Дослідження вертикальної міграції радіонуклідів у ближній зоні ЧАЕС із використанням нерадіохімічних методів - Автореферат

Вивчення розповсюдження радіонуклідів у Чорнобильській зоні - одне з цікавих і унікальних завдань тому, що різні форми випадінь радіоактивних речовин обумовлюють специфічний характер динаміки перенесення деяких радіонуклідів у грунті. З цієї точки зору великий інтерес представляє вивчення поведінки радіонуклідів в ближній зоні ЧАЕС, де випадіння, головним чином, обумовлені дрібнодисперсними частинками опроміненого ядерного палива. Вивчення поведінки в навколишньому середовищі трансуранових нуклідів в 1996-2000 рр., головним чином, обмежувалося ізотопами плутонію, і ці дослідження показали малу рухливість плутонію в грунтах. В світлі вищевикладеного представляє великий науковий інтерес комплексне вивчення поведінки в природному середовищі як трансуранових нуклідів (ізотопів Pu, 241Am), так і нуклідів, що раніше вивчалися (90Sr, 137Cs). Для цього необхідно було вирішити наступні задачі: у звязку зі зростаючим значенням ?-випромінюючих нуклідів у забрудненні дослідних полігонів, а також зі складністю та високою вартістю існуючих методів вимірювання активності ?-випромінюючих нуклідів розробити новий метод реєстрації трансуранових нуклідів, що дозволяє проводити масові вимірювання;Проведено комплекс досліджень, що включає розробку нових практичних підходів до визначення трансуранових радіонуклідів у ґрунті, оцінку вмісту радіонуклідів в профілі ґрунтів, зокрема з використанням розробленого методу, оцінку параметрів вертикального перенесення 90Sr, 137Cs, 154,155Eu, 241Am і ізотопів Pu в профілі різних ґрунтів, оцінку ізотопних відношень вказаних радіонуклідів в грунтових розрізах. Це дозволило доповнити й розширити існуючу картину розвитку радіоекологічної обстановки на паливних слідах випадань в ближній зоні ЧАЕС, що складається на пізній фазі аварії. Запропонована методика дозволяє значно прискорити і спростити вимірювання, необхідні для кількісної оцінки радіоекологічної небезпеки ?-радіонуклідів для населення. За допомогою нерадіохімічних методів досліджений радіонуклідний склад «паливних» частинок, відібраних в 30-км зоні ЧАЕС у 1998-2002 рр. Отримані ізотопні співвідношення для ізотопів Pu, 241Am, 154,155Eu, 90Sr і 137Cs, що враховувалися при аналізі поведінки радіонуклідів у ґрунтових розрізах. Для коректного врахування внеску глобальних випадінь у сумарну активність трансуранових нуклідів у ґрунтових розрізах були проаналізовані дані по глобальним випадінням у зоні аварії ЧАЕС і проведені дослідження «паливних» частинок із Семипалатинського полігону.

Проведено комплекс досліджень, що включає розробку нових практичних підходів до визначення трансуранових радіонуклідів у ґрунті, оцінку вмісту радіонуклідів в профілі ґрунтів, зокрема з використанням розробленого методу, оцінку параметрів вертикального перенесення 90Sr, 137Cs, 154,155Eu, 241Am і ізотопів Pu в профілі різних ґрунтів, оцінку ізотопних відношень вказаних радіонуклідів в грунтових розрізах. Це дозволило доповнити й розширити існуючу картину розвитку радіоекологічної обстановки на паливних слідах випадань в ближній зоні ЧАЕС, що складається на пізній фазі аварії.

Для проведення масових вимірювань ?-випромінюючих нуклідів в 30-км зоні ЧАЕС розроблений і активно використовувався нерадіохімічний метод. Для реалізації якого отримано нове калібрувальне джерело 44Ti в ультранизькій області енергії g-квантів (4КЭВ), що дозволило істотно зменшити похибку абсолютних вимірювань активності радіонуклідів (до 2,5%). Точність запропонованого методу 10-15 % для активностей понад 100 Бк і 20-30 % для активностей менше 100 Бк. Запропонована методика дозволяє значно прискорити і спростити вимірювання, необхідні для кількісної оцінки радіоекологічної небезпеки ?-радіонуклідів для населення.

За допомогою розробленого нерадіохімічного методу та існуючих спектрометричних методів проведені дослідження міграції радіонуклідів на території полігонів, розташованих у ближній зоні ЧАЕС, а також виконаний комплексний порівняльний аналіз поведінки ізотопів Pu, 241Am, 154,155Eu, 90Sr, 137Cs у вивчених грунтових розрізах. Показано, що близько 90% активності було переміщено на глибину до 10 см. Вперше продемонстрована присутність 241Ам у спектрах зразків до глибини 30 см у всіх розрізах, що вивчалися. У ряді розрізів виявлена міграція ізотопів Pu, порівняна з міграцією 241Ам. При цьому присутність ізотопів U фіксувалася тільки у верхньому 2-см шарі. На підставі отриманих даних зроблений висновок про те, що присутність у розрізах трансуранових нуклідів повязана, головним чином, з деструкцією паливних частинок.

За допомогою нерадіохімічних методів досліджений радіонуклідний склад «паливних» частинок, відібраних в 30-км зоні ЧАЕС у 1998-2002 рр. Отримані ізотопні співвідношення для ізотопів Pu, 241Am, 154,155Eu, 90Sr і 137Cs, що враховувалися при аналізі поведінки радіонуклідів у ґрунтових розрізах.

