Способ определения кумулятивного выброса радиоактивных аэрозолей в атмосферу и его распространения от атомных электростанций

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУМУЛЯТИВНОГО ВЫБРОСА РАДИОАКТИВНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРУ И ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОТ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ , включающий измерения радиоактивного загрязнения в почве в различных пунктах на разном расстоянии от АЭС, отличающийся тем, что, с целью улучшения контроля за загрязнением окружающей среды путем повышения чувствительности и точности определения величин выброса, возникшего в результате работы АЭС, измеряют велич1{ыу . запаса радиоактивных веществ в верхнем слое почвы такой толщины, которая равна глубине проникновения основного количества радиоактивного вещества, выброшенного АЭС за период времени между обследованиями, затем измеряют вертикальное распределение фонового (глобального) загрязнения в почве ниже упомянутого верхнего слоя и по этому распределению находят составляющую запаса фонового (глобального) загрязнения в -верхнем cjioe почвы в каждом конкретном месте обследования, после чего, вычитал ее из измеренного содержания загрязнения в верхнем слое почвы, получают величину загрязнения , образованного в результате работы АЭС за период времени между обследованиями , по полученным значениям определяют дальность распространения и величину выб, роса радиоактивных аэрозолей в атмосферу для различных направлений от АЭС.

СОКИ СОВЕТСНИХ

Ц ЯО

РЕСПУБЛИН

„Я0„„1057916

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ-К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) 3451579/18 — 25 (с2) 11.06.82 (46) 23.11.84. Бюл. У 43 (72) А. Н. Силантьев и И. Г. Шкуратова (71) Институт экспериментальной метеороло(53) 621.039.584 (088.8) (56) 1. Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных электростанций.

СПАЭС-79. М., Энергоиздат, 1981, с. 38.

: 2. Коган Р. М., Назаров И. М., Фридман Ш. Д. Основы гамма-спектрометрии природных сред. Изд. 2-е, М., Атомиздат, 1976, с. 368 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУМУЛЯ—

ТИВНОГО ВЫБРОСА РАДИОАКТИВНЫХ

АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРУ И ЕГО РАСПРО—

СТРАНЕНИЯ ОТ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, включающий измерения радиоактивного загрязнения в почве в различных пунктах на разном расстоянии от АЭС, о т л и ч а юЩ и и с я тем, что> с целью улучшения контроля за загрязнением окружающей среды путем повышения чувствительности и точности определения величин выброса, возникшего в результате работы АЭС, измеряют величину запаса радиоактивных веществ в верхнем слое почвы такой толщины, которая равна глубине проникновения основного количества радиоактивного вещества, выброшенного АЭС за период времени между обследованиями, затем измеряют вертикальное распределение фонового (глобального) загрязнения в почве ниже упомянутого верхнего слоя и по этому распределению находят составляющую запаса фонового (глобального) загрязнения в верхнем слое почвы в каждом конкретном месте обследования, после чего, вычитая ее из измеренного содержания загрязнения в верхнем слое почвы, получают величину загрязнения, образованного в результате работы

АЭС за период времени между обследованиями, по полученным значениям онределяют дальность распространения и величину выб роса радиоактивных аэрозолей в атмосферу для различных направлений от АЭС.

Наиболее близким техническим решением

40 является способ, включающий измерения величины кумулятивного выброса путем измерения радиоактивного загрязнения почвенного покрова, проводимого с самолета или вертолета (2). В этом случае самолет, проле45 тая над обследуемым районом, проводит измерение гамма- излучения, испускаемого поверхностью почвы, Проведя такие измерения над всей загрязненной территорией, можно оценить количество цезия — 137 или другого гамма — излучаюшего изотопа, находящегося на поверхности почвы.

Измерения содержания загрязняющего вещества в почве с помощью самолета позволяют оценить величину кумулятивного выброса потому, что при распространении от источника загрязнения радиоактивные нелетучие аэрозоли захватываются .частицами пы. ли или влаги, которые вымываются из ат1 105791

Изобретение относится к технике контроля за загрязнением природных сред и может быть использовано при контроле за радиоактивными выбросами от атомных электростанций (АЭС). Такой контроль является одним иэ важных аспектов исключения вредного влияния атомных электростанций на окружающую среду, Известен способ измерения величины активности радиоактивных веществ в выбрасываемом из трубы АЭС газе (1), заключающийся в том, что непрерывно проводится контроль за суммарной активностью выбрасываемого в атмосферу воздуха и периодический контроль за радионуклидным со15 ставом. Недостатком этого способа является то, что при измерении суммарной активности фактически проводятся измерения величины активности радиоактивных благородных газов, которая на несколько порядков

20 выше активности аэроэольной компоненты, Величина активности аэрозольной компоненты измеряется периодически и возможны ошибки в определении кумулятивного выброса как за счет накопления ошибок разовых измерений, так и за счет впияния неконтролируемых изменений скорости выбрасываемых газов, Радиоактивные аэрозоли могут попасть в атмосферу также, минуя вентиляционную систему АЭС. Кроме того, рассматриваемый способ не позволяет определять направле п е распространения выброса, так как направление ветра изменяется и сопоставить интегральную величину выброса с выбранным направлением ветра представляет большие трудности. Рассматриваемый метод 35 также не позволяет оценить дальность распространения аэрозольной компоненты выброса. мосферы осадками или оседают на поверхность точвы. Поэтому в конечном счете все выброшенное радиоактивное вещество (кроме инертных благородных газов) окажется на поверхности почвы.

