Методы применения донного гамма-спектрометра

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - М.: Гидроме-теоиздат, 1984.

2. Чайковская Э.Л., Высоцкий В.Л., Гичев Д. В. Закономерности формирования радиационной обстановки на территории Приморского края // Атомная энергия. 2001.

3.Высоцкий В.Л., Алексеенко С.А., Борисов А.В. и др. Оценка состояния радиоэкологической обстановки в пунктах базирования и обеспечения кораблей с АЭУ ТОФ в Приморском крае и на Камчатке: Приложение I НИР “Мониторинг”. -Владивосток, в/ч 90720. 1996.

4.Borisov A.V., Mironenko M.V. Rradioecological monitoring of sea water areas and coastal territories // Сб. науч.-техн. ст. - Владивосток, в/ч 90720. 2003.

5. Высоцкий В.Л., Борисов А. В., Салко Д.А. и др. Влияние выгрузки отработавшего аварийного ядерного топлива с ПМ-80 на радиоэкологическую обстановку в пункте временного базирования б. Конюшкова. - Владивосток, ТОФ, 2000.

6. Высоцкий В.Л., Борисов А.В., Максимов А.А. и др. Атлас радиоэкологической обстановки на судоремонтном заводе в бухте Чажма, прилегающих территориях и морских акваториях: НИР “Мониторинг”. - Владивосток, в/ч 90720.1999.

А.В. Борисов, Д.А. Салко МЕТОДЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДОННОГО ГАММА-СПЕКТРОМЕТРА

Повышение эффективности систем обеспечения радиоэкологической безопасности требует постоянного и всестороннего анализа ее состояния. В настоящее время при анализе донных радиоактивных загрязнений широкое применение находит метод сцинтилляционной спектрометрии. Этот метод позволяет определить энергию ядерного излучения, периоды полураспада измеряемых изотопов и их активность.

Измерение загрязнения морского дна искусственными радиоизотопами ведется с помощью отбора проб донных отложений (дночерпания) и последующего измерения содержания изотопов в этих пробах. Но в прибрежных районах, из-за различного вида грунта не всегда удается произвести отбор проб с помощью дночер-пателя или трубки ГОИН. Также одним из существенных недостатков данного метода является отсутствие оперативности получаемой информации и низкая производительность, что существенно влияет на работу в экспедиционных условиях и не позволяет эффективно проводить систематический контроль на больших площадях. Для решения этой проблемы разработан погружной (донный) гамма-спектрометр.

Созданный комплекс позволяет производить измерения с борта экспедиционного судна непосредственно опуская на дно детектор гамма-излучения. Это позволяет избежать операций по отбору, транспортировке, хранению и обработке проб. Кроме того, становится возможен оперативный радионуклидный анализ в местах, где невозможно отбирать пробы донных отложений (выход скальных пород, каменистый грунт, бетонные покрытия, наличие густых водорослей).

Метод сцинтилляционной гамма-спектрометрии, с одной стороны, обладает сравнительно высоким энергетическим разрешением сцинтилляционных гамма-спектрометров (около 10 % по линии 0,662 Мэв для кристалла NaI(TL) размером

40^40 мм) и их высокой чувствительностью (около 110-8кюри в источнике), а с другой - природой гамма-излучения, которое является многоэнергетическим, в результате чего достаточно надежно могут быть определены энергия гамма -квантов и активность измеряемых изотопов [1].

Погружной (донный) гамма-спектрометр состоит из сцинтилляционного детектора №1(ТЬ) 0 63x63 мм со встроенной системой преобразования и передачи спектрометрического сигнала, находящегося в герметичном, водонепроницаемом контейнере. Сцинтилляции, возникшие в кристалле, регистрируются фотоэлектронным умножителем типа ФЭУ-82, усиливаются и по одножильному кабель-тросу длиной до 1000 м типа КБТ-6 через вьюшку поступают на вход анализатора импульсов АИ-1024-95М. Сцинтилляционный детектор защищен 20 мм цилиндрическим, свинцовым экраном от воздействия рассеянного гамма-излучения и выдерживает гамма-кванты, которые испускают придонные слои воды при проведении измерений. Для устойчивой работы прибора на различных типах грунта разработана и создана опорная станина, которая предохраняет сам контейнер от нежелательных ударов о грунт и обеспечивает вертикальную постановку на дно.

