Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие»
Рассмотрен принцип действия и устройство созданного прибора – анализатора субмикронных и микронных аэрозолей, позволяющего за время около 15 ч от начала пробоотбора получить информацию о парциальном вкладе и дисперсности бимодальной смеси радиоактивных аэрозолей техногенного происхождения (РАТП) суб...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2006
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127898 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» / В.П. Бадовский, Э.М. Кожухов, Т.А. Кравчук, А.Э. Меленевский // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 5. — С. 109-118. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127898 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бадовский, В.П. Кожухов, Э.М. Кравчук, Т.А. Меленевский, А.Э. 2017-12-30T18:09:27Z 2017-12-30T18:09:27Z 2006 Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» / В.П. Бадовский, Э.М. Кожухов, Т.А. Кравчук, А.Э. Меленевский // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 5. — С. 109-118. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127898 621.039.7 Рассмотрен принцип действия и устройство созданного прибора – анализатора субмикронных и микронных аэрозолей, позволяющего за время около 15 ч от начала пробоотбора получить информацию о парциальном вкладе и дисперсности бимодальной смеси радиоактивных аэрозолей техногенного происхождения (РАТП) субмикронных и микронных размеров в представительной пробе воздуха. В пробоотборном устройстве использована комбинация методов виртуальной импакции (ВИ) и «пакета фильтров», позволившая устранить основные недостатки каждого из них в отдельности, а использование в измерительном устройстве набора спаренных альфа- и бета-детекторов – обеспечить экспрессность получения результата измерений. Проведенные испытания прибора в помещениях 207/5(4) и 318/2 объекта «Укрытие» позволили охарактеризовать находившуюся в них во время измерений воздушную среду с РАТП, как одномодальную с медианными аэродинамическим диаметром (АД) микронного диапазона, и бимодальную с медианными АД субмикронного и микронного размеров соответственно. ru Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» |
| spellingShingle |
Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» Бадовский, В.П. Кожухов, Э.М. Кравчук, Т.А. Меленевский, А.Э. |
| title_short |
Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» |
| title_full |
Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» |
| title_fullStr |
Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» |
| title_full_unstemmed |
Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» |
| title_sort |
концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «укрытие» |
| author |
Бадовский, В.П. Кожухов, Э.М. Кравчук, Т.А. Меленевский, А.Э. |
| author_facet |
Бадовский, В.П. Кожухов, Э.М. Кравчук, Т.А. Меленевский, А.Э. |
| publishDate |
2006 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| publisher |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| format |
Article |
| description |
Рассмотрен принцип действия и устройство созданного прибора – анализатора субмикронных и микронных аэрозолей, позволяющего за время около 15 ч от начала пробоотбора получить информацию о парциальном вкладе и дисперсности бимодальной смеси радиоактивных аэрозолей техногенного происхождения (РАТП) субмикронных и микронных размеров в представительной пробе воздуха. В пробоотборном устройстве использована комбинация методов виртуальной импакции (ВИ) и «пакета фильтров», позволившая устранить основные недостатки каждого из них в отдельности, а использование в измерительном устройстве набора спаренных альфа- и бета-детекторов – обеспечить экспрессность получения результата измерений. Проведенные испытания прибора в помещениях 207/5(4) и 318/2 объекта «Укрытие» позволили охарактеризовать находившуюся в них во время измерений воздушную среду с РАТП, как одномодальную с медианными аэродинамическим диаметром (АД) микронного диапазона, и бимодальную с медианными АД субмикронного и микронного размеров соответственно.
|
| issn |
1813-3584 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127898 |
| citation_txt |
Концентрация и распределение по размерам радиоактивных аэрозолей в некоторых подреакторных помещениях объекта «Укрытие» / В.П. Бадовский, Э.М. Кожухов, Т.А. Кравчук, А.Э. Меленевский // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2006. — Вип. 5. — С. 109-118. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT badovskiivp koncentraciâiraspredelenieporazmeramradioaktivnyhaérozoleivnekotoryhpodreaktornyhpomeŝeniâhobʺektaukrytie AT kožuhovém koncentraciâiraspredelenieporazmeramradioaktivnyhaérozoleivnekotoryhpodreaktornyhpomeŝeniâhobʺektaukrytie AT kravčukta koncentraciâiraspredelenieporazmeramradioaktivnyhaérozoleivnekotoryhpodreaktornyhpomeŝeniâhobʺektaukrytie AT melenevskiiaé koncentraciâiraspredelenieporazmeramradioaktivnyhaérozoleivnekotoryhpodreaktornyhpomeŝeniâhobʺektaukrytie |
| first_indexed |
2025-11-25T22:43:41Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:43:41Z |
| _version_ |
1850570193374281728 |
| fulltext |
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 109
УДК 621.039.7
КОНЦЕНТРАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО РАЗМЕРАМ РАДИОАКТИВНЫХ
АЭРОЗОЛЕЙ В НЕКОТОРЫХ ПОДРЕАКТОРНЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ»
В. П. Бадовский, Э. М. Кожухов, Т. А. Кравчук, А. Э. Меленевский
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Чернобыль
Рассмотрен принцип действия и устройство созданного прибора – анализатора субмикронных
и микронных аэрозолей, позволяющего за время около 15 ч от начала пробоотбора получить инфор-
мацию о парциальном вкладе и дисперсности бимодальной смеси радиоактивных аэрозолей техно-
генного происхождения (РАТП) субмикронных и микронных размеров в представительной пробе
воздуха. В пробоотборном устройстве использована комбинация методов виртуальной импакции
(ВИ) и «пакета фильтров», позволившая устранить основные недостатки каждого из них в отдельно-
сти, а использование в измерительном устройстве набора спаренных альфа- и бета-детекторов –
обеспечить экспрессность получения результата измерений. Проведенные испытания прибора в по-
мещениях 207/5(4) и 318/2 объекта «Укрытие» позволили охарактеризовать находившуюся в них во
время измерений воздушную среду с РАТП, как одномодальную с медианными аэродинамическим
диаметром (АД) микронного диапазона, и бимодальную с медианными АД субмикронного и микрон-
ного размеров соответственно.