Недостатком самолетного способа определения содержания радиоактивного загрязнения на поверхности почвы является то, что точность определения величины содержания загрязнения в почве невелика. Вариация величины запаса цезия — 137, выпавшего на поверхность почвы в результате глобальных радиоактивных выпадений, составляет около

30%, т е. около 0 8 кБк/м при величине запаса в 2,6 кБк/м (2). Таким образом, этот метод позволяет надежно определить только такое загрязнение поверхности почвы цеэием — 137, образованное в результате работы АЭС, которое превышает удвоенную величину вариации, т.е. 1,6 кБк/м . Пэи нормальной работе АЭС мощностью 6000 МВт за 1 год может быть выброшено в атмосферу до 40 ГБк цезия — 1 37, что приведет к загрязнению почвы цезием — 137 в районе

АЭС примерно в 0,1 кБк/м, что значительно меньше возможной вариации содержания в почве фонового (глобального) цезия — 137.

Цель изобретения — улучшение контроля эа загрязнением окружающей среды эа счет повышения чувствительности и точности определения величины выброса, возникшего в результате работы АЭС.

11ель достигается тем, что в способе определения кумулятивного выброса радиоактивных аэрсзолей в атмосферу и егс распространения от АЭС, включающем измерения радиоак тивного загрязнения в почве в различных пунктах на разном расстоянии от АЭС, измеряют величину запаса радиоактивных веществ в верхнем слое почвы такой тотпцины, которая равна глубине проникновения основного количества радиоактивного вещества, выброшенного АЭС за период времени между обследованиями, затем измеряют вертикальное распределение фонового (глобального) загрязнения в почве ниже упомянутого верхнего слоя и по этому рас. пределению находят составляюгцую запаса фонового (глобального) загрязнения в верхнем слое почвы в каждом конкретном месте обследования, после чего вычитая ее из измеренного содержания загрязнения в верхнем слое почвы, получают величину загрязнения, образованного в результате работы АЗС за период времени между обследованиями, по полученным .значениям определяют дальность распространения и величину выброса радиоактивных аэрозолей в атмосферу для различных направлений от АЭС.

3 10579

Преимуществом предлагаемого способа является то, что ка точность определения не влияет вариация запаса цезия — 137 или другого изотопа в различных точках., В предлагаемом способе величина фонового (глобального) загрязнения в верхнем слое почвы определяется по глубинному распределению этого загрязнения в почве, что позволяет исключить влияние вариации величины запаса фонового загрязнения.

Определение кумулятивного выброса ради. оактивксго загрязнения в районе АЭС проводится следующим образом.

Сначала выбирают "представительные" участки обследования, к которым следует относить горизонтальные участки с наклоном поверхности менее 5 . Такие целинные участки должны быть расположены так, чтобы рядом с ними ке было возвышенностей, с которы. . дождевые или паводковые

20 воды могли приносить почву. Участки выбираются на различных расстояниях от АЭС и в различных от нее направлениях. Так как загрязнение, образованное в результате работы АЭС, носит пятнистый характер, то

25 количество измерений в каждой из рассматриваемых зок в районе АЭС (соответствующих определенному направлению и расстоянию до АЭС) должно быть достаточно велико (от 10 до 30). В каждом из выбранных участков проводится послойное определение содержания загрязняющего вещества в почве. Для того чтобы можно было кадежно определить количество загрязняющего вещества, образованного в результате работы

АЭС, ка фоне глобального, толщина верх- 35 него слоя почвы должка быть такой, чтобы в ней содержалось основное количество загрязняюще.о вещества, образованного в результате работы АЭС, и как можно меньше фонового. Такое разделение возможно потому, 40 что основное количество глобального загрязнения выпало в период 1962 — 1964 г а за1 грязнение, образованное в результате работы

АЭС, выпадает а настоящее время.

На толщину верхнего слоя почвы, в ко- 45 тором содержится основное количество загрязняющего вещества, кроме, свойств этого слоя почвы, оказывает влияние и время, в течение которого происходит загрязнение. В качестве времени загрязнения мы можем рас- 50 сматривать либо время работы АЭС, либо время, прошедшее с момента предыдущего обследования, а величину загрязнения, обнаруженного в результате предыдущего обсле- . дования, рассматривать как фок. Толщина 55 верхнего слоя почвы, в котором содержится 80% цезия — 137, образованного. в результате работы АЭС, в зависимости от состоя16 4 ния поверхностного слоя почвы и времени работы АЭС приведена в таблице.