Конструктивной особенностью вьюшки является наличие двух параллельных выходов кабель-троса. По одному выходу амплитудные импульсы поступают непосредственно на согласующее устройство, по другому - через токосъемное устройство. Данная особенность позволяет при постановке (перестановке в другую точку измерения) не снимать напряжение с фотоэлектронного умножителя, подаваемое блоком питания, и избежать переходных процессов, связанных с включением и выключением аппаратуры. Сопряжение анализатора импульсов АИ-1024-95М с ПЭВМ 1ВМ РС позволяет управлять режимами спектрометрических измерений и проводить обработку результатов в реальном режиме.

Данный комплекс позволяет получать информацию о техногенном загрязнении с порогом обнаружения 2 - 5 Бк/кг в течении 15 - 30 минут, что способствует организации управляемых исследований в реальном масштабе времени с борта корабля. Погружной (донный) гамма-спектрометр обеспечивает эффективную работу на глубинах до 250 метров. Диапазон регистрации энергии гамма-квантов составляет (0,05 - 3,0) МэВ с энергетическим разрешение по линии 661 КэВ (137Сб) - 8 %. Временная нестабильность положения фотопика 137Сб - 1 % за 8 часов измерений. Число каналов - 4096.

Метод донной гамма-спектрометрии впервые нашел полноценное применение при изучении пространственного распространения техногенных радионуклидов на морских акваториях пунктов базирования кораблей с АЭУ. Ранее он не был внедрен в связи с тем, что не проводилось картографирование радиационных полей при поиске источников радиоактивного загрязнения, а также с отсутствием измерительных средств [2].

В качестве примера использования донного гамма-спектрометра можно привести работу по изучению распределения радиоактивного загрязнения донных отложений в Уссурийском заливе, на месте выхода берегового радиоактивного следа, образовавшегося после аварии в б. Чажма. Для выполнения поставленной задачи был привлечен катер радиационной и химической разведки (КРХ-579), на борту которого и был размещен донный гамма-спектрометр с измерительной аппаратурой. Постановка датчика донного гамма-спектрометра на дно Уссурийского залива производилась с кормы катера, после постановки его на якорь (рис. 1).

Рис. 1. Схема точек постановки донного гамма-спектрометра в Уссурийском

заливе

Глубины постановки прибора в районе измерений (м. Голый - м. Полосатик) составляли 20 - 50 м. Обработка осуществлялась на борту катера в реальном масштабе времени. Время набора спектров составляло 30 минут, что обеспечило сопоставимость результатов измерений и пороговой чувствительности обнаружения радионуклидов в спектральном режиме на уровне 18 Бк/кг. Всего было выполнено 48 измерений. Начальная точка измерений была соотнесена с выходом радиоактивного следа на побережье, что позволило получить информацию, причинно связанную с ядерной аварией в б. Чажма. Анализ гамма-спектров показал, что донные отложения в районе м. Голый - м. Полосатик определяются элементами уран-ториевых семейств, природным 40К и искусственным радионуклидом 60Со. Концентрация 60Со в донных отложениях соответствует 20 - 370 Бк/кг ((5 - 100) - 10-10 Ки/кг).

Наиболее удобной формой представления информации для исследования радиоактивных загрязнений являются картограммы. Используя методику картографирования радиационных полей, появилась возможность определить не только радионуклидный состав и интенсивность излучения радиоактивного загрязнения донных отложений, но и определить пространственные границы их распространения [3].

Для этого была произведена обработка (интерполяция) полученных результатов и построены карты с топографическим изображением изолиний распределения искусственного радионуклида 60Со (рис. 2).

