Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Мониторинг основных бэта-излучающих радионуклидов в объектах окружающей среды

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Мониторинг основных бэта-излучающих радионуклидов в объектах окружающей среды"

- „ «О? 'А9!'

і, О п КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

На правах рукопису УДК 539.1.074:577.4:614.7

БУЗИННИЙ МИХАЙЛО ГЕОРГІєаИЧ

МОНІТОРИНГ ОСНОВНИХ В-ВИПРОМІНЮЮЧИХ РАДІОНУКЛІДІВ В ОБ’ЄКТАХ НАВКОЛИШНЬОГО . СЕРЕДОВИІІДА.

Спеціальність 11.00.11- Охорона навколишнього середовища, раціональне використання природних ресурсів

АВТОРЕФЕРАТ

Дисертації на здобуття наукового ст}7і**чя кандидата технічних наук

Київ-і 994

Дисертація е рукопис. •

Робота виконана в відділі дозиметрії та радіаційної гігієни Наукового центру радіаційної медицини АМН України.

Наукові керівники: доктор фізико-математичимх наук,

професор ЛІХТАРЬОВ Ілля . Аронович

доктор біологічних наук ЛОСЬ Іван

Павлович

Офіційні опоненти: доктор медичних наук

СЕРДЮК Андрій Михайлович

доктор фіз.-мат. наук

• ГАРГЕР Євген Константинович

Ведуча організація: Інститут сільськогосподарської радіології Міністерства сільського господарства України

Захист відбудеться “___” "_________. •_____1994 р. о________на

, засіданні спеціалізованої вченої Д.01.02.01 Київського політехнічного інституту за адресою:»

252057, м. Київ-57, проспект Перемоги 37, корп. 4, кімн.ПВ.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Київського ' політехнічного інституту.

Автореферат розісланий “_____” “_______________” 1994 р.

Відгуки на автореферат у двох приміниках за підписом, затвердженим печаткою, прохання надсилати за адресою:

252057, м. Кнїв-57, проспект Перемоги 37, КЛІ, Вчена рада.

' Вченніі секретар спеціалізованої

вченої ради Срібний Л.Є.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. У звязку з ростом радіоактишюго забруднення оточуючого людину довкілля радіонуклідам» техногенного походження необхідність високоточного контролю якості радіаційно-ядерних технологій (АЕС, інших об’єктів топливно-енсргетичного циклу і т.д.). моніторинг радіоактивного забруднення навколишнього середовища набуває все більшої актуальності. Досить суттєвий вклад в техногенне забруднення середовища вносять р-випроміїноючі радіонукліди. Найбільш важливими із них є: -*//, ИС, 90Зг \\ 24>Ри. Ці р-випромішовачі перекривають широкий спектр енергій від наднизьких: 3Н н 241 Ри (гранична енергія (Ет) 18.6 та 20.4 кеВ) середніх ,4С (Ет=156 кеВ) та до жорстких 9^г та 90 У (Еш=0.5 та 2.3 МеВ відповідно), що вже само створює проблеми для вимірювання. .

Суцільні спектри р-випромінювання не дозволяють реалізувати прості методи спектрометрії, типові для у- та а-випромішовачів. Всі існуючі методи визначення р-випромішовачів грунтуються на радіохімічному їх виділенні та наступній радіометрії, що зв’язано з високою вартістю та доспім терміном одного визначення. Тому такі важливі в проблемі радіаційного захисту та охорони навколишнього середовища р-випромінюючі радіонукліди практично не залучались до моніторингу.

Найбільш ефективним вирішенням задачі реєстрації назваїпіх Р-випромінюпачів є рідинно-сцинтилляційнне та Черенковське лічення. Але відсутність відповідних методик відбору, підготовки проб, аналізу спектрів та інформаційної підтримки і т.д. не давало можливості використовувати ці методи для масових досліджень. Мстою роботи є організація радіаційного моніторингу найбільш значимих р-забруднювачіп середовища 3Н, І4С, и 24,Ри в різноманітних об’єктах.

Для досягнення цієї цілі вирішувались такі задачі:

1-замовлення 556

1. Разробка комплексу методичних підходів та технічних рішень для визначення вмісту (ї-ннлромішоіочих радіонуклідів в об’єктах навколишнього середовища, включаючи засоби інформаційної підтримки; ...

2. Вивчення вмісту 3И в навколишньому середовищі (вода та атмосферні опади) по всій території України та в місцях

. разміщення джерел, визначення діапазону його коливань в залежності від географічних, метеорологічних та інших причин: обгрунтування вимог до моніторингу 3Н в

навколишньому середовищі на території України;

3. Проведення ретроспективного визначення рівнів викиду ,4С в навколишнє середовище по його накопиченню в рослинності в доаварійний період та внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС;

4. Забезпення моніторингу аварійного викиду ,}05г в реальному маштабі часу в основному джерелі питного водозабезпечення України - р.Дніпро;

5. Визначення рівнів забруднення грунтів України аварійними викидами 241Ри, прогнозна оцінка рівнів максимального накопичення 241 Лт в навколишньому середовищі.

6. Обгрунтування вимог до аварійного моніторингу г4С, 90Бг,

• 241 Ри.

Наукова ііовизна. Разроблено’ комплекс нових методів для реалізації моніторингу найбільш важливих р-внпроміщовачів в різноманітних об’єктах навколишнього середовища на основі рідинно-сцинтиляційного лічення (РСЛ), що дало можливість: вперше в світовій практиці реалізувати моніторинг д0Бг в джерелах питної води в реальному маштабі часу, в питній воді та інших пробах без радіохімічного виділення, вперше нак території України забезпечено моніторинг 3Н та отримана оцінка викиду І4С і 24ІРч «наслідок аварії на ЧАЕС. ..