Введение
Известно, что оценка ингаляционной компоненты эффективной дозы внутреннего об-
лучения осуществляется расчетным путем на основании соответствующих радиологических
моделей [1]. В модели используются такие экспериментально найденные параметры, как ве-
личина поступления радионуклида через органы дыхания, определяемая объемной активно-
стью РАТП в воздухе рабочей зоны; медианный активностный АД и референтный тип сис-
темного отложения вдыхаемых аэрозолей. Наиболее распространены ситуации, в которых
последним двум параметрам условно приписывают некоторые значения из набора стандарт-
ных. Расчет дозы в таком случае требует только знания величины объемной радиоактивности
вдыхаемого воздуха, которую легко находят, например, путем радиометрии проаспириро-
ванных в условиях рабочей зоны осадительных фильтров [2]. При необходимости сравни-
тельно просто, с использованием метода аспирации через три специально подобранные по-
следовательно расположенные слоя фильтрующего материала, решается и задача расчета до-
зы в случае неопределенности в дисперсных характеристиках вдыхаемых аэрозолей [3].
Единственным условием обоснованности использования этого метода является требование
одномодальности распределения по АД ингалируемого аэрозоля.
Однако полученные в последнее время данные о дисперсном составе радиоактивных
аэрозолей воздушной среды объекта «Укрытие» [4] и результаты модельных опытов, проде-
монстрировавшие существование процесса интенсивного мелкодисперсного пылеобразова-
ния с поверхности топливосодержащих материалов объекта «Укрытие» [5], приводят к за-
ключению о необходимости раздельного учета в данных условиях вклада в формируемую
дозу ингаляционного облучения от радиоактивных аэрозолей с медианными АД как микрон-
ного, так и субмикронного размеров.
Отметим, что сама по себе информация о дисперсном составе аэрозольной системы и
ее модальности является существенной не только в дозиметрии ингаляционного облучения,
но и для понимания механизмов генерации аэрозолей и их источников. Последующее рас-
смотрение в настоящей работе посвящено только последнему вопросу.
Для измерения дисперсного состава аэрозолей шире всего используются инерционные
каскадные импакторы [6]. Обычно они содержат несколько каскадов (ступеней), на под-
ложки каждого из которых, в процессе аспирации воздуха, осаждаются аэрозоли соответст-
В. П. БАДОВСКИЙ, Э. М. КОЖУХОВ, Т. А. КРАВЧУК, А. Э. МЕЛЕНЕВСКИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 110
вующего интервала АД. Частицы самых больших размеров (массы) оседают на первой сту-
пени, более мелкие – на последующих ступенях, а самые малые - на выходном фильтре. По-
сле завершения аспирации, оценивая количества аэрозолей, осевших на каждую из подложек
и выходной фильтр (или величину радиоактивности каждого из них), находят соответст-
вующие характеристики распределения аэрозолей по АД в проанализированном воздухе.
Важнейшими факторами, искажающими истинное распределение аэрозолей по АД
при импакторной оценке, являются: неопределенность в доле частиц, отскакивающих от
подложек, оседание части крупных частиц на входные стенки и отличие от идеальных зако-
номерностей осаждения частиц различного АД на подложки.
В настоящей статье описан созданный в ИПБ АЭС НАН Украины прибор для экс-
прессной оценки концентрации и дисперсного состава РАТП. В пробоотборном устройстве
его использован принцип ВИ [7], позволяющий устранить первый из отмеченных недостат-
ков обычных импакторов. Представлены результаты выполненных с помощью прибора из-
мерений концентрации и дисперсного состава аэрозолей в некоторых подреакторных поме-
щениях объекта «Укрытие».
Оборудование и методика измерений
Конструктивно прибор - анализатор субмикронных и микронных аэрозолей (АСиМА)
(рис. 1) – состоит из двух устройств: пробоотборного (передний план рис. 1) и измеритель-
ного. Способ действия АСиМА и устройство его реализующее защищены Декларационными
патентами Украины [8, 9].
На рис. 2 представлен принцип работы пробоотборного устройства. Оно представляет
собой 251 – сопельный двухкаскадный ВИ.
Поток воздуха, подлежащего анализу, всасывается через набор круглых сопел 1 пер-
вого каскада ВИ. В его воздухоотводные каналы 2, вместе с частью выходного потока, с оп-
ределенной эффективностью, отводятся аэрозоли с АД в районе выбранного значения гра-
ницы отбора микронного диапазона Гм, более крупные и часть более мелких аэрозолей (при-
сутствие последних обусловлено принципом работы ВИ и является одним из его недостат-
ков). Значение Гм при диаметре сопла Dм, согласно работе [6], задаётся подбором скорости
воздуха V на выходе из сопла в соответствии с уравнением
Рис. 1 Анализатор субмикронных
и микронных аэрозолей «АСиМА».