Показано, що при концентрації трансуранових нуклідів в ґрунтах порядку (4-5)•10-3 Бк/г необхідно враховувати внесок глобальних випадінь у сумарну активність. Для коректного врахування внеску глобальних випадінь у сумарну активність трансуранових нуклідів у ґрунтових розрізах були проаналізовані дані по глобальним випадінням у зоні аварії ЧАЕС і проведені дослідження «паливних» частинок із Семипалатинського полігону. На підставі порівняльного аналізу ізотопних відношень показано, що оцінка внеску в глобальні випадіння Am в зоні аварії ЧАЕС може бути завищена в 4-5 разів.

З використанням модифікованої конвективно-дифузійної моделі оцінені параметри вертикального перенесення радіонуклідів у профілі ґрунтів. Показаний різний внесок дифузійного й конвективного перенесення радіонуклідів в їхню сумарну міграцію в різних ландшафтно-геохімічних умовах.

Показано, що в мінеральних грунтах із нормальним водним режимом радіонукліди можна розташувати в наступний ряд відповідно до їхньої міграційної рухливості 90Sr > 137Cs > 241Am > 154,155Eu ~ Pu.

Отримані дані про ізотопні відношення 137Cs/241Am, як у розрізах з «Рудого лісу», так і з берегової зони озера Глибоке, демонструють ідентичну поведінку цих ізотопів як на поверхні, так і у вертикальному профілі ґрунту. Середні значення ізотопних відношень для «Рудого лісу» 137Cs/241Am=0,013±0,003, для озера Глибоке 137Cs/241Am=0,019±0,010. На підставі цих даних передбачається, що 241Am у значній мірі вилужений із матриці «паливних» частинок. Із даних про ізотопні відношення 90Sr/ 137Cs виділяються ділянки з домінуючим внеском паливної компоненти, і для них з 50% вірогідністю оцінюється внесок 241Am.

Приведено отримані дані про екологічні періоди напівочищення різних типів грунтів. Показано, що в даний час періоди напівочищення автоморфних мінеральних грунтів від 90Sr і 137Cs практично однакові, тоді як для гідроморфних ґрунтів період напівочищення грунту від 90Sr на 20-30% менший, ніж від 137Cs.

На підставі вищевикладених даних зроблений висновок про те, що присутність у розрізах трансуранових нуклідів повязана головним чином із деструкцією паливних частинок, що вказує на зростаючу радіоекологічну небезпеку для населення, повязану з інтенсивним проникненням і розповсюдженням трансуранових нуклідів у ґрунтах.

Бондарьков М.Д., Желтоножская М.В., Липская А.И., Садовников Л.В., Токаревский В.В. Исследование вертикальной миграции искусственных радионуклидов чернобыльского происхождения в почвах Полесья// Збірник наук праць ІЯД, - №3(11), 2003, - с. 106-113.

Бондарьков М.Д., Желтоножский В.А., Желтоножская М.В., Садовников Л.В. и др. Исследование «горячих» частиц из 5-км зоны ЧАЭС// Збірник наук праць ІЯД , - №3(11), 2003, - с. 121-126.

Бондарьков М.Д., Желтоножская М.В., Максименко А.М., Садовников Л.В. Определение содержания изотопов плутония в чернобыльских образцах по характеристическому Lx-излучению урана // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - вип. 2. - 2005 - стр.108-112.

Бондарьков М.Д., Иванов Ю.А. Желтоножский В.А., Желтоножская М.В. Определение содержания плутония в пробах 30-км зоны Чернобыльской АЭС // Атомная энергия, - т.100., вып. 2., - февраль 2006, - стр. 146-150.

Бондарьков М.Д., Гащак С.П., Желтоножская М.В., Липская А.И., Садовников Л.В. Исследование миграции радионуклидов в 30-км зоне ЧАЭС// Збірник наук праць ІЯД, - №3(16) - 2005 - с.90-95.

Желтоножский В.А., Желтоножская М.В., Стрильчук Н.В. О распаде 44Ti // Приборы, техника, эксперимент (ПТЭ), Москва, - вып.6, 2006 - стр.64-66.

Бондарьков М.Д., Желтоножская М.В. Изучение глобальных выпадений, связанных с атомными взрывами // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - вип. 5. - 2006 - с. 157-160.

Бондарьков М.Д., Гащак С.П., Желтоножская М.В. и др. Вертикальная миграция радионуклидов на территории чернобыльских полигонов// Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - вип. 6. - 2006 - стр. 155-163.

Бондарьков М., Гащак С., Желтоножская М. и др. Вертикальный перенос 134,137Cs, 154,155Eu, 238,239,240Pu и 241Am в почвах ближней зоны ЧАЭС// V съезд по радиационным исследованиям, Москва, 2006 г. т.2, с.80.

Bondarkov M.D., Zheltonozhskaya M.V., Tokarevsky V.V. Research of the artificial radionuclide migration in the soils of Polesye (Ukraine)// Proceedings from the 4th International conference on Carpathian Euroregion Ecology Cereco’2003, Miscolc, Hungary - 2003 - p.34.

Бондарьков М.Д., Гащак С.П., Иванов Ю.А., Максименко А.М., Рябушкин А.Н., Желтоножская М. В., Желтоножский В.А., Чессер Р.К., Роджерс Б.Е., Бейкер Р. Характер распределения радиоактивных веществ на участках «Рыжего леса» // ІІІ зїзд з радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія), Київ, 21-25 травня 2003 р., с. 279.

Бондарьков М.Д., Гащак С.П., Иванов Ю.А., Максименко А.М., Рябушкин А.Н., Желтоножская М. В., Желтоножский В.А., Чессер Р.К., Роджерс Б.Е., Бейкер Р. Сравнительный анализ параметров миграции радиоактивных изотопов в почвах «Рыжего леса» // Proceedings from the 6th Annual Conference of International Chornobyl Center, 9-12 September, 2003, Slavutich, Ukraine, p. 236-237.