з

Практичне значення. Результати моніторингу основних [)-випромінювачів дали можливість більш повно оцінити дозоиі навантаження па населення України, а обгрунтовані вимоги до організації радіомоніторннгу включені в "Комплексну програму радіаційного контроля об’єктів навколишнього середовища, моніторингу1 водії басейну рік України, джерел іонізуючого опромінення, продуктів харчування та організації і проведення індивідуального дозиметричного контролю закладами санітарно-епідеміологічної служби та науково-дослідними інститутами на 1994-1997 роки” Міністерства охорони здоров’я України, в Програму моніторингу Міністерства Охорони навколишнього середовища України.

На захист виносяться основні положення:

1. Разробка та стандартизація моніторингу р-вшіромінювачів на основі рілинно-сшштшшцШного лічення; включаючи РСЛ в 2л геометрії для 241 Ріг,

2. Розробка метолів визначення вмісту чо$г в реальному маштабі часу: методу реєстрації жорстких р-випромінювачів на основі Черенковського лічення та методу декомпозиції складних р-спектрів;

3. Розробка та впровадження тефлонових віал для виконання вимірів р-винромішовання, як складової частини інструменту;

4. Результати моніторингу V/, І4С, та 241 Ри в об’єктах навколишнього середовища (3Н в джерелах питного водозабезпечення та в опадах, в розрізі моніторингу АЕС, ретроспективна оцінка викидів І4С в результаті аварії на ЧАЕС, моніторинг в воді р.Дніпро та в молоці, моніторинг 341 Ри в Фунті України).

Апробація роботи. Основні положення роботи доповідались на республіканських конференціях: в Києві в 1989, 1991, 1992,

1993, 1994), Зеленому Мисі (1992), та міжнародних: “Ь5С92 -Досягнення у рідинно-сцинтилляційній спектрометрії” (Відень

1992), “ЦЗС94 - Досягнення у рідинно-сцинтилляцінній спектрометрії”, та “П’ятнадцятій міжнародній радіовуглецевій конференції (Глазго 1994), всього ЗО доповідей.

Публікації. Зміст дисертаційної роботи викладено в 24 друкованих працях, в том числі: в міжнародних виданнях - 7, в вітчизняних виданнях - 17, в журналах - 3.

Структура та об’єм роботи. Дисертаційна робота викладена на 167 сторінках та складається із вступу, огляду літератури, п’яти глав, висновків та переліку цитованої літератури, включає 56 малюнків та 36 таблиць. Список літератури складається із 180 найменувань, в том числі 125 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Проведено аналіз літературних джерел по використанню методів реєстрації р-внпромінювачів для вирішення задач радіоекології та відповідних методів підготовки зразків, а також аналіз параметрів сучасних моделей (ї-спектрометрів. Вмивлені переваги сучасних рідинно-сцинтиляційних спектрометрів та методів пробопідготовки для них, визначені рамки застосування (чутливість та трудоемпість) традиційних методів використання рідишго-сциіготяційного та Черенковського лічешш. Проведено аналіз методів інформаційної підтримки радіометричної та спектрометричної інформації (обрахунок зразків, корекції гасіння

* зразків, обробка спектрів, декомпознція складшк спектрів, енергетична калібровка р-спектрометрів).

Зроблено висновки: для реалізації комплексу задач

моніторингу р-випромінювачів найбільш ефективні методи рідинно-сшіитиляціґшого лічення, які грунтуються на сучасних моделях рідинно-сцинтиляційних р- та «-/(З-спектрометрів. Для проведення обрахунків питомої активності зразків необхідна оптимізація вимірювальної геометрії (вибір існуючих та розробка нових вимірювальних ємностей, вибір сцинтиляційних рідин) та

проведення калібровкп (визначення залежності) ефективності та фону від рівня гасіння зразків, що більш за все важливо для визначення 3Н та> при використанні методів Черенковського обліку. Для аналізу деяких високоактивних зразків можливе використання методів декомпознцн складних спектрів, тобто необхідна разроСка методів корекції аналізованого спектра в широкому інтервалі гасіння. Для оптимального вирішення всіх названих задач необхідна відповідна інформаційна підтримка, тобто разробка гнучких програмних засобів для комплексної обробки (обрахування) зразків, зберігання, виборки та виводу отриманих результатів.

Результати власних досліджень.

Обладнання. Для проведнля моніторингу р-віпромінговачів використано Quantulus 1220™, сучасний рідинно-сцинтиляційшій а-/Р-спектрометр: мікропроцесорний автономний прилад,

контрольований персональним комп’ютером, який забезпечує внмірюваїпія в автоматичному режимі по одній із восьми програм для кожного із 60 зразків. Схема прнлада вкшочае в себе селекцію сигналів по їх амплітуді та формі. Прилад має декілька стандартних конфігурацій, що надає змогу якнайкращим чином проводити вимірюваній для 3ІІ та ИС, або створювати

оптимізопані конфігурації для інших радіонуклідів. Два здвоєних багатокаїіальїнїх аналізатори дозволяють проводити реєстрацію сигналів до 5 спектрів для кожного зразка. Вмонтована система контролю гасіння зразків по .зовнішньому стандарту (на основі 226]щ дозволяє визначати та записувати параметр гасіння зразків (Spectrum Quench Parameter (External)) SQP(E).

Віоли. Віоли (вимірювальні ємності) відіграють луже важливу роль при проведенні вимірювань. Опробуваїпія різних типів віал для розпязання задачі оніимізанії кожною типу вимірювань

дозволило знайти якщо не нам краше, то, у всякому разі.

тКтшпомйч»- -хнпннєння. Вс'іаниплено. шо при проне/іенні

широкого моніторингу 3И в' поверхневих водах компромісштп е 20 мл поліетиленові віалн при ;умові їх одноразового використання. Досліджешш 14С оптимально проводити в тефлонових віалах 3 мл та 7 мл, при їх багаторазовому використанні незважаючи на їх відносно високу вартість. Разроблсио та виготовлено тефлонові мілішали, об’ємом 0.8 мл. Рівень втрат бензолу не перевищує 0.1-0.5 мг в день, що задовольняє вимогам високоточних вимірювань 14С (Таблиця 1).