Рис. 2 Принцип работы пробоот-
борного устройства
КОНЦЕНТРАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 111
,/9455,0 cVDГ м µ⋅= (1)
где µ – коэффициент вязкости воздуха (при температуре 20 °С он равен 0,000183 Пу); с – по-
правка Канингейма.
На выходе из каналов 2 установлен трехслойный фильтр 3 из ткани Петрянова типа
ФПП-70-0,5, на который из воздуха, проходящего со скоростью 2 м/с, оседают находящиеся
в нем аэрозоли.
Основная часть воздушного потока 4, вышедшего из сопел 1 первого каскада, откло-
няется от своего первоначального направления движения и всасывается через набор сопел 5
второго каскада ВИ. По аналогии с первым каскадом в воздухоотводные каналы 6 второго
каскада вместе с частью выходящего из сопел 5 потока отводятся с определенной эффектив-
ностью аэрозоли с АД в районе выбранного значения Гс, выше его, и отмечавшаяся уже часть
более мелких частиц. Значение Гс при выбранном диаметре сопла 5 задаётся аналогично Гм.
На выходе из каналов 6 установлен аналогичный 3 трехслойный фильтр 7, на который осе-
дают аэрозоли из потока, проходящего со скоростью 2 м/с.
Основная часть воздушного потока 8, вышедшего из сопел 5 второго каскада, откло-
няется от своего первоначального направления движения и со скоростью 2 м/с проходит че-
рез набор из трех параллельно установленных трехслойных оконечных фильтров 9. На слои
этого составного фильтра с определенной, зависящей от размера частиц и свойств фильт-
рующей ткани эффективностью, оседают имеющиеся в нем аэрозоли.
Пробоотборное устройство состоит из трех герметично соединяемых цилиндрических
корпусов из нержавеющей стали, содержащих 1-й, 2-й каскады ВИ и набор оконечных
фильтров. В сборе они устанавливаются в кожух, образуя единый укрепленный на корпусе
аспирации узел пробоотборного устройства. Для просасывания воздуха через сопла ВИ ис-
пользованы вентиляторные турбины с приводами от трех коллекторных электродвигателей
мощностью по 1,5 кВт со стабилизаторами числа оборотов. Регулируемый удельный расход
воздуха через ВИ составляет 2,6 – 3,0 м3/мин.
Измерительное устройство прибора (см. задний план рис. 1) предназначено для изме-
рения радиоактивности слоёв фильтров, последовательно устанавливаемых в пяти постах
измерения, сбора, хранения и обработки результатов измерения, поступающих в режиме ре-
ального времени. Каждый измерительный пост состоит из двух сцинтилляционных блоков
детектирования (альфа- и бета-частиц), установленных соосно в фоновозащищенные кожухи.
Детекторами альфа-частиц служат штатные датчики радиометров КРА-1 со сцинтил-
ляторами на основе поликристаллического ZnS, а бета-частиц – доработанные блоки БДЖБ-
06П со сцинтилляторами на основе объёмно активированного полистирола с рабочим диа-
метром 100 мм и толщиной 2,5 мм. Последнее позволило проводить амплитудный анализ
импульсов от регистрируемых бета-частиц, выделяя вклад от распада 90Y(90Sr). В проме-
жутки между сцинтилляторами устанавливаются кассеты с одним из слоёв подлежащих из-
мерению фильтров. Сформированные сигналы с детекторов и схем альфа-бета–квазисовпа-
дений с разрешающим временем 1,6 мкс (несущих информацию о числе зарегистрированных
каждым из постов альфа- и бета-частиц связанных с распадом дочерних продуктов 220Rn ря-
да), поступают на многоканальное регистрирующее устройство. Выделение вкладов в ре-
гистрируемые отсчеты альфа- и бета-каналов от частиц связанных с распадом дочерних
продуктов 220Rn ряда происходит путем линеаризации методом наименьших квадратов по-
стоянной для конкретной аспирации величины – отношения их вкладов в отсчеты альфа- и
бета-каналов к зарегистрированному за это же время числу отсчетов альфа-бета-квазисовпа-
дений. Присутствие в воздушной среде объекта «Укрытие» больших концентраций коротко-
живущих дочерних продуктов распада радионуклидов 222Rn ряда позволяет использовать
указанный подход не ранее чем через 5 ч после завершения аспирации. Таким образом, после
суммирования для всех слоёв фильтров результатов измерения активности извлекается раз-
дельная информация об общей альфа- и бета-активности осевших на них в одной аспирации
РАТП и активности аэрозолей с дочерними продуктами 220Rn ряда.
В. П. БАДОВСКИЙ, Э. М. КОЖУХОВ, Т. А. КРАВЧУК, А. Э. МЕЛЕНЕВСКИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 112
Согласно данным работы [10], медианный АД для находящихся в воздухе аэрозолей с
дочерними продуктами 220Rn ряда составляет примерно 0,3 мкм, а дисперсия их распределе-
ния – около 2. Поэтому более 95 % радиоактивности набора таких аэрозольных частиц име-
ют АД менее выбранной в приборе границы Гс. В таких условиях соотношение найденных
активностей дочерних продуктов 220Rn ряда, осевших на наборе фильтров данной аспирации,
соответствует имевшему место в этой же аспирации соотношению воздушных потоков через
них. Из-за особенностей в принципе работы ВИ в таком же соотношении находятся и отме-
чавшиеся выше дополнительные активности осевших на фильтры 1-го и 2-го каскадов его
РАТП с АД субмикронного диапазона. Поэтому возможность получения в настоящем при-
боре информации о соотношении измеряемых чисел квазисовпадений на наборе фильтров
его из одной аспирации, позволяет оценить величины вкладов в измеряемые активности
РАТП с большими АД, от указанной части РАТП с малыми АД.
