Географическая информационная база данных по радиационным проблемам Арктического Севера

Географическая информационная база данных по радиационным проблемам Арктического Севера

C.B. Морозов, В.В. Кошкин

Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН

Аннотация. На основе опубликованных источников и по результатам поиска в Интернет составлена географическая информационная база данных по радиационным проблемам Арктического Севера дая ряда радиационно-опасных объектов и приведены примеры построенных по ней компьютерных карт. Ставится вопрос о перспективности применения географических информационных систем (ГИС) в региональных автоматизированных системах контроля радиационной обстановки и системах поддержки принятия решений на случай возникновения радиационных аварий.

Abstract. A geographic information database of the potential radioactive contamination sources has been designed, it is based on those information sources that are verifiable and publicly available through the media and/or the Internet. A number of computer maps based on the designed database is presented as an example of potentialities of geographic information systems (GIS). GIS would help in visualizing the relationship between nuclear objects and geographic features in the Russian Arctic. GIS also would help to perform such tasks as inventory, registration, government regulation of nuclear objects, and mathematical simulation of situations associated with these objects.

1. Введение

Кольский полуостров превосходит все другие регионы бывшего СССР и стран мира по концентрации имеющихся ядерных установок. Сейчас здесь есть около 180 эксплуатируемых ядерных энергетических установок (ЯЭУ), около 140 списанных реакторов, более 10 мест хранения радиоактивных отходов (РАО). Краснознаменный Северный флот (КСФ) и Мурманское морское пароходство (ММП) в течение последних трех десятилетий затопили в Баренцевом и Карском морях более 2/3 активности всех радиоактивных отходов, захороненных в мировом океане (Baklanov et al., 1996; Матишов и др., 1997).

Потенциальная радиационная угроза со стороны ядерных объектов и продуктов их эксплуатации на Кольском полуострове инициировала международное сотрудничество ученых по изучению этой проблемы и поиску ее решений. В ходе этой работы границы проблемной территории естественным образом расширились и охватывают Северо-Запад РФ и Север Европы с омывающими морями (далее -Регион).

Основными радиационно-опасными объектами (РОО) Региона являются:

• атомные электростанции (АЭС),

• объекты КСФ,

• корабли Атомного ледокольного флота (АЛФ) ММП,

• хранилища РАО и места временного хранения отработанного ядерного топлива (ОЯТ),

• затопленные РАО, ядерные реакторы и корабли с ЯЭУ,

• ядерный полигон на Новой Земле.

Некоторые из этих объектов во многом определяют радиационный риск не только в Регионе, но и во всей Арктике (Baklanov et al., 1996). В настоящее время радиационное загрязнение Кольского полуострова и прилегающих акваторий Северного Ледовитого океана находится на уровне фона. Локальное высокое загрязнение отмечено лишь в районах проведения взрывов, аварийных выбросов или хранения РАО (Baklanov et al., 1996; Матишов и др., 1997; табл. 1, № 11). Поэтому основной опасностью для этого региона является риск радиационного загрязнения от потенциальных аварий на РОО, от имеющихся и будущих РАО и выводимых из эксплуатации ЯЭУ. Для выполнения работ по оценке радиационного риска Региона необходим качественный анализ доступной информации и характеристик РОО. Помочь решению проблемы могут современные методы работы с пространственно распределенными наборами данных, в первую очередь - ГИС. Работы с применением ГИС по анализу реальных и гипотетических ситуаций, возникающих на РОО ведутся не первый год, в том числе и в нашей стране (см., например, табл. 1, № 12). В Кольском научном центре Российской Академии наук и, в частности, в Институте проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН исследуются экологические

Удалено: Удалено: Удалено: Удалено: Удалено: ^Удалено:

165

аспекты радиационной проблематики Кольского полуострова и Региона (Baklanov et al., 1994; Baklanov et al., 1996; Morozov et al., 1998, и другие). Свою задачу мы видим, прежде всего, в следующем:

• используя ГИС, сделать открытые данные по РОО Региона более наглядными и убедительными, а проблему - более внятной;

• расширить доступ заинтересованных лиц к этим данным;

• на основе результатов компьютерного моделирования аварийных ситуаций на РОО и ГИС-анализа радиационного риска территорий выполнить построение соответствующих электронных карт;

• облегчить создание общего языка, интерфейса общения для отечественных и международных заинтересованных инстанций на всех уровнях, с целью продуктивного обсуждения проблемы и поисков средств и способов ее решения.

2. Описание разработки

В настоящее время разработана структура и некоторые предварительные блоки ГИС Региона, соответствующие кругу рассматриваемых вопросов. Основная цель разработки - на основе технологии ГИС создать информационный модуль, чтобы:

• систематизировать и структурировать информацию по РОО Региона;

• анализировать радиационные проблемы в Регионе;

• подготавливать исходные данные для математического моделирования атмосферного переноса радионуклидов и оценки риска в районах расположения ЯЭУ.