Таблиця 1.

Параметри 0.8 мл тефлонових віал при використанні їх із Quantulus 1220™ фірми Wallac

*Ou’fcM (мл) B**, CPM Стандарт No, CPM «Сефф. % ’ FM$ FM £2/B t»wx Wn

O.S 0.10 8.96 82 23.2 67240 49072 77

* - використана маса бензолу 0.75 г;

■ **В - фон; - ’

No - чиста швидкість лічешш (СРМ) для каліброваного зразка ИС,

0.95 щапелевої кислоти;

FM® - factor of merit (NoД[§); . .

FM - figure of merit (E2/D); . •

tmax * максимальний визначуваний вік (використано ЗООО-хв час

лічення та 2-а критерій); ■ .

tmin " мінімальний визначуваний вік (використано 3000-хв час ліченім та 1-а критерій). • . , ■

і ' ' ' ■ '

' Для визначення вмісту 90Sr практично у всіх випадках

допустиме одноразове використашш полістшхенових віал, особливо для Черенковського лічешш, однак тефлонові віали завжди дають суттєвий виграш за рахунок фону. Для досліджень 241Ри, за винятком “гарячих” часток, використовувались тефлонові віали, причому для реалізації 2я-гєометрії вимірювань активності, нанесеної на металеві пластини, оптимальним стало використання 7мл тефлонових віал.

Сцинтилятори. В ході роботи використовувались: QuickScint-400 фірми Zinzer. OptiPhase Hisafe 2, OptiPhase Hisafe

З, ІлітаСеЦ, Ьіроіита, фірми У/а11ас та ЖС-І, ЖС-7, ЖС-8, ЖС-

9, ЖС-13, ЖС-82, ЖС-ЮІ ЖС-107, ЖС-108 вітчизняного виробництва. При визначенні вмісту І4С в бснзблі використовувалась суміш РРО (4 г-л-1) та РОРОР (0.1 г-л-1).

Форма проби. Варіантами форми проби при аналізі є: вода (природна, дистильована, або двічі дистильована) - визначення 3Н\ водно-соляні розчини (мають обмеження для сцинтиляторів за рахунок кислот, лугів та кольору) - визначення 90Бг; бензол -визначення !4С\ тонкий шар поверхні металевої пластини -визначення 241 Рч в 2я-гсометрії.

Методи. Вся необхідна інформація по реалізованих методах для кожного радіонукліду приведена в таблиці 2. Схема реалізації інформаційної підтримки спектрометра приведена на мал. 1. Використати! одного із названих методів приводить до заміни формату вихідної інформації та запису її в базу даиних. В процесі цієї трансформації вихідна інформація (спектри та швидкості лічення зразків) корегуються на гасіння, для чого використовується параметр гасіння Я()Р(Е), а також інтегральна швидкість лічення спектра зовнішнього стандарту. Першочергово освоєні традиційні, методи, добре відпрацьовані в багатьох лабораторіях: вимірювання одного радіонукліду або пари

(материнськиґі-дочірний) в оптимальній конфігурації, "вікоіпіий” метод лічення з використанням “кривої гасіння” -залежності ефективності реєстрації та фону, від параметру гасіння, накопичення та обробка інформації у вигляді баз данних [Роїасії,І984; 5с!юп1юГег, 1989]. Недоліками традиційних метолів є перш за все тривалість та. трудоємність процедур радіохімічної приготування проб. Нами разроблені та впроваджені інші методи, котрі дозволяють гранично скоротіїти час на підготовку проб та отримання результату за рахунок розвязання більш складних фізичних задач (вимірювання та аналіз спектру).

Таблиця 2

Реалізація методи реєстрації р-вшіроміїновачів на основі використання спектрометра (ЗиаШиїиз 1220™ '

Раді онук лід Сцин- тиля- тор Віала Геоме трія Форма пробн Метод Конфі- гурація приладу Аналіз

3Н №3, О* . ЖС-84 Р,Т Р,Т 4л 4ге' вода ■ вояа Р- . ліченім к-з Віконний Віконний

»с добав- ки РРО РОРОР Т7мл Т Змл Т 0.8мл 4я бензол р- лічення- С-14 Віконний

*>& шз Р,Т Р,Т 4я 4л водна, органіч на Р- та Черен-ковське лічення Повний спектр Віконний Спектро- метрія

Мри Ш2 ЖС-8 ЖС-1 Т 20 ш Т 7мл 4л 2л водна, органіч на, метал. диск р- . лічення Н-3 Повний спектр Віконний

Примітки: НБЗ - Оргіріше НіїаГе З НБ2 - ОріірЬазе Ніїаґе 2 ІЛЗ - Ьиша Осі 05 - (Зиіск Бсіпі 400

Р - Пластик Т - Тсфяол

Метод „стандартизації Черенковськото лічення, в основі якого лежить лінійна залежність ефективності реєстрації різних радіонуклідів та фону від швидкості лічення зовнішнього стандарту, котрий візрізняється від традиційного методу корекції гасіння пробн при рідинно-ецштшяціґіному ліченні використанням інтегральної швидкості лічення зовнішнього стандарту замість параметру гасіння.

0яйлііі1п8 ,1220 'Формат Еази даззгх

Пйхідкя іаформидйя 1 . Методи

"Війта" ) 1 ВікокихіІ

Спсхгрн 1 \ Сяепрометртї

ОтнвдвртЕзаяіа 1 *7 ередасс Г С&ЕГЙ

і 1 Методи дла ахьфа Бітзюмій

Спсзсгр ЗСІЯгіїШС. СШЩЙрту . 1

- Мал. 1. Схема використать! методу рідшшо-сцштшгційного лічення для задач реєстрації а- та р -випромініова ння.