После проведения указанной коррекции найденные значения радиоактивностей,
осевших на фильтрах 3, 7, 9 (см. рис. 2) соответственно а1, а2, а3 и составляющая а31 (актив-
ность первого слоя а3) – оказываются связанными с характеристиками осевших на фильтры
РАТП из проаспирированного воздуха (в предположении, что эти РАТП являются бимодаль-
ной смесью аэрозолей с медианными АД микронного и субмикронного размеров или одной
из одномодальных составляющих) системой уравнений
')',,(')',,( 001 dd
Г
ddfadd
Г
ddfaa
M
CCC
M
MMM ∫
∞
⋅+∫
∞
⋅= σσ (2)
')',,(')',,( 002 dd
Г
Г
ddfadd
Г
Г
ddfaa
M
C
CCC
M
C
MMM ∫ ⋅+∫ ⋅= σσ (3)
'
0
)',,('
0
)',,( 003 dd
Г
ddfadd
Г
ddfaa
C
CCC
C
MMM ∫ ⋅+∫ ⋅= σσ (4)
'
0
)',,()('
0
)',,()'( 0031 dd
Г
ddfdadd
Г
ddfdaa
C
CCC
C
MMM ∫ ⋅⋅+∫ ⋅⋅= σεσε (5)
CM aaaaa +=++ 321 (6)
где d0M, d0C – искомые медианные АД для логнормальных распределений двух составляющих
групп РАТП микронного и субмикронного размеров; f(d0M, σМ, d'), f(d0С, σС, d') – функции за-
висимости плотности логнормальных распределений аэрозолей от их АД (d') при искомых
медианных АД d0M, (d0C ) и значениях дисперсий σМ, (σС ) заданных, в соответствии с [1];
ε(d') – рассматриваемая ниже функция зависимости эффективности оседания аэрозолей на
используемый фильтрующий материал от их АД (формула 7); аM, аC, – искомые составляю-
щие удельной объемной активности групп РАТП микронного и субмикронного размеров в
смеси, связанные с найденными по результатам измерений удельными объемными активно-
стями а1, а2, а3 соотношением (6).
Таким образом, в результате решения системы уравнений (2) – (6), на основании че-
тырех экспериментально найденных величин, определяются четыре искомые величины аM,
аC, d0M, d0C. В рамках достигнутой точности измерений и вычислений они с наименьшей
ошибкой характеризуют анализируемую воздушную среду, содержащую РАТП, как бимо-
дальную смесь (со значениями дисперсий, принятыми в соответствии с [1]).
Используя найденные величины, расчет ожидаемой (полувековой) эффективной дозы
внутреннего облучения можно произвести с помощью базовых данных МКРЗ [11, 12]. Вре-
мя, необходимое для получения конечного результата измерений, с учетом времени на аспи-
рацию воздушной пробы объемом 100 м3, составляет около 15 ч. Попутно в процессе изме-
рений получаются сведения о концентрации дочерних продуктов 220Rn ряда в анализируемой
пробе.
КОНЦЕНТРАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 113
Рис. 3. Зависимость эффективности оседания
аэрозолей от АД для материала ФПП-70-0,5.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Диаметр аэрозоля, мкм
К
о
э
ф
и
ц
и
е
н
т
о
с
е
д
а
н
и
я
Расчет
Эксперимент
Э
ф
ф
ек
ти
вн
ос
ть
о
се
д
ан
ия
Рис. 4. Зависимость эффективности оседания
аэрозолей различного АД от доли потока
воздуха, отводимого на фильтр.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 1 2 3 4
Диаметр аэрозоля, мкм
Э
ф
е
кт
и
в
н
о
с
ть
о
с
а
ж
д
е
н
и
я
Отвод 20%
10%
5%
Э
ф
ф
ек
ти
вн
ос
ть
о
се
д
ан
ия
Использованная в вычислениях зависимость эффективности оседания аэрозолей с
различным АД на единичный слой ткани ФПП-70-0,5, представлена на рис 3.
Измерения выполнены с помощью ге-
нератора монодисперсных масляных аэрозо-
лей [13] в интервале размеров 0,1 – 1,2 мкм.
Объем анализируемой пробы 50 м3. Для из-
мерения массы аэрозолей, осевших в слое
ткани, использовался специализированный
прибор – лабораторный анализатор содержа-
ния масел типа АР-2. Из-за существенного
влияния накапливающегося в ткани фильтра
масла на рост ее сопротивления воздушному
потоку (скорость воздушного потока 2 м/c)
измерения проводились при низкой концент-
рации аэрозолей в воздухе.
Аппроксимирующая результаты измерений зависимость имеет вид
)31,07,0( 2
1)( Vdded ++−−=ε , (7)
Она используется в расчетах, начиная с минимального учитываемого АД аэрозолей 0,05 мкм.