Области применения включают:

• Региональные системы радиационного мониторинга.

• Автоматизированные системы (локальные, региональные) поддержки принятия решений в случае возникновения аварии на ядерных объектах.

• Информационная поддержка:

- .рриродоохранных прддприятий и организаций Региона;______________________________

- научно-исследовательских проектов и проектно-изыскательских работ;

- органов государственного надзора и ведомств по чрезвычайным ситуациям.

Таблица 1. Источники информации в Интернете

№ Заголовок URL

1. International Nuclear Safety Centre (INSC) -Argonne Nat. Lab., DOE, US http://www.insc.anl.gov/maps/world.html

2. Catalog of Known and Putative Nuclear Explosions from Unclassified Sources Oklahoma Geological Survey Observatory gopher://wealaka.okgeosurvey1.gov:70/00/nuke.cat/nu ke.cat.under.construction

3. Eugene Miasnikov. Submarine Collision off Murmansk: A Look from Afar http://blue.iris.mipt.ru/lat/subs/collisions/db080693.htm

4. Plesetsk Cosmodrome. Russian Aerospace Guide http://www.mcs.net/~rusaerog/centers/Plesetsk.html

5. 1998-07-07. Satellite launched without problems http://www.bellona.no/e/russia/nfl/news/980707.htm

6. Zwei TU-Satelliten - Vom U-Boot ins All http://www.tu-berlin.de/presse/pi/1998/pi164.htm

7. The Virtual Nuclear Tourist!!! Nuclear Power http://www.cannon.net/~gonyeau/nuclear/finland.htm

Plants Around the World Nuclear Power Plants - Finland

8. Soviet Nuclear Power Plant Designs http://www.insc.anl.gov/sov des/sov des.html

9. Photoalbum of Ignalina Npp http://www.iae.lt/iae/album.html

10. AGSO Query Nuclear Explosions Database http://www.agso.gov.au/information/structure/isd/datab ase/nukexp query.html

11. Дмитрий Литовкин. ПОЛИГОН. Ядерная безопасность. Нац. институт прессы http://www.npi.ru/NEW/nucrep/n6-7/2.htm

12. Институт безопасного развития атомной энергетики http://www.ibrae.ac.ru/

13. Richland Environmental Restoration Project http://www.bhi-erc.com/

14. Greenpeace, Calendar of Nuclear Accidents and Events http://www.greenpeace.org/~comms/nukes/chernob/rep 02.html

-^Удалено: <#>Ц

Удалено: <#>Региональные системы радиационного мониторинга.^

Автоматизированные системы (локальные, региональные) поддержки принятия решений в случае возникновения аварии на ядерных объектах.

Удалено:

166

2.1. Объекты ГИС

База данных ГИС будет включать в себя объекты, сгруппированные в несколько слоев. На первом этапе были выбраны те объекты и в том объеме, которые обеспечены открытыми источниками информации:

• АЭС,

• затопленные корабли с твердыми РАО,

• места затопления ядерных реакторов,

• места проведения ядерных взрывов,

• места инцидентов с АИЛ,

• места запуска космических аппаратов в регионе.

Исходная информация для баз данных была получена из опубликованных источников и по результатам поиска в Интернете (табл. 1).

Чаще всего источники информации представляли собой текстовые документы (данные по ядерным взрывам, по АЭС и их блокам), редко - таблицы. Потребовалась значительная работа по форматированию, формализации, структурированию исходной информации и программированию на языке dBASEIII для перевода ее в формат .dbf. Затем данные из формата .dbf экспортировались в форматы .xls .mdb и ARC/INFO. Поскольку для создания ГИС отбирались только сведения, содержащие географические координаты объектов или событий, итоговые таблицы базы данных значительно сокращались. Так, из 2034 записей о ядерных взрывах, построенных по данным "Catalog Of Known And Putative Nuclear Explosions From Unclassified Sources. Oklahoma Geological Survey Observatory", в базу данных включены 1098 записей, содержащих географические координаты.

В работе по конструированию ГИС использовались следующие продукты фирмы ESRI:

• ГИС ARC/INFO 7.0.2. - для создания слоев карты (со встроенной картой мира в проекции Робинсона в качестве картографической основы);

• язык AML - для разработки интерфейса к ГИС-базе данных;

• ArcExplorer 1.1 - для презентаций карт на персональном компьютере;

• Arc View 3.1 - для анализа и презентаций карт на ПК (со встроенной картой мира в формате шейп-файлов).