Метод декомпозниії складних р-спектгті. призначений для одночасного визначення компонент суміші р-випромішоїочих радіонуклідів в пробах навколишнього середовища за допомогою аналізу їх сумарно/о р-спектру. Для цього використовується модифікований метод найменьших квадратів, котрий зводиться до розв’язання переаизначеної системи рівнянь:

Х(і)= В(т&Ы) \ 5(те), (1 )

де, Х(і) - швидкість лічення ) -го радіонукліду в пробі;

В - матриця калібровочних нормованих спектрів шуканих і -радіонуклідів; 5 - спеюр проби;

луг - робочий участок спектру між каналами N1 та N2. Примітка: Формула (1) та всі наступні представлені у матричновекторному вигляді.

Точність рішення, котре існує для невиродженої матриці, обмежене як гомогенністю та відтворюванністю проби, так і статистикою набору спектру. Присутність домішок в пробі з

3-замовлення 556

енергією в області використовуваного енергетичного діапазону, або неврахованого зміщення спектру, може привести до невірного розв’язку системи. Для оптимального разкладання спектру, контролю його точності по найденим величинам компонент та їх калібровочним p-спектрам виконується відновлення спектра проби. Мінімізація квадратичної форми, яка являє собою кількісну оцінку відмінності вихідного та відновленого спектрів проби, виконана по методу "золотого" перетину, дає найбільш оптимальне разкладання спектру. Вибір аналізованого участку спектру необхідно виконувати всякий раз при виборі нових компонент суміші. В його основі аналіз параметрів якості вимірювання: ефективності та фону, а також математичної стійкості матриці спектрів калібровки, що залежать від форми кожного із спектрів компонент. Вибір аналізованого участку спектру здійснюємо по "узагальненому параметру",' котрий ми визначаємо таким, як комбінацію з вищеназваннх:

0рі(і) = FOM% ( 2 >

де Cond(i) - параметр зумовленості (стійкості) матриці В на фіксованому участку спектру;

FOM(i) - (Figure of Merit) коефіцієнт якості, радіометричного вимірювання;

і - номер каналу нижньої границі робочого участку спектру. При цьому: .

FOКМі /)= ( 3 )

FOM(tj) BG(i:NmJ ( і )

де Eff - ефективність реєстрації випромінювання j-ro нукліда на

робочому участку;

BG - власний фон придача на даному участку спектру.

•Стандартизація спектрів. Для забезпечення ідентичності умов вимірювання спектру проби з умовами для спектрів фону та

кожного із спектрів калібровки проводиться перетворення спектру проби:

- "лінійне зміщення". В цьому випадку діапазон значень параметра 8<ЗР(Е) рівномірно заповнюється фіксованими точками 8(2Р(Е)к, для яких виконані вимірюваная спектрів фону та кажного із шуканих радіонуклідів. Кількість спектрів калібровок визначається портібною точністю перетворення спектру та досягає 10 - 30. Всі проміжні - за рахунок зміщеиня-зсуву спектру;

-енергетичне перетворення. В основі методу лежить використання логарифмуючого аналого-цифрового перетворювача в ОиапЫиБ™. При цьому кожний із використовуваїшх спектрів повинен бути перетворений в лінійний, а перетворення виконане з урахуванням гасіння проби. Для реалізації перетворення необхідно виконати енергетичну калібровку спектрометра, відслідкувати її залежність від параметра гасіння 5<ЗР(Е). Найбільш ефективне виконання цієї процедури по спектрам проби-суміші радіонуклідів, котрі мають піки конверсійних електронів (КЕ), які перекривають широкий енергетичішй діапазон. Це дзволяє установити апалітпчшій вираз для енергетичної калібровки для широкого діапазону енергій. В Цьому випадку' по рівню гасіння конкретної проби визначаються номери каналів її спектру, котрі відповідають даним значенням енергії (3-випромітовання. Потім виконується екстраполяція взаємної відповідності енергія-канал для всіх проміжних каналів спектру. Після цього процедура перетворення спектру придала в енергетичний зводиться до визначення вмісту кожного канапу енергетичного спектру:

. Ремижу

^(к.Сч) ~ Р«) ( ^ ^

ле N0 - енергетичний спектр:

>1р - спектр придала;

к - номери каналів енергетичного спектру,. .

Комплекс розроблених методів включає набір програмних засобів, що дозволяють вести автоматизовану обробку та накопичення результаті» у вигляді баз даних.

Результат моніторингу. Тритій. Загальні закономірності змін вмісту 3Н в опадах (понад 1000 проб, мал. 2) добре узгоджується з даними літератури про зниження рівня 3Н [НКДАР ООН, 1984; Ііапк, 1993]. Аномальні підвищені значення 3Н в опадах, више 10 Бкл'1, свідчать про локальний вплцв техногенних джерел. ■

Підвищені рівні 3Н (дееятки-тисячі Бк-л_1) зафіксовані в технологічних водоймах та системах водообміну АЕС (понад .2500 проб), причому вплив викидів АЕС на вміст 3Н в навколишніх водоймах залежить від прийнятої системи водообміну, ступеню разбавления зливних вод і складає звично 5-500 Бк-л'*.

Джерела питного водозабезпечення (понад 4000 проб) мають вміст 3Н, який відповідає сучасному його “фоновому” рівню, що визначається його остатнього кількістю в стратосфері, обумовленою викидами 3Н в процесі глобальних випробувань зброї, його активністю в поверхневому шарі грунту, а також іншими техногешшми викидами [ІАЕАД979]. Рівень 3Н для води свердловин складає 1-5 та для колодязів 3-10 Бк-л'1. Усереднений вміст 3Н в джерелах питного водозабезпечення на Укрїкі складає 4-8 Бк-л"1, що дає усереднено-зважену дозу опромінення 0.24-

0.46 мкЗв на рік. Відносно невеликий вклад в колективні дози .(<0.1%, {Лось, 1992]) не применшує необхідності моніторингу 'II, як індикатора якості радіаційно-ядерних технологій.

Приведені результати лають уявлений про ліана к>н ні динамік} колихань вмісту Ч/ н нагколщиш.ому а:рслошпні.

дозволяють диференціювати об’єкти довкілля по їх доступності до впливу джерел викидів 3Н.