(Согласно [5], минимальный АД генерируемых с поверхности топливосодержащих материа-
лов объекта «Укрытие» мелкодисперсных частиц не бывает менее 0,05 мкм). Применимость
аппроксимирующей функции была проверена путем продува через набор из пяти слоев ука-
занной ткани аэрозолей размером 0,1 мкм. При этом доля аэрозоля, прошедшего три слоя
фильтрующей ткани и осевшего на двух последних, оказалась менее 6 % от общей осевшей
массы, что соответствует расчетам по формуле (7). По расчетам она не превысит 16 % в слу-
чае прохождения самых мелких из учитываемых аэрозолей с АД равным 0,05 мкм. Поэтому
во всех фильтрах прибора использовано три слоя ткани ФПП-70-0,5.
На рис. 4 представлена исследованная зависимость эффективности осаждения аэрозо-
лей на фильтры 3 первого каскада пробоотборного устройства (см. рис. 2), как функции от
АД аэрозолей, при различной величине отводимой через воздухоотводные каналы 2 доли вы-
ходного потока. В исследовании использовались
указанный выше генератор и измеритель содер-
жания масла. Объем аспирируемой пробы воз-
духа составлял 50 м3. Выходной поток аэрозолей
из генератора разбавлялся чистым воздухом и
всасывался непосредственно в сопла ВИ. Долю
отводимого к фильтрам потока воздуха варьиро-
вали в интервале 5 – 20 % (при неизменном об-
щем расходе воздуха через каскад). Как видно из
рис. 4, с увеличением отводимого потока, эф-
фективность осаждения все резче зависит от АД
аэрозолей (особенно в области малых долей от-
ведения). Значение АД, отвечающее их 50 %-
ному осаждению, смещается в область меньших
размеров. Наблюдающееся для самых мелких из
исследованных аэрозолей отступление от указанной тенденции, вероятно, связано с прояв-
ляющимся при таких размерах нарушением условий импакции [14].
В реализованном приборе в воздухоотводные каналы обоих каскадов ВИ отводится по
20 % выходящего из сопел потока воздуха.
На работающем приборе выполнены оценки относительного распределения массы
осевших на набор фильтров монодисперсных масляных аэрозолей после покачивания через
В. П. БАДОВСКИЙ, Э. М. КОЖУХОВ, Т. А. КРАВЧУК, А. Э. МЕЛЕНЕВСКИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 114
Рис. 5. Результаты измерения распределения по размерам
альфа и бета активных аэрозолей в помещениях 207/4 (5).
0,0001
0,001
0,01
0,1
26.10
207/5
27.10
207/5
2.11
207/5
10.11
207/5
23.11
207/4
24.11
207/4
14.12
207/4
Вклад М d<0,6 2>d>0,6 d>2
0,01
0,1
1
10
26.10
207/5
27.10
207/5
2.11
207/5
10.11
207/5
23.11
207/4
24.11
207/4
14.12
207/4
Альфа
Бета
Б
к/
м
3
него порций воздуха объемом по 50 м3 содержащего низкие концентрации аэрозолей сле-
дующего ряда размеров (АД): 0,4; 0,5; 0,6; 1,2; 2,0 и 4,0 мкм. Оказалось, что для аэрозолей с
АД существенно выше Гм (4,0 мкм) наблюдалось оседание достоверно регистрируемой мас-
сы их только на фильтре 3 (рис. 2). При уменьшении АД до 2,0 мкм масса аэрозолей на
фильтре 3 мало отличалась от их массы на фильтре 7, а при АД = 1,2 мкм эти массы стали
соотноситься приблизительно как 1 : 4. При АД = 0,6 мкм массы аэрозолей на фильтрах 3, 7
и 9 соотносились как 2 : 5 : 3, переходя в соотношение 1 : 1 : 3 для АД = 0,5 (0,4) мкм. Таким
образом, можно считать, что АД отвечающим 50%-ному оседанию аэрозолей (D50М ) в 1 м
каскаде ВИ прибора есть величина в районе (2,0 ± 0,2) мкм, а D50С, во 2-м каскаде составляет
(0,6 ± 0,1) мкм. Эти значения оказались достаточно близкими к расчетным величинам
Гм = 1,8 мкм и Гс = 0,5 мкм. Следует отметить отсутствие заметного оседания аэрозолей с
АД = 4,0 мкм на фильтрах как 2-го каскада, так и выходном, а аэрозолей с АД = 1,2 мкм на
выходном. Это подтверждает одно из известных достоинств ВИ – отсутствие заметного про-
скока более крупных аэрозолей мимо соответствующих им отводящих каналов [7].
Указанные границы отбора аэрозолей установлены в интервалах АД, отвечающих
максимальным градиентам в расчетных зависимостях величин дозовых коэффициентов ин-
галяционного облучения от активностного медианного АД аэрозолей. (Речь идет об основ-
ных в условиях объекта «Укрытие» дозоформирующих радионуклидах – трансурановых
элементах альфа излучателях из состава аэрозолей с референтным S типом отложения [4]).