Так как приведенные в таблице значения являются оценочными, а разнообразие свойств почвы таково, что значения параметров миграции в каждой точке обследования могут несколько отличаться от приведенных в таб1 лице, то величина параметров миграции в каждой точке должна быть определена экс периментально по измеренному глубинному распределению цезия — 137 в слоях почвы, расположекных ниже поверхностного, и известному временному распределению величины глобального выпадения цезия- — 137. С этой целью, кроме измерения содержания цезия — 137 в верхнем слое почвы, проводят измерения вертикального распределения содержания загрязняющего вещества и в бо . лее глубоко лежащих слоях почвы. По полученным значениям определяют величину параметров миграции для каждого конкретного участка почвы и на .основании полученных значений определяют величину фонового загрязнения, содержащегося в верхнем слое почвы, и уточняют долю промышленного загрязнения, содержащегося в этом же слое почвы. Зная общую величину загрязнения, содержащуюся в верхнем слое почвы. и вычитая из нее величину фонового загрязнения, получим величину загрязнения, образованного в результате работы АЭС.

Полученные значения величины загрязнения, образованного в результате работы АЭС, усредняют для различных точек обследования в соответствии с расстоянием и направлением от АЭС, и получают зависимость изменекия содержания загрязнения в почве, образованного в результате работы АЭС, от расстояния и направления от АЭС.

Изменение величины загрязнения с расстоянием до источника загрязнения может быть представлено экспонекциалькои зависимостью. Для такой зависимости общее количество загрязняющего вещества в почве в данном направлении от АЭС может быть оценена по формуле

g о

1 где Q — общая величина загрязнения .в данном направлении; Р— угловая величина рассматриваемого направления, рад; с — постоянная изменекия величины запаса с расстоянием; с — запас загрязняющего вещества в почве в районе А3С.

1057916

Толщина слоя почвы, содержащая 80% цезия — 137, образованного в результате работы АЭС, см

Целинные участки с дерниной на высоком месте

1,6

0,6

0,8

0,1

Целинные участки с дерниной в низине

2,9

0,1

2,0

4,1

0,5

1,4

Целинные участки в пойме

5,8

2,0

0,2

2,8

4,2

3,0

1,6

Под хвойным лесом

0,6

0,1

0,8

Под смешанным лесом

2,2

1,6

0,2

0,8

Редактор Н. Юркова

Техред Л.Мартяшова Корректор С. Шекмар, Заказ 9127/3 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Общая величина кумулятивного выброса получается путем суммирования общих величин загрязнения по всем направлениям от АЭС.

В качестве примера рассмотрим возможность определения ве шчины выброса цезия — 137 на фоне глобального загрязнения почв цезием — 137 при равномерном распределении загрязнения по всем направлениям от

АЭС. За величину глобального загрязнения 10 почвы цезием — 137 примем 2,6 кБк/м (в пересчете на 1982 г.). Для целинного участка почвы на высоком месте величина коэффициента диффузии близка к 0,1 смг/год и соответственно в слое толшкиой 3,1 см будет содержаться 47% полного запаса глобального цезия — 137, что составляет около 1,2 кБк/м . Эта величина может быть определена по расцределенню цезия — 137 в почве на глубине более 1,1 см,,с точ- го постыл в 10%, т.е. с точностью около

0,1 кБк/м . При допустимом выбросе в

40 ГБк цезия — 137 в год и постоянной изменения величинй загрязнения с расстоянием а = 0,1 км, величина загрязнения почвы цещием — 137 в районе АЭС составит около 0,1 кБк/мг в год или 0,4 кБк/мг за 4 года, т,е. эа время, в течение которого основное количество загрязняющего вещества проникнет на глубину в 1,1 см. Таким образом, величина загрязнения почвы цеэием — 137 в 0,4 кБк/м, возникающего в результате четырехлетней работы АЭС, может быть определена на фоне глобального загрязнения равно1го 1,2 кБк/м и известного с точностью в 0,1 кБк/м . В случае же превышения выброса предельно допустимого значения это превышение может быть надежно определено.

В настоящее время других способов.определения величины полного выброса и его распределения, кроме самолетного, нет, поэтому способ-прототип принят за базовый.

Таким образом, если в способе-прототйпе, принятом эа базовый объект, точность определения содержания цезия — 137 составляет

0,8 кБк/м, то ь предлагаемом она достигаг ет 0,1 кБк/мг, что позволяет значительно улучшить контроль за загрязнением окружающей среды, поскольку дает воэможность определять загршнение, которое выходит за пределы предельно допустимого выброса и ранее маскировались вариациями глобального (фонового) загрязнения.