обогащения и измерения трития, адаптировать процесс обработки пробы под имеющееся количество пробы для повышения чувствительности измерений, упростить и

ускорить калибровку и выбор оптимальных режимов работы электролизеров и сократить при этом расход тритиевой воды.

3. С участием диссертанта создана система автоматизации тригиевого измерительного комплекса ТОЙ с использованием электролитического обогащения, включающего автоматизированную электролизную установку с компьютерным управлением и два варианта радиометрического измерения трития (жидкое цинтилляционный и пропорциональный газовый счет). Этот комплекс позволил получить новые данные по полю трития в мировом океане, в частности в Японском море и других окраинных морях северно-западной части Тихого океана.

4. Экспериментально исследован вопрос образования нейтронов и трития в процессе электролиза обычной и тяжелой воды при различных режимах тока электролиза с электродами из различных материалов, возникший в связи с проблемой так называемого "холодного термоядерного синтеза". Впервые (публикация май 1989 года) показано с надежностью 0.999 отсутствие потока нейтронов, превышающего 0.04 н/с. Оценены концентрации трития, формируемые в морской воде под действием естественной радиоактивности, космического излучения и внешнего потока нейтронов, и образование трития в глубинных пробах при длительном хранении.

5. Представлены новые распределения трития, полученные на разработанном тритиевом измерительном комплексе с участием соискателя, в мало изученных районах мирового океана с различными уровнями концентраций трития: в Чукотском море и в западном экваториальном секторе Индийского океана,' позволившие выдвинуть новую схему циркуляции вод в Чукотском море в зимне-весенний период (А.Ф. Сергеев и др., 1990) и установить проникновение антарктических вод в экваториальную зону западной части Индийского океана. По измерениям

I II III IV V VI VII VIII ОС X XI XII

'—'Р. мм -*-С, ТЕ б)

Рис. 3. Временной ход концентрации трития в атмосферных осадках прибрежной части Антарктиды, АМЦ Молодежная, 1984 (б) и условия их формирования (а).

НГТ - нижняя граница тропопаузы, ЗЦ, МЦ, О - повторяемость форм зональной, меридиональной циркуляции и осадков.

трития в осадках и атмосферной влаге Антарктиды получен поток выведения 3Н из атмосферы 1.4 ат./(см2-с), создающий в прилегающей части Южного океана в верхнем перемешиваемом слое (условно 100 м толщины) среднюю концентрацию трития 0.1 ТЕ.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Салю к А.Н. Оптимизация электролитического концентрирования и жидкое цинтилляционно го счета трития в автоматизированном тригиевом комплексе: Препринт, ТОЙ ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1986, 22 с.

2. Салю к А.Н., Сойфер В.Н. Автоматизированный тритиевый измерительный комплекс с предварительным электролитическим обогащением: Препринт, ТОЙ ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1986, 22 с.

3. Салюк А.Н., Сойфер В.Н. Автоматизированный тритиевый измерительный комплекс. III Съезд океанологов, Москва, 1987, с. 187.

4. Ильичев В.И., Сойфер В.Н., Нестеров В.Н., Горячев В.А., Ананьин Е.Г., Салюк А.Н., Воронцова Н.В., Горячева Т.А., Поздеев Ю.С. Формирование поля трития атмосферных осадков прибрежной части Антарктического континента. Препринт ТОЙ ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1985, 9 с.

5. Ильичев В.И., Сойфер В.Н., Поздеев Ю.С., Салюк А.Н., Сергеев А.Ф., Чаплинская С.Я. Исследование проникновения антарктических вод в экваториальную зону западной части Индийского океана с помощью трития. Препринт ТОЙ ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1985, 15 с.

6. Сойфер В.Н., Сергеев А.Ф., Щербина Ю.С., Поздеев Ю.С., Салкж А.Н. Исследование структуры и циркуляции вод Чукотского моря с помощью трития. Препринт ТОЙ ДВНЦ АН СССР, Владивосток, 1985, 13 е..

7. Нестеров, В.Н., Воронцова H.A., Салкж А.Н. Тритий в атмосферной влаге на побережье восточной Антарктиды. Изотопы в гидросфере. Тезисы III Всесоюзного симп., М., ИВП АН СССР, с. 230.

8. Сойфер В.Н., Горячев В.А., Салкж А.Н., Сергеев А.Ф. Попытка обнаружения потока нейтронов при электролизе тяжелой воды. Препринт ТОЙ ДВО АН СССР, Владивосток, 1989, 15с.

9. Сергеев А.Ф., Поздеев Ю.С., Сашок А.Н., Сойфер В.Н., Щербаков Ю.С., Ильичев В.И. О распределении трития и циркуляции вод в Чукотском море в зимне-весенний период. Докл. АН СССР, т. 312, 6, 1990, с. 1472-1475.

10. Сойфер В.Н., Горячев В.А., Салкж А.Н., Сергеев А.Ф. О выходе нейтронов при электролизе тяжелой воды. Докл. АН СССР, т. 312, 4,1990, с. 860-863.

И. Soyfer V.N., Goryachev V.A , Salyuk A.N., Sergeyev A.F. Neutron emission during heavy water electrolysis. App. Radiat. Isot., Vol. 43, No 8, p. 1041 - 1044, 1992.