•_____________________________________________________________________

Таблица 2. Радиационно-опасные объекты, включенные в карту

Класс объектов

Атомные электростанции 12 название, широта и долгота, страна, регион, местонахождение

Блоки атомных электростанций 21 страна, широта и долгота, название АЭС, название блока, тип, модель, выходная мощность, состояние, дата физ.пуска, дата коммерческого пуска, дата закрытия

Инциденты на АЭС 41 страна, название АЭС, широта и долгота, дата, описание инцидента

Места проведения ядерных взрывов 1097 дата и время, страна, полигон, участок полигона, тип, магнитуда/мощность, широта и долгота, назначение, тип устройства, тип горной породы

Затопленные корабли с твердыми РАО 12 название корабля, время и место затопления

Затопленные ядерные реакторы 7 широта и долгота затопления, название места затопления

Инциденты с АПЛ 2 широта и долгота, дата и время, объекты, источник информации

Места запуска косм. аппаратов

Ниже приводятся краткие описания выбранных объектов и фрагменты сделанных для них в ARC/INFO карт.

Удалено: Информационная поддержка:^ <#>природоохранных предприятий и организаций Региона;^

<#>научно-исследовательских проектов и проектно-изыскательских работу <#>органов государственного надзора и ведомств по чрезвычайным ситуациям.^

Удалено:•

Удалено:•

Удалено:•

Удалено: •

Удалено: •

Удалено: •

Удалено: <#>АгсЕхр1огег 1.1 - для презентаций карт на персональном компьютере;^ АгсУ1еш 3.1 - для анализа и презентаций карт на ПК (со встроенной картой мира в формате шейп-файлов).

Удалено:-

167

2.1.1. Реакторы атомных электростанций

В базу ГИС по энергоблокам АЭС включены данные по 21 блоку 12 станций, включая Билибинскую АЭС и Норильский экспериментальный реактор (последние два объекта на картах не показаны, по причине удаленности от Региона). Рис. 1 показывает размещение АЭС и схемы реакторов некоторых из них, рис. 2 - мощности АЭС. Потенциальная опасность энергоблоков АЭС повышается с увеличением сроков их эксплуатации. Ряд блоков советской и шведской постройки подошли к достижению предельных сроков эксплуатации или вырабатывают их (имеется карта возрастов АЭС)На рис. 3 приведены инциденты на АЭС, отмеченные в Greenpeace Calendar.

туу №t - Э ТОО

Ijülin - ifi-Lie

Рис. 1. Места размещения и названия АЭС Региона. Схемы некоторых типов реакторов.

Рис. 2. Мощности АЭС Региона.

Рис.3. Инциденты на АЭС, отмеченные в Greenpeace Calendar.

2.1.2. Места проведения ядерных взрывов

Среди многих просмотренных источников по ядерным взрывам два имели, в числе прочих атрибутов взрывов, географические координаты (табл. 1, № 2, 10). В первом из них полнее сделана количественная раскладка взрывов по назначениям. Он и был выбран для создания базы данных по ядерным взрывам в качестве основного, как уникальный по числу записей с координатами, общему спектру атрибутов и подробности их легенды. Его текстовая таблица была переведена в dbf-файл. Затем записи, содержащие координаты событий, использовались для создания слоя ARC/INFO. Достоверность сведений в источнике не может быть безукоризненной, о чем авторами сделана специальная оговорка. На рис. 4 приводится информация по всей базе данных, а также для наиболее известных ядерных полигонов. Есть карта по ядерным взрывам гражданского назначения на Севере Европейской части России. На рис. 5 показаны карта и фрагменты базы данных по испытаниям на архипелаге Новая Земля.

Удалено: Удалено:

168

Рис. 4. Места проведения ядерных взрывов на карте мира и на схемах полигонов (сверху-слева, по часовой стрелке): Невада (США), Лоп-Нор (КНР), Казахстанский (СССР) и Муруроа (Франция). _Страны - организаторы взрывов._

1»,

' > >> •"

Л тии'в « « » " II/»/] и* /П'

! Цг

1*73

--

Рис. 5. Места и годы проведения ядерных взрывов на архипелаге Новая Земля. Структура и фрагменты базы данных. Эксперименты по научному моделированию на полигоне Новая Земля (Табл. 1, 11).

2.1.3. Места затопления ядерных реакторов и кораблей с твердыми РАО в районе архипелага Новая Земля

На рис. 6 показаны места затопления кораблей с ТРО на архипелаге Новая Земля и фрагмент базы данных по затопленным кораблям с ТРО. Имеется карта мест затопления корабельных реакторов на архипелаге Новая Земля.

2.1.4. АПЛ в Арктике

Поскольку места базирования АПЛ относятся к специальным вопросам, мы не ставили целью включать их в тематику данной публикации. Инциденты с АПЛ, а также примеры нештатного применения АПЛ, активное внимание прессы и достаточно

| Удалено: 1

Рис. 6. Места затопления кораблей с твердыми РАО на архипелаге Новая Земля. Фрагмент БД.