Результаты измерений и их обсуждение
Испытания опытного образца пробоотборного устройства прибора АСиМА на объ-
екта «Укрытие» проводились в осенне-зимний период 2004 – 2005 гг в помещениях 207/4,
207/5 и 318/2. Проаспирирован-
ные на протяжении 35 мин (объём
пробы 100 м3) фильтры перевози-
лись в г. Чернобыль, где в лабора-
торных условиях анализировались
с помощью измерительного уст-
ройства АСиМА. На рис. 5 пред-
ставлены результаты проведен-
ных в помещениях 207/5 и 207/4
измерений объёмной концентра-
ции (Q) альфа- и бета-активных
аэрозолей для трех интервалов
АД (соответственно меньше 0,6
мкм; равных и больше 0,6 мкм, но
меньших 2,0 мкм; равных и боль-
ше 2,0 мкм). Крайний левый стол-
бец каждой из гистограмм пред-
ставляет рассчитанное значение
вклада от активности гипо-
тетической группы аэрозолей с
АД менее 0,6 мкм, которая совме-
стно с измеренными значениями
активностей для остальных групп
аэрозолей одной аспирации, со-
ставит одномодальное логнор-
мальное распределение с медиан-
ным значением АД микронных размеров и величиной дисперсии, приписанной в соответст-
вии с [1]. Утверждение о соответствии измеренного распределения условию одномодально-
КОНЦЕНТРАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 115
Рис. 6 Фотографии бета-авторадиограм с
фильтров АСиМА, асперированных 24 но-
ября 2004 г.: а, б – фильтры 1-го и 2-го кас-
кадов ВИ; в, г – два из трех конечных
фильтров.
а б
в г
сти будет тем однозначнее, чем меньшим окажется различие между расчетной и измеренной
величиной активности аэрозолей с АД меньше 0,6 мкм.
Исходя из результатов, полученных для помещения 207/5, можно констатировать, что
на протяжении времени наблюдений характер распределения аэрозолей как по величине, так
и по дисперсности мало изменился. В табл. 1 (первая строка) представлены результаты рас-
чета параметров распределения для одного из измерений в этом помещении.
В случае помещения 207/4 наблюдения были приурочены ко времени выполнения
технологической операции разгерметизации расположенной рядом с местом пробоотбора
скважины «З.10.Г», проходящей в подреакторное помещение 304/3. Как и следовало ожи-
дать, распределение аэрозолей по размерам, полученное перед разгерметизацией скважины
(23 ноября 2004 г.) мало отличалось от наблюдавшегося в отделенном негерметичной пере-
городкой помещении 207/5. Объемная активность аэрозолей в этом же месте, но на сле-
дующий день после разгерметизации оказалась существенно выше (было превышено ДКА
Таблица 1. Результаты расчета параметров логнормальных распределений
по размерам аэрозолей в помещениях 207/4 (5), 318/2
Дата
Поме-
щение
Альфа Бета
Q
Бк/м3
_ам_
ам+ас
d0с,
мкм
d0м,
мкм
СКО
%
Q
Бк/м3
_ам_
ам+ас
d0с,
мкм
d0м,
мкм
СКО %
10.11.04 207/5 0,03 1,0 - 3,5 14 3,03 1,0 - 3,5 16
24.11.04 207/4 0,22 1,0 - 4,0 13 16,5 1,0 - 3,0 9
14.12.04 207/4 0,07 1,0 - 4,0 12 5,97 0,9 0,15 3,5 12
3.11.04 318/2в 0,019 0,9 0,25 3,5 18 1,57 0,8 0,2 3,5 15
9.11.04 318/2в 0,013 0,8 0,15 4,0 11 1,12 0,8 0,2 3,0 14
1.12.04 318/2н 0,022 0,8 0,25 5,0 18 1,98 0,8 0,15 3,5 13
15.12.04 318/2в 0,017 0,9 0,15 4,5 17 1,37 0,9 0,15 4,0 18
15.02.05 318/2н 0,042 0,8 0,30 3,0 24 3,33 0,8 0,25 3,0 21
16.02.05 318/2в 0,038 0,7 0,35 3,5 17 3,9 0,8 0,30 4,0 14
для альфа- и бета-активных аэрозолей). На протяжении нескольких часов до этого измерения
воздушная среда помещения 204/4 была соединена с подреакторным пространством объекта
«Укрытие» через достаточно длинную открытую скважину небольшого диаметра. За столь
короткое время не мог произойти заметный воздухообмен между этими помещениями и вы-
явившееся существенное загрязнение воздушной среды помещения 204/4, вероятнее всего,
связано с выполнявшимися работами по восстановлению проходимости скважины. В табл. 1
представлены результаты расчета параметров
распределения для данного измерения.
На рис. 6 представлена фотография авто-
радиограммы, сформированной бета-излучаю-
щими радионуклидами РАТП, инкорпориро-
ванными в материал набора фильтров данной
аспирации (авторадиографирование выполнено
В. Б. Рыбалкой по методике, описанной в работе
[15], время экспозиции 28 сут). Проведено фо-
тометрирование снимков и сравнение соотноше-
ния степеней засветки снимков конечных фильтров с засветкой снимков с авторадиограмм
фильтров, собиравших аэрозоли с промежуточным и большим значениями АД. Выявлен де-
В. П. БАДОВСКИЙ, Э. М. КОЖУХОВ, Т. А. КРАВЧУК, А. Э. МЕЛЕНЕВСКИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 116
Рис. 7. Результаты измерения распределения по размерам
альфа- и бета-активных аэрозолей в помещении 318/2.
0,0001
0,001
0,01
0,1
3.11
318/2в
9.11
318/2в
1.12
318/2н
7.12
318/2н
8.12
318/2н
15.12
318/2в
15.02
318/2н
16.02
318/2в
Вклад М d<0,6 2>d>0,6 d>2
0,01
0,1
1
10
3.11
318/2в
9.11
318/2в
1.12
318/2н
7.12
318/2н
8.12
318/2н
15.12
318/2в
15.02
318/2н
16.02
318/2в
Альфа
Бета
Б
к/
м
3
фицит суммарной интенсивности засветки в трех фотографиях авторадиограмм от фильтров,
содержавших аэрозоли с АД менее 0,6 мкм (в сравнении с соотношением аппаратно изме-
ренных бета-активностей соответствующих фильтров). Это, вероятно, можно связать с тем
фактом, что среди бета-излучателей, инкорпорированных в материал фильтров с мелкими
РАТП, есть часть «малоактивных излучателей», неспособных испустить за выбранное время
экспозиции в направлениях отдельных чувствительных зерен фотопленки достаточного для
их активации числа бета-частиц.