Мал. 2. Вміст 3Н в опадах на Україні за період із грудня 1990 року (Бк-л"І). Проби усереднені за місяць по 50 пунктах сіті Держкомгідромету України. По горизонталі - місяці з початку моніторингу. ,

Радіовугдець. Дослідження 14С (понад 200 зразків) дозволили визначити надлишкові рівні його в річних кільцях дерев як поблизу так і на значних відстанях від ЧАЕС. Вони дозволили визначити для ЧАЕС як аварійні, так і технологічні викиди иС за весь час работи станції (мал. 3), оцінити максимальні усереднені рівні вмісту иС в повітрі під час викиду із аварійного 4-го блоку ЧАЕС, визначити рівні вмісту 14С в-графіті зруйнованого блоку. Максимальний знайдений рівень І4С в річному кільці, який перевищує глобальний рівень в 27 разів, дозволяє оцінити усереднений за час викиду вміст ,4С в повітрі (за припущенням рівномірного викиду на протязі 14 днів та 210 днів вегетаційного періоду), котре перевищило 50 Бк-м'З на відстані 2-3 км від реактора. Оцінка величини аварійного викиду 14^ що зумовлена тільки вигоранням графіту, сягала (2,8-5.б)10ІЗ Бк. Не дає величину колективної лози ,і.ш населення України близько 35

чол.-Зи рік'1 або для всієї планети близько 3360 чол.-Зврік"1. Це відповідає близько 5% від дози за рахунок природної компоненти

Не.

Мал. З Вміст надлишкового Д,4С в річних кільцях сосни (проценти від природного рівня). Для 1986 року приведені дані для 5 місць відбору в межах відстані 10 км від ЧАЕС.

Використана технологія підготовки та вимірів зразків дає можливість визначати аварійні рівні 14С в річшіх кільцях дерев 1986г. на значній відстані від ЧАЕС. Це дозволяє оцінити як усереднені рівні вмісту І4С в повітрі, так і використовувати ці дані , для виявлення можливого кореляційного звязку та наступного ретроспективного відновлення рівнів аварійного викиду інших ' радіонуклів. Тому визначення вмісту І4С в річних кільцях дерев повинен бути елементом як радіаційного моніторингу н овсій території, так і елементом аварійного радіаційного моніторингу.

Стронцій-90. Разроблені ексирес-методи визначення вмісту 90$г добре зарекомендували себе при аналізі різноманітних проб навколишнього середовища в умовах післяаварпіного забруднення в системі моніторингу. Метод р-спектрометрії дає можливість оіримапг результати по рівнях вмісту в пробах як 90Бг, так і інших (І-шшромінюв.ічів при їх взаємному відношенні в межах 0.05-20.

При таком відношенні для більшості проб можливий аналіз практично без будь-якої підготовки (“гарячі” частки та молоко).-Для інших проб потрібні прості методи підготовки; вода -концентрування, зола, грунт та інше - розчинення.

Експрес метод на основі Черенковського лічення дозволяє визначати 903г більш ефективно ніж р-спектрометричмнії у присутності м’яких р-иипромінювачів при умові, що його активність в декілька разів більша за активність інших (!-випромінювачів.

Використання розроблених методіз забезпечило цілорічний моніторинг в р.Дніпро (район м.Києва, мал. 4) та

одномоментне визначення рівня 90Яг в р.Дніпро від м.Києна до пірла, 1991 та 1993 років.- псього понад 250 проб; вивчення колисань рівня в молоці в с.Оташев (30 км зона, понад 50 проб), та інші радіонукліди в “гарячих” частках та пробах рослинності 1986 року (біля 30 проб). Крім того метод був застосований для широкомаштабних оцінок рівнів забруднення молока п 1990-1991 роках (всього понад 600 проб із північної частішії Житомирської області), що дало можливість виявити найбільш забруднені місця.

Дні 1991 року

Мал. 4. Коливання питомої активності 90Л- в воді в р.Дніпро та питній воді м.Києва в 1991 г.

Виявлено, що найбільший вміст 90Sr в молоці 60 Бк-л-1 має місце в селі Оташев (30 км зона) при середньому вмісті по всій контрольованій території 1.1 Бк-л*1 і при нормативі 3,7 Бк-Л'1. Виявлена певна тенденція в збільшенні вмісту 90Sr в молоці з роками на 5 Бк-л*1 за рік в молоці цього населеного пункту, що підтверджує необхідність неперервного радіаційного моніторингу цього радіонукліду. Порівняльні вимірювання у рамках робіт МАГАТЕ [IAEA/AL/045, 1991] дали повну збіжність результатів, що дозволяє широко використовувати розроблені методи в моніторингу 90Sr забруднення довкілля..

ПлутопШ'241. Із аналізу p/а співвідношення ізотопів плутонію для ‘‘гарячих” часток в межах ЗО-кілометрової 'зони,. середне становить 60.2, що дуже близке до такого по розрахункам для палива [Бегичев С.Н, 1990]. Для проб рослинності, тобто "свіжих" випадінь 19S6 р. в м.Києві, відношення р/а суттєво нижче розрахункового для аварійного реактора. Грунти України (проаналізовано більше 500 проб) мають широкий діапазон коливань відношення p/а, що зумовлене різним часом роботи в реакторі зруйнованих ТВЕЛів 4-го енергоблоку ЧАЕС, *■ присутністю в грунті 341 Ри бомбового походження і т.п. Среднее значение для p/а відношення ізотопів плутонію для всієї виборки проб грушу склало 49.6, що суттєво відрізняється від цього відношення при глобальних забрудненнях (НКДАР ООН, 1984]. Для всіх досліджених проб середнє геометричне вмісту 241 Ри

". • - +352 : - ■ ' ' ■' ■' -

складає 20.5_j2^ Бк на кг. Прогнозовий рівень максимального

накопичення Ml Am коливається в широкім інтервалі і складає 3% від нинішнього рівня ; активності 241 Ри, а максимальне накопичення для виборки складає 4.6 Бк на кг. Середнє

геометричне для прогнозного рівня накопичення 241 Am ПО всім

пробам складає 0.6^^ Бк на кг. ' . •

Одержані дані дали можливість оцінити ступінь небезпеки 24іРи-24іЛт в грунтах та дати рекомендації державним органам регулювання та контролю по плануванню програм вивчення цих радіонуклідів в навколишньому середовищі.

Таким чином, разроолені методи моніторингу основних (!-випромінювачів в навколишньому середовищі вперше дали можливість на значних обсягах зразків оцінити вміст їх по всій території України,. виділити компоненту, пов’зану з аварією на ЧЛЕС, оцінити вклад в дозу опромінення та значимість їх в загальній системі .рздіаціоного захисту населення та охороні навколишнього середовища. А* порівняння технічних та економічних характеристик цих методів в порівнянні з традиційними (табл. 4) дають підставу для їх широкого використання в радіаційному моніторингу’ системи охорони оточуючого середойїіща. .

- ; . ' Таблиця 3.

Технічні та екйномічнГпоказники традиційних та запропонованих

методів визначення активності радіонуклідів

Радіонуклід Чутливість . *** (Бк на літр) Обєм проби, Затрачений час, годин* *«* • Ціна одного аналізу, долари***

3Н 10.0* 1000 24 50

1.0** 8 3 16

і4с 1.0* 7 48 100

0.1 **.. 7 8 45-50

0.1 * 100л. 670 50-55

0.01 ** 100 2 10-12

241 р„ 10.0 * 10 г. 24 *1 О о

1.0 ** 10 г. 3 40-50

* традиційний метод ** запропонований метод *** при рівних об’ємах проб **** для однакової чутливості

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

1. Розроблено комплекс методів моніторингу осношпіх р-випромінюючих радіонуклідів (’Н, І4С, 905г, 241Ри) в об'єктах

навколишнього середовища, підтверджена точність методів порівняннями результатів в рамках відповідної міжнародної програми МАГАТЕ [ІАЕА/АЬ/045, 1991]. Техніко-економічні показники цих методів являються найбільш приємливими для моніторингу р-забруднення довкілля.

2. На основі результатів моніторингу 3И хіо всііі території України (7,5 тис. зразків) підтверджена тенденція до. зниження рівня вмісту 3І1 в навколишньому середовищі післе глобальних випробовувань зброї. В місцях разміщення АЕС вміст його досягає рівня в сотпі-тисячі разів вище глобальних значень 3-7 Бк-л*1), складаючи до 300-10000 Бк-л*1. Показано, то 3ІІ є найбільш чутливий іидікатор якості технології АЕС, що

' вимагає ного постійного моніторингу.

3. Викиди 14 С в навколишнє середовище внаслідок вигоранші графіту в результаті аварії на ЧАЕС оцінено величиною 28-56 ТБк. Засвоєння 14С в складі СО2 повітря рослинністю («200 зразків) дозволяє вирішувати задачі визначення ДІ4С в районі разміщення ЧАЕС для цілей відновлення динаміки викидів як за час штатної роботи, так і аварійній ситуації. Останнє, дає можливість визначати просторовий розподіл ЬІ4С аварійного викиду на відстані понад 50-60 км від ЧАЕС і по отриманим результатам, ретроспективно визначати рівні аварійних газових викидів інших радіонуклідів.

4. Вперше забезпеченні! безперервний. моніторинг 90Бг в воді р.Дніиро в реальному мащтабі часу дозволив слідкувати за динамікою коливань 90Бг а воді та оперативно нею керувати; визначити особливості динаміки в залежності від сезону року та метеорологічних факторів. В зоні впливу аварії на ЧАЕС рівні 99Бг в воді р-ДнІпро коливаються на протязі року в межах

0.25-0.45 Бк-л'1. Паводкове підвищення рівня води, небезпечне додатковим змивом *Ч5г із території водозбору рік, може повисити вміст в 10-20 раз як в річковій, так і в питній

воді, що підтверджує важливість безперервного моніторингу Г) практиці радіаціГшого захисту населення.

5. Дослідженій вмісту 90Бг в молоці найбільш забруднених населешіх пунктів зони жорсткого радіаціііного контролю показали: для ближньої зони впливу аварії (Овручськпй та Народнчський р*н Житомирської області, зона відселений) забруднення молока 003г і г37Сз співставимо; особливості коливання вмісту 905г в молоці в с.Оташеп (Чернобильськиіі р-п 30-км зона ЧАЕС) за час. після аварії показують, що йде забруднення з роками. Все це є підтверджеїшям необхідності моніторингу 90Яг.

6. Одержані результати по рівнях забруднення грунтів населених територій України 241 Ри (понад 500 проб), показали, що забруднення складає 20.Бк на кг і лежить в границях глобальній випадінь. Аналіз [і/а відношень активності плутонію вказує на суттєвий вклад “свіжих” випадінь на територіях близьких до ЧАЕС. Оцінка максимальної накопиченої активності 241 Лт грунту Украйні визначена

середньою величиною 0.б^4° Бк на кг, що по величині

ймовірної дози опромінешія не потребує спеціальних контрмір.

7. Отримані результати показали необхідність організації безперервного моніторингу основних р-забрудтовачів оточуючого середовища: трнтіґо - як індикатора якості ядеріпіх технологій, 90$г - як одного із значимих дозоетворюючих слемеїггів та 11С та 241 Ри - соціально-значимих в плані ретроспективного відновлення мацгтабів можливих аварій та глобального забруднення територій всієї країни.

Основний зміст днссертаційної роботи викладено в публікаціях: . .