происходящие на флотах разных стран, привлекают освещаются в Интернете. Но сообщения о них крайне редко содержат географические координаты

169

Три таких события с участием АПЛ обратили иа себя наше внимание и были включены в набор слоев карты по состоянию радиационных объектов. Первое - гибель подводной лодки "Комсомолец" (Baklanov, Bergman, 1998). Второе - столкновение американской АПЛ с российской АПЛ в районе Кольского залива 11 февраля 1992 г. (таблица 1, № 3). Столкновение двух АПЛ флотов различных стран вблизи ареала, насыщенного радиационно-опасными объектами, и потенциальные последствия подобного события очередной раз подчеркивают важность радиационной проблемы Заполярья. Третье событие -запуск российской боевой ракетой с борта АПЛ в подводном состоянии германского искусственного спутника Земли (таблица 1, № 5-6). Технически этот запуск не имел прецедентов в истории космонавтики и парадоксален как по форме технического решения задачи, так и по составу его участников (рис. 7).

3. Заключение

Предварительная версия разрабатываемой ГИС конструируется пока как локальный информационно-справочный модуль по радиационно-опасным объектам. Более перспективным является применение ГИС в региональных автоматизированных системах контроля радиационной обстановки и системах поддержки принятия решений на случай возникновения радиационных аварий. ИПЭС использует в настоящее время отдельные приложения ГИС-технологии в рамках работ по созданию локальной Автоматизированной системы контроля радиационной обстановки (АСКРО) Кольской АЭС.

ГИС все более активно используются доя анализа радиационного риска региона. Это связано с тем, что используемые модели должны учитывать большие массивы важных пространственно-распределенных параметров. Слияние математического моделирования с ГИС требует либо создания стандартного интерфейса мевду моделями и ГИС, либо разработки математических моделей в рамках ГИС-технологии. Реализованная в ARC/INFO (начиная с I версии 7.1.2) Открытая среда разработки приложений (ОЭЕ)_позволяет объединят^ функциональные возможности _ - -[ Удалено:, ARC/INFO и других прикладных программ через специально создаваемые интерфейсы с использованием стандартных сред программирования. ODE позволила включить множество проблемных программ в пространство ГИС-технологий.

В семействе продуктов ESRI есть также и другие модули, необходимые для рассматриваемого класса задач. К ним относятся серверы пространственных данных, картографические серверы Интранет/Интернет, модуль для встраивания карт и функций ГИС в собственные приложения, модули для моделирования природной среды.

Пример применения ГИС-технологий в работе с РАО можно найти на сайте Richland Environmental Restoration Project (http://www.bhi-erc.com), а также в многочисленных ссылках сайта www.esri.com, в том числе в трудах ежегодных конференций ESRI. Применение ГИС поможет успешно приступить к решению задач инвентаризации, учета, и контроля за состоянием радиационно-опасных объектов и самой территории Региона, а также математического моделирования связанных с ними ситуаций.

Авторы выражают благодарность руководству и специалистам СП ООО ДАТА+ (Москва) за I техническую поддержку и консультации.

I Литература

I Baklanov A., Mahura A. Morozov S. The simulation of radioactive pollution of the environment after an hypothetical

accident at the Kola Nuclear Power Plant. J. Environ. Radioactivity, v. 25, p.65-84, 1994. I Baklanov A., Bergman R. and Segerstahl B Radioactive sources in the Kola region: Actual and potential radiological consequences for man. International Institutefor Appl. Systems Analysis, Laxenburg, Austria, p.255, 1996. Baklanov A. and Bergman R. Radioactive sources of main concern in the Kola region. Swedish Council for Planning and I Coordination of Research (FRN), Defence Research Establishment (FOA), Sweden, p.78, 1998.

Морозов C.B., Федоренко Ю.В., Андрушечко C.A., Попружко Л.А. Метод расчета вероятности превышения уровня радиоактивного загрязнения в локальном масштабе дая возможных аварий на ядерных объектах. 6-й

|¡[R}| 1 il 1 ñvwtftwï«3l«a F№wy 1 I*. % m 1 / i f | â pdH

Рис. 7. Место гибели АПЛ "Комсомолец". Место столкновения американской АПЛ и российской АПЛ. Российские места запуска ИСЗ в Регионе.

Удалено:, Удалено:,

Удалено: Удалено:

170

Междунар. симпозиум "Урал атомный. Урал индустриальный", 22-24 сентября 1998 г. Екатеринбург, с,40-43, 1998.

Матишов Г.Г., Матишов Д.Г., Намятов А.А., Зуев А.Н., Кириллова Е.Э. Радионуклиды и океанографические условия их накопления в Кольском и Мотовском заливах (Баренцево море): Препринт. Мурманск, ООО

Удалено:

Удалено: .

"МИП-999", 32 е., 1997. | Удалено:

171