В помещении 207/4 был проведен комплекс дезактивационных работ. После его за-
вершения, 4 декабря 2004г. был зафиксирован спад объёмной активности аэрозолей. Суще-
ственно, что, как следует из рис. 5, характер распределения аэрозолей по размерам к этому
времени изменился мало, оставаясь близким к одномодальному с медианным АД в области
микронных размеров.
Несколько отличная ситуация была обнаружена в помещении 318/2 рис. 7 (буква «н»
обозначает проведение измерений на высоте 0,5 м от пола, «в» - на высоте 8 м). В большин-
стве случаев рассчитанные величины вкладов в радиоактивность аэрозолей субмикронной
фракции от фракции с медианным АД микронных размеров оказались достоверно меньше
измеренных величин. Измерения, проведенные на большей высоте, характеризуются боль-
шим проявлением этой тенденции. Рассчитанные параметры некоторых из этих распределе-
ний также представлены в
табл. 1. Видно, что в большин-
стве случаев распределения ха-
рактеризуются бимодальностью
с небольшим парциальным
вкладом субмикронной компо-
ненты с медианным АД в рай-
оне 0,15 – 0,35 мкм.
Проведена аторадиогра-
фия проаспирированных 16
февраля 2005г в помещении
318/2 в фильтров. Последующая
сравнительная фотометрия их
продемонстрировала отмечав-
шуюся выше тенденцию выра-
женную в большей степени.
Фотографии конечных
фильтров с осажденными аэро-
золями, АД которых менее
0,6 мкм, характеризуются чрез-
вычайно малым числом следов
интенсивной засветки, хотя ап-
паратно измеренные бета-
ак- тивности фильтров близки к
представленным на рис. 6. От-
ношение величины их фотометрированной засветки к засветке фильтров с осевшими аэрозо-
лями промежуточных и больших размеров меньше аналогичных отношений для случая,
представленного на рис. 6, почти в 6 и в 4 раза соответственно. Хотя, как следует из рис. 5 и
7, величины бета-активностей участков, отвечающих промежуточным и большим размерам
АД, для этих измерений, имели противоположную тенденцию в активности. Выявленную
особенность можно объяснить, если предположить, что при измерении 16 февраля 2005 г.
среди инкорпорированных в фильтры аэрозолей с АД менее 0,6 мкм была большая, чем при
измерении 24 ноября 2004 г., доля отмечавшихся «малоактивных излучателей». Вообще если
КОНЦЕНТРАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 117
Таблица 2. Усредненные по помещениям
отношения измеренных парциальных объемных
бета- и альфа-активностей
говорить о частицах с линейными размерами примерно в 0,1 мкм (АД до 0,3 мкм), то в на-
стоящее время общая радиоактивность отдельной из них не превышает 10-5 Бк (топливные
частицы) и 10-6 Бк (частицы из материала ЛТСМ). Естественно, что присутствие в материале
конечных фильтров таких (или несколько больших) аэрозольных частиц может только с
очень малой вероятностью создать существенные неравномерности в распределении актов
регистрации бета-частиц в авторадиограмме (и, соответственно, регистрируемые неравно-
мерности засветки их фотографий).
Еще одна особенность конечных фильтров АСиМА для группы аспираций в помеще-
нии 318/2 состоит в том, что усредненное по всем аспирациям отношение активностей осев-
ших на первые слои конечных фильтров к суммарной активности на всех слоях их оказалось
равным 0,63 ± 0,05. Это достоверно меньше от аналогичного соотношения для предыдущих
помещений, составляющего 0,89 ± 0,12. Причиной тому может также служить присутствие в
помещении 318/2 во фракции аэрозолей менее 0,6 мкм заметного количества достаточно
мелких глубоко проникающих аэрозолей.
Вычисленный коэффициент корреляции между измеренными в проаспирированных
конечных фильтрах активностями радионуклидов 220Rn ряда и РАТП для помещений 318/2 и
207/5(4) оказался разным (0,79 и 0,38 соответственно). Это свидетельствует, о том что в слу-
чае помещения 318/2 указанные 2 группы аэрозолей подчинены некоторой общей причине
возмущений, в отличие от помещений 207/5 (4), в которых ее не видно явно.
Наконец, в каждом из измерений, для всех групп АД аэрозолей были вычислены от-
ношения одновременно измеренных концентраций бета- и альфа-активных аэрозолей, их
средние значения и вариации по помещениям (табл. 2). Можно отметить следующие законо-
мерности: минимальное значение и наи-
меньшую вариацию имеют усредненные
отношения для групп аэрозолей с АД ме-
нее 0,6 мкм в помещении 318/2, а макси-
мальные значения и разброс – отношения
для всех групп аэрозолей в помещениях
207. Наблюдающаяся в случае самых мел-
ких аэрозолей завышенная бета-активность
конечных фильтров связана с завышенным
содержанием в них радионуклидов 137Cs (в
сравнении с фильтрами для других групп
аэрозолей тех же аспираций).
