Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ
Предложен простой способ первичной сортировки радиоактивных отходов с помощью коллимированного ковшевого дозиметра, располагаемого на стреле экскаватора. Для определения граничных условий проведения сортировки при влиянии гамма-фона объекта "Укрытие" было проведено математическое моделиров...
Saved in:
| Published in: | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
|---|---|
| Date: | 2005 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2005
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128039 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ / В.Г. Батий, А.А. Правдивый, А.И. Стоянов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 2. — С. 92-98. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860112084674543616 |
|---|---|
| author | Батий, В.Г. Правдивый, А.А. Стоянов, А.И. |
| author_facet | Батий, В.Г. Правдивый, А.А. Стоянов, А.И. |
| citation_txt | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ / В.Г. Батий, А.А. Правдивый, А.И. Стоянов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 2. — С. 92-98. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| description | Предложен простой способ первичной сортировки радиоактивных отходов с помощью коллимированного ковшевого дозиметра, располагаемого на стреле экскаватора. Для определения граничных условий проведения сортировки при влиянии гамма-фона объекта "Укрытие" было проведено математическое моделирование этого процесса.
Запропоновано простий спосіб первинного сортування радіоактивних відходів за допомогою колімованого дозиметра, що розташовується на стрілі екскаватора, і проведено математичне моделювання процесу сортування для визначення граничних умов проведення сортування в умовах сильного гамма-фону об’єкта “Укриття”.
Simple method of radioactive waste first separation using collimated dosimeter, which is placed on boom of power shovel, is proposed, and separation process mathematic modeling for boundary conditions definition of sorting under "Shelter" object high gamma background condition are carry out.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:35:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
92 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005
УДК 621.039.564 + 551.521
ОЦЕНКА ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ ПРИМЕНЕНИЯ КОВШОВОГО ДОЗИМЕТРА
ДЛЯ ПЕРВИЧНОЙ СОРТИРОВКИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
В. Г. Батий, А. А. Правдивый, А. И. Стоянов
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Чернобыль
Предложен простой способ первичной сортировки радиоактивных отходов с помо-
щью коллимированного ковшевого дозиметра, располагаемого на стреле экскаватора. Для
определения граничных условий проведения сортировки при влиянии гамма-фона объекта
"Укрытие" было проведено математическое моделирование этого процесса.
Введение
Настоящий этап деятельности по ликвидации последствий аварии 1986 г. характери-
зуется выполнением работ по преобразованию объекта "Укрытие" в экологически безопас-
ную систему. В рамках международной программы SIP осуществляются мероприятия по
преобразованию объекта "Укрытие", в частности проведение стабилизации его строительных
конструкций, строительство нового безопасного конфаймента (НБК) и др. При этом пред-
полагается выполнение значительного объема проектно-изыскательских, буровых и
земляных работ в техногенном слое на промплощадке ЧАЭС, при которых будут образовы-
ваться значительные объемы радиоактивно загрязненных грунтов (124000 м3 [1]) различной
категории.
Одним из важнейших этапов обращения с радиоактивными отходами (РАО) является
их сортировка [2] как наиболее эффективный способ минимизации объемов РАО.
Использование в таких условиях существующих установок сортировки, например
разработанного в CANBERA автоматического конвейера сортировки грунта и строительного
мусора, представляется нецелесообразным из-за высокой стоимости, неоднородности грунта
(вблизи активного слоя с большой вероятностью возможно обнаружение высокоактивных
фрагментов [2]), высокого внешнего гамма-фона от скоплений РАО в объекте "Укрытие", а
также недостаточной мобильности (подобные установки предназначены для системного
удаления радиоактивного грунта, а не для проведения строительных работ, создания
фундаментов и т.п.). Кроме того, приведенная в примере установка сортировки имеет
высокую степень образования пыли.
В настоящей работе предложен простой способ сортировки с помощью коллими-
рованного ковшового дозиметра, располагаемого на стреле экскаватора, и проведено мате-
матическое моделирование процесса сортировки в условиях сильного гамма-фона