Рис. 2. Топографическое изображение уровней гамма-поля донных отложений в Уссурийском заливе

Анализ полученных результатов показал, что интенсивность радиоактивного загрязнения донных отложений уменьшается по мере удаления от береговой черты, сохраняя генеральное направление. Дальнейшее распространение радиоактивной примеси на расстояние 1,5 - 2,0 км от берега происходит по трем направлениям: на северо-запад, по направлению развития берегового радиоактивного следа; северном, вдоль побережья Уссурийского залива, и юго-западном. Подобная картина загрязнения донных отложений могла сформироваться только в результате длительного воздействия приливо-отливных и ветровых течений на поверхностный слой грунта в условиях мелководья.

Следует отметить, что на расстоянии 3 - 5 км от входа радиоактивного следа в Уссурийский залив загрязнение донных отложений, характеризующихся 60Со, имеют дозы гамма-излучения мощностью < 20 мкР/ч, что составляет < 10 - 20 % от уровня природного гамма-фона.

Картирование радиационных полей позволяет указать не только места расположения радиоактивного загрязнения, но и определить вероятные пути перемещения техногенных радионуклидов в объектах окружающей среды. Проведенные исследования показали, что концентрация техногенных радионуклидов в Уссурийском заливе не превышает 0,01 - 0,1 ПДК [4].

Применение погружного (донного) гамма-спектрометра впервые позволило подойти к комплексному решению задач радиоэкологического мониторинга. Появилась возможность оперативного поиска, обнаружения и определения содержания техногенных и природных радионуклидов в донных отложениях прибрежных акваторий. Разработанная методология оценки радиоэкологической обстановки, на основе картографирования радиационных полей с указанием мест расположения источников радиоактивного загрязнения, выделением внешних границ распространения техногенных радионуклидов в объектах окружающей среды, повышает эффективность проведения радиоэкологического мониторинга.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. МедведевМ.Н. Сцинтилляционные детекторы. - М.: Атомиздат, 1977.

2. Высоцкий В.Л. Техническое задание на НИР «Исследование возможности и путей построения автоматизированного спектрометрического комплекса для приёма и обработки информации, поступающей с детекторов гамма-излучения.» -Владивосток, в/ч 90720, 1984.

3. Высоцкий В.Л., Борисов А.В. и др. Оценка состояния радиоэкологической обстановки в пунктах базирования и обеспечения кораблей с АЭУ ТОФ в Приморском крае: Приложение II НИР “Мониторинг”. - Владивосток, в/ч 90720, 1997.

4. Чайковская Э.Л., Высоцкий В.Л. и др. Радиационная обстановка на территории Дальневосточного региона в 1997 году: Отчет ПУГМС. - Владивосток, 1998.

А.Н. Долгов, А.В. Ходотов

ПРИНЦИПЫ И КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕНАЖЕРА ГИДРОЛОКАТОРА БОКОВОГО ОБЗОРА

Тренажер гидролокатора бокового обзора (ГБО) предполагается использовать для обучения в береговых условиях операторов-гидроакустиков работе с трактами ГБО панорамного эхолота-видеоплоттера ПЭВ-К (1).

Основным назначением эхолота-видеоплоттера ПЭВ-К является поиск и регистрация промысловых рыбных объектов на мелководье. Кроме того, он может также использоваться для поиска и регистрации на мелководье других подводных объектов как искусственного, так и естественного происхождения.

Таким образом, для имитации в тренажере подводной обстановки целесообразно ограничиться промысловыми районами с глубинами, не превышающими 15 м. Для этой цели можно воспользоваться картографическими данными акватории Азовского моря, выбрав на ней ряд ограниченных участков с различными значениями средней глубины. Размещая на этих участках искусственным способом модели промысловых рыбных объектов и модели находящихся на дне неподвижных объектов, а также задавая тип грунта, можно формировать искусственные полигоны с произвольно изменяемыми наборами подводных объектов.

Размер полигона можно выбрать из следующих предпосылок: гидроакустические съемки с помощью ГБО обычно производят на прямых галсах, максимальная рекомендуемая для ПЭВ-К скорость судна - 6 уз (для избежания пропусков целей), предполагаемая продолжительность тренировочного упражнения - 1 час. Протяженность галсов выбирается обычно равной целому числу миль. Для шести галсов по 1 миле или трех галсов по 2 мили можно считать достаточным полигон в виде квадрата 2 х 2 морские мили.