Заключение
Проведенные с помощью созданного прибора АСиМА в зимний период 2004 –
2005 гг. измерения концентрации и дисперсного состава аэрозолей в подреакторных поме-
щениях 207/5(4) и 318/2 объекта «Укрытие» позволили зарегистрировать однократное пре-
вышение ДКА из-за монтажных работ в скважене. Дисперсный состав РАТП в помещениях
207/5(4) характеризовался одномодальностью распределения по размерам с медианными АД
микронного диапазона и однократно выявленным присутствием в субмикронной фракции
«малоактивных аэрозолей». РАТП в помещении 318/2 чаще всего характеризуются бимо-
дальностью распределения с субмикронной и микронной компонентами и большей концен-
трацией малоактивных аэрозолей в субмикронной фракции. Присутствие в осажденной на
конечные фильтры фракции большего, чем в случае помещений 207, количества мелких
РАТП подтверждается выявившимся повышенным проникновением их в глубокие слои ко-
нечных фильтров, а измеренные соотношения бета- и альфа-активностей могут свидетельст-
вовать о вероятном топливном происхождении их. В поведении осаждавшейся на конечные
фильтры прибора фракции РАТП помещения 318/2 выявилась высокая степень корреляции с
поведением находящихся здесь же аэрозолей 220Rn ряда.
Группа
мкм
Помещение
207/4 (5) 318/2
Среднее
СКО,
%
Среднее
СКО,
%
АД < 0,6 97 34 56 19
0,6 < АД< 2,0 86 24 77 23
АД > 2,0 88 21 69 21
В. П. БАДОВСКИЙ, Э. М. КОЖУХОВ, Т. А. КРАВЧУК, А. Э. МЕЛЕНЕВСКИЙ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 5 2006 118
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. International Commission on Radiological Protection. Human Respiratory Tract Model for Ra-
diological Protection. - ICRP Publication 66 (Oxford: Pergamon Press) // Ann. ICRP 24 (1 – 3), 1994.
2. Бадьин В.И., Маргулис У.Я., Хрущ В.Т. Методы отбора проб радиоактивных аэрозолей и газов //
Дозиметрический и радиометрический контроль при работе с радиоактивными веществами и
источниками ионизирующих излучений. Методическое руководство / Под общей ред. В.И. Гри-
шмановского. – М.: Атомиздат, 1980. – 208 С.
3. Огородников Б.И., Сухоручкин А.К., Будыка А.К. и др. Радиоактивные аэрозоли объекта «Укры-
тие» (обзор). Часть 3. Дисперсность радиоактивных аэрозолей. – Чернобыль, 2004. – 60 с. –
(Препр. / НАН Украины. Ин-т проблем безопасности АЭС; 04-8).
4. Бондаренко О.А., Арясов П.Б., Мельничук Д.В. и др. Субмикронные аэрозоли объекта «Укрытие»
// Проблеми Чорнобиля. – 2002. – Вип. 10, ч. 2. – С. 140 – 153.
5. Baryakhtar V., Gonchar V., Zhidkov A., Zhidkov V. Radiation damages and self-sputtering of high-
radioactive dielectrics, spontaneous emission of submicronic dust particles // Condensed Matter
Physics. - 2002. - Vol. 5, No. 3(31). - P. 449 – 471.
6. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию. – М.: Мир, 1987. - 278 с.
7. Yule T.I. An on-line monitor for alpha-emitting aerosols // IEEE Transactions on nuclear science. -
1978. - Vol. NS – 25, No. 1 - P. 762 – 766.
8. Деклараційний пат. 63441 А Україна, МКИ 7 G01T7/04 Спосіб експресної оцінки радіоактивних
аерозолів / О. О. Ключников, О. Е. Меленевський, В. П. Бадовський та ін. – Опубл. 15.01.2004.
9. Деклараційний пат. 64309 А Україна, МКИ 7 G01T7/04 Пристрій для експресної оцінки радіо-
активних аерозолів / О. О. Ключников, О. Е. Меленевський, В. П. Бадовський та ін. – Опубл.
16.02.2004.
10. Огородников Б.И. Свойства, поведение и мониторинг радона и торона в воздухе //Атомная тех-
ника за рубежом. – 2001, № 5. – С. 14 – 26.
11. Международные основные нормы безопасности для защиты от ионизирующих излучений и
безопасного обращения с источниками излучения. Сер. изд. по безопасности № 115. – Вена:
МАГАТЭ, 1997. – 382 С.
12. Сухоручкин А.К. Расчет дозового коэффициента аэрозоля произвольной дисперсности // Про-
блеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - 2005. – Вип. 3, ч. 1. – С. 98 – 101.
13. Бадовский В.П., Голышкин В.И., Кожухов Э.М. и др. Генератор монодисперсних аэрозолей //
Проблеми Чорнобиля. – 2004. - Вып. 14 – С. 43 – 47.
14. Русанов А.А., Янковский С.С. Импакторы для определения дисперсности промышленных пылей.
- М.: ЦНИИТЭ, 1970. – 50 с.
15. Рыбалка В.Б., Смирнов Г.Ф., Петелин Г.И. и др. Микробный фактор, топливосодержащие мате-
риалы и образование субмикронных частиц в объекте «Укрытие» // Проблеми безпеки атомних
електростанцій і Чорнобиля. 2005 – Вип. 3, ч. 1. - С. 87 – 97.
Поступила в редакцию 16.03.06
|