І. Лось И.П., Зеленский А.В., Бондаренко О.А., Савин Ю.С., Теодоропич О.А.., Гіузьшіґі.ііі М.Г. Неоднородности

Д>

радиационного загрязнения после аварии на ЧАЭС. // Проблемы радиационной медицины: Республиканский межведомственный сборник,-Киев: Здоровья, 1989.-Вып.2. С. 26-36. ’

2. Лось И.П., Репин B.C., Зеленский А.В., Бондаренко О.А., Комариков И.Ю., Бузынпый М.Г., Нечаев С.Ю. Оценка вклада горячих частиц в корневое поступление радионуклидов. // Актуальные вопросы радиаииионной медицины: Матер.респуб. науч.конф.,Кнев. 17-19 окт., 1989г. -Кнегг.АМН УССР, ВНЦРМ АМН СССР, М3 УССР, 1989- с.

3.Приоритетная справка N# 4903491/13 109267 11.11.90 г.

4. Лось И.П., Бузынпый М.Г., Зеленский А.В. Содержание трития' в

воде открытых водоемов и в источниках питьевого

водоснабжения в некоторых областях УССР.//Вестш1К

Акад.мед.наук СССР. - М.: Медицина, 1991. - N 8., 1991 - С. 5456. ■ •

5. Лось И.П., Шандала Н.К., Гулько Г.М., Кзйро И.А., Комариков

И.Ю., Бузынпый М.Г., Васильев А.Ю., Зеленский А. 13., Бондаренко О.А., Шевчук В.Е., Степаненко В.Н. Радиационная обстановка // Медицинские последствия аварии на

Чернобыльской атомной электростанции: Информ. бюл. - Киев: ВНЦРМ АМН СССР, 1991. Вып.1. - С. 9-68.

6.Приоритетная справка N# 4920561/25-24167 21 марта 1991 г.

7.Бузинный М. Г. Мониторинг строншш~90 в окружающей среде:

( метод # жидкостно-сцинтиллициошюй р-спекгрометрии,

. возможности и перспективы. // Актуальные проблемы

ликвидации Медицинских последствий аварии на Чернобыльской АЭС: Тез. докл. Украинской Науч. прак. конф., Киев, 21-23 аир. 1992 г. - Киев: М3 Украины, АН Украины, УНЦРМ М3 и АН Украины, 1992. - С.37. ■

8. Санин Е.В., Лось И.П., Бузынный М.Г. Мониторинг трития на Украине. // Актуальные проблемы ликвидация медицинских

. последствий аварии на Чернобыльской АЭС: Тез. докл.

Украинской науч. прак. коиф., Киев, 21-23 апр. 1992 г. - Киев: М3 Украины. АН Украины, УНЦРМ М3 и АН Украины. 1992. -С. 195.

9. Бузынный М.Г., Зеленский А.В., Лось И.П., Сании Е.В., Гудзенко

К.Н. Мониторинг трития на Украине в 1989-1991 г. //Авария на Чернобыльской АЭС: Информ. бюл. - Киев: УНЦРМ М3 н АН Украины, 1992. - Е. 1, Вып. 2. С. 254-270.

10.Buzinny M.G., Zelensky A.V., Los* I.P. 'Beta-Spectrometric Determination of Strontium-90 in Water, Milk, and Other Samples with Ultra-Low-Levcl Liquid Scintillation Counter. In Liquid Scintillation Spectrometry 92, Proc. of the Int. Conf. on Advances in LSC 92, Vienna, Austria, Sept. 14-18, 1992. Eds. J.E. Noakes, Franz Schonhofer & H.A. Polach. Radiocarbon. Tucson 1993, pp. 439-446.

11.Бузынный М.Г., Зеленский A.B. Фракционирование стронция-90 в кисломолочных продуктах. // Актуальные проблемы ликвидации медицинских последствий аварии на Чернобыльской АЭС: Тез. док. Украинской науч.-прак. конф., Киев, 20-22 апреля 1993 г.- Киев: Часть I. М.З. Украины, Украинский научный центр радиационной медицины, 1993.- С. 47.

12.Бузыннмй М.Г., Лось И.П., Зеленский А.В., Ковалюх Н.Н., Скрнпкин В.В./ О возможной корреляции уровней С-14, в растительности с 1-131 в щитовидной железе после аварии на ЧАЭС. // Чернобыль и здоровье людей: Тез. докл. Украинской научн.-практ. конф., Киев, 20-22 апр. 1993 г.- Киев: Часть I. М3 Украины, УНЦРМ, Минчернобыль Украины, 1993. - С. 48-49.

.13.Бузынный М.Г., Цыганков Н.Я./ Использование жшксстно-сщштнлляциоппого счета для измерения радионуклидов осажденных иа металлические подложки. // Чернобыль и здоровье людей: Тез. докл. Украинской научп.-практ. конф., Киев, 20-22 апр. 1993 г.- Киев: Часть I. М3 Украины, УНЦРМ, Минчернобыль Украины, 1993. - С. 50.

14. Зеленский А.В., Бузынный М.Г./ Энергетическая калибровка жидкостио-сцинтилляционного p-спектрометра. // Чернобыль и здоровье люден: Тез. докл. Украинской научн.-практ. конф., Киев, 20-22 апр. 1993 г.- Киев: Часть I. М3 Украины, УНЦРМ, Минчернобыль Украины, 1993. - С. 126.

15. Бузынный М.Г., Зеленский А.В., Ковалюх Н.Н.. Скрнпкин В.В., Санин Е.В. Ретроспективное восстановление уровня аварийного выброса |4С а; атмосферу вследствие аварии на Чернобыльской

АЭС.// Ахтуал. вопр. ретроспективной, текущей и прогнозной дозиметрии облучения в результате Чернобыльской аварии: Матер, науч. конф., Киев, 27-29 окт. 1992 г.- Киев: УНЦРМ, Минчернобыль Украины. 1993.-С. 118-124.

16. М.Г.Бузынный, А.В.Зеленскнн, И.П.Лось. Использование жидкостного a-p-спектрометра для спеетрометрических измерений стронция-90 в воде. // Материалы конференции Чернобыль’92. Зеленый Мыс. Май 1992г. / Доклады 3-го Всесоюзного совещания по итогам ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Радиационный мониторинг. тКч.2. С.361-371.

