Ανάπτυξη τεχνολογίας για ραδιολογικό χαρακτηρισμό καταλοίπων με εμπλουτισμό σε φυσικά ραδιονουκλίδια (NORM waste) που προέρχονται από βιομηχανίες πετρελαίου
Authors: Ντάλλα Ελένη 
Published: May 2024

Σκοπός της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι η ανάπτυξη μίας επιτόπιας (in-situ), μη καταστροφικής (non-destructive), γρήγορης, ευαίσθητης και οικονομικά αποδοτικής (cost-effective) μεθόδου για το ραδιολογικό χαρακτηρισμό χρησιμοποιημένου γεωτρητικού πολφού με βάση το πετρέλαιο (Oil Based Mud – OBM). Η μέθοδος αναπτύχθηκε κυρίως για να χρησιμοποιηθεί στο ραδιολογικό χαρακτηρισμό της ποσότητας χρησιμοποιημένου ΟΒΜ που υπάρχει στην Ελλάδα ως προερχόμενο κατάλοιπο από τη βιομηχανία πετρελαίου. Η ανάπτυξη της μεθόδου στο πεδίο βασίστηκε στο συνδυασμό της υπολογιστικής μεθόδου Monte Carlo (MCNP-X) και της γάμμα φασματοσκοπίας με τον ανιχνευτή σπινθηρισμού 1.5x1.5 in. LaBr3(Ce), για γεωμετρίες πηγής τρεις διαφορετικές συσκευασίες ΟΒΜ που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιομηχανία: μεταλλικό βαρέλι, Flexible Intermediate Bulk Container – FIBC, Intermediate Bulk Container – IBC, γνωστής ραδιενέργειας και πυκνότητας. Η ανάπτυξη της μεθόδου έγινε με βάση την ομοιογενή κατανομή την πυκνότητας ΟΒΜ και της συγκέντρωσης των NORM ραδιονουκλιδίων της. Συμπληρωματικά, η μέθοδος αναπτύχθηκε με τις εξής προβλέψεις: εφαρμογή σε ένα εύρος πυκνοτήτων ΟΒΜ και εφαρμογή σε κατάλοιπα TENORM από τη βιομηχανία πετρελαίου υψηλών επιπέδων ραδιενέργειας (λάσπη, scales), που κυμαίνονται έως και 15 kBq/g. Στα πλαίσια αυτά, αφού πραγματοποιήθηκε η πειραματική βαθμονόμηση (ενεργειακής και διακριτικής ικανότητας) του σπινθηριστή LaBr3(Ce) στο εργαστήριο, καθώς κι η εκτίμηση του ενεργού όγκου του κρυστάλλου του, με χρήση πρότυπων πηγών βαθμονόμησης και του κώδικα MCNP-X, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο ΕΚΕΦΕ «ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ» η πειραματική διάταξη γάμμα φασματοσκοπίας για μετρήσεις στο πεδίο. Στην υπολογιστική ανάπτυξη της μεθόδου με χρήση του κώδικα MCNP-X συμπεριλήφθηκαν οι υπολογιστικές καμπύλες απόδοσης φωτοκορυφής για ΟΒΜ πυκνότητας 1.0 g/cm3, οι επιδράσεις του κατευθυντήρα και της διαφορετικής πυκνότητας ΟΒΜ στην απόδοση του ανιχνευτή και ο έλεγχος του φαινομένου της πραγματικής σύμπτωσης στις χρησιμοποιούμενες διατάξεις μέτρησης. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις γάμμα φασματοσκοπίας στο πεδίο, όπου, εκτός από την πειραματική επαλήθευση των μοντέλων του MCNP-X που αναπτύχθηκαν, υπολογίστηκαν οι τιμές της ελάχιστης ανιχνεύσιμης ραδιενέργειας (Minimum Detectable Activity – MDA) για όλα τα ραδιονουκλίδια που χρησιμοποιήθηκαν καθώς και οι παράγοντες διόρθωσης για το 226Ra, για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσής του από τα θυγατρικά του ραδονίου.Κατά την εφαρμογή της μη καταστροφικής μεθόδου ραδιολογικού χαρακτηρισμού το πεδίο, αρχικά, διαχωρίζονται πολύ γρήγορα οι συσκευασίες ΟΒΜ που είναι υποψήφιες για αποδέσμευση από αυτές που δεν μπορούν να αποδεσμευτούν, με μία μέτρηση του ρυθμού δόσης στην επιφάνεια της συσκευασίας. Στη συνέχεια, στις υποψήφιες για αποδέσμευση συσκευασίες, με πολύ γρήγορες φασματοσκοπικές μετρήσεις, αποφασίζεται αν μπορούν να αποδεσμευτούν. Σε περίπτωση που μία συσκευασία δεν μπορεί να αποδεσμευτεί, ακολουθεί μία γάμμα φασματοσκοπική μέτρηση 15 λεπτών για έναν πλήρη ραδιολογικό χαρακτηρισμό. Η χρησιμοποιημένη ομογενοποιημένη ποσότητα ΟΒΜ που μπορεί να χαρακτηριστεί ραδιολογικά κατά τη διαδικασία αυτή κυμαίνεται από 0.25 m3 (στο μεταλλικό βαρέλι), μέχρι 1 m3 (στα FIBC, IBC). Η χρήση ενός μικρού ανιχνευτή σπινθηρισμού LaBr3(Ce) 1.5x1.5 in., ο οποίος έχει σχετικά χαμηλό κόστος, χωρίς την ανάγκη να ληφθούν δείγματα καθιστά αυτή τη μέθοδο οικονομικά αποδοτική και ευέλικτη στην εφαρμογή της. Σημαντικά πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι, ότι μπορεί να εφαρμοστεί ανεξάρτητα από τον χρόνο παραγωγής της χρησιμοποιημένης ποσότητας ΟΒΜ, καθώς και σε κατάλοιπα TENORM της βιομηχανίας πετρελαίου που έχουν υψηλά επίπεδα ραδιενέργειας (λάσπη, scales).