17. К. Sliiraishi, Y. Maramatsu, Т. Nakajima, М. Yamamoto, I. P. Los, I. Y. Kamarikov and M.G. Buziimy. Radionuclide Content in Environmental Samples as related to the Chernobyl accident. Journal of Radioaisalitical and Nuclear Chemistry,Articles, Vol. 171,№. 2 (1993)319-328.

18. Kunio Sliiraishi, Toshiyuki Nakajima, Yuichi Takaku, Akilo Tsuinura, Shin-ich Yamasaki, Ivan P. Los, Igor Yu. Kamarikov and Michael G.Buzinny, Alexander V.Zelensky. Elemental Analasis of Water

■ Samples Collected in the Former USSR by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. Journal of Radioanalitical and Nuclear Chemistry .Articles, Vol. 173, №. 2. 1993. - pp. 313-321.

19. Бузынный М.Г., Цыганков Н.Я., Зеленский A.B., Сорока С.В., Лебедева Л. И. Измерение плутония-241 в объектах окружающей среды. // Про-блемы рад. медицины: Респ. межвед. сб. - Киев: М3 Украины, НЦРМ УМН Укранны, 1993.- Вып. 5.- С. 48-56.

20. Бузынный М.Г., Зеленский А.В., Лось И.П. Санин Е.В., Мелащенко B.A., Столярчук Т.А./ Мониторинг "Sr в верховье р.Днепр.//Проблемы рад.: Респ. межвед. сб. Киев: М3 Украины, НЦРМ УМН Украины, 1993,- Вып. 5. -С. 60-67.

21. Irradiation doses as a result of the Chernobyl NPP accident and from other sources. I.P.Los, I.A.Likhtarev, V.N.Korzun, V.S.Repin, G.V.Fedosenko, I.Yu.Komarikov, M.G.Buzinny, A. V.Zelensky, TAPavIenko, L.A.Litvinets, D.V.Novak, A.V.Mikhailov // Assessment of the Health and Environmental from Radiation Doses due to Released Radionuclides: International Workshop / Proc.

National Institute of Radiological Sciences, Chiba, 18-20 Jan. 1994. -Chiba, 1994. - pp. 91 - 103.

22. Natural radioactivity: Irradiation doses for Ukrainian population and

Basic directions of Their Decrease. A.V.Goritsky, I.Los',

V. A. Zelensky, T.A.PavIenko, M.G.Buzinny,. T.M.Likhtariova,

O.P.Sidelnikova, K.Shiraishi, M.Doi // Assessment of the Health and Environmental from Radiation Doses due to Released Radionuclides: International Workshop / Proc. National Institute of Radiological Sciences, Chiba, 18-20 Jan. 1994 y. - Chiba, 1994. - pp. 119 - 128.

23. Michael Buzinny, Ivan Los’, Nikolay Tsigankov and Sergej Soroka. Monitoring of 241 Pn in soil of Ukraine. Abstract. LSC-94 - Advances iii Liquid Scintillation Counting. Glasgow. 8-12 August 1994. Book of abstracts, LSC-94/12. 67p.

24. MicliacI Buzinny, Nikolaj Kovaluch, Ilja Likhtarjov, Ivan Los’, Valerij Nesvetajlo. M. F.Pazdur, Emlen Sobotovtch, Vadim Skripkin. CE-09. Ecological chronology of nuclear fuel cycle sites. 15th International Radiocarbon Conference. Glasgow. 15-19 August 1994. Abstract. Book of abstracts. 115 p. .

АНОТАЦП.

Бузыниый М.Г. Мониторинг основных бега-излучающнх радионуклидов в объектах окружающей среды. Диссертация на соисктте ученой степени кандидата технических наук по специальности 11.00. II- охрана окружающей среды, рациональное пспользосашю природных ресурсов, Киевский политехнический инстлтут- Клеп .1994.

Защищается дасерпщионная работа, основные результаты которой опубликованы в 24 работах, которая содержит изложение реализации мониторинга основных (5-излучающнх радионуклидов в объектах окружающей среды на основе жидкостно-сцинтилляционного и Черенковского счета в широком интервале гашения образцов, включая методы 95Sr стронция в режиме реального времетг. p-спектрометрии и стандартизации Черенковского счета. Разработаны впалы для измерений радиоуглерода в малых образцах. Приведены результаты мониторинга основных (З-тлучатедеи 3Н

(вода и осадки, мониторинг АЭС), І4С (ретроспективные оценки выбросов п результате аварии на ЧАЭС), 90Sr (мониторинг воды в р.Днепр) л 241 Ри (почвы Украины). Сделаны выводы о величине загрязнения окружающей среды основными р-излучающими загрязнителями и о необходимости ведения постоянного мониторинга.

Buzinny M.G. Monitoring of main beta-emitting radionuclides in environment. Dissertation to become scientific degree of candidate of technical sciences ijj speciality 11.00.11- environmental protection, rational use of природных ресурсов, Kiev politechnical institute. Юсу.

1994.

Results of 24 paper present realisation of methods for monitoring of main p-emitting radionuclides in the environment based on liquid scintillation and Clierencov counting in wide range of sample quench, including real time mode methods for.90Sr monitoring: standardisation of Cherenkov counting and p-spectrometric method. Vials for radiocarbon milivolume samples are developed. Results of monitoring for main p-emittcrs for Ukraine are presented: 3H (water and precipitation, monitoring of NPP), I4C (retrospective estimation of releases due to Chernobyl accidcnt), soSr (monitoring of Dnieper water) and 241 Pu (soils). Levels of.radioactive contamination of the environment as well as need in future monitoring of main p-emitters are concluded.

Ключові слова:

рідшшо-сциішілллційне та Черенковське лічення, р-спектрометрія, “гасіння” проб, моніторинг, режим реального часу, 3Н, І4С, soSr, *»Pu.

УБЕІЇГЗ, 1994, зам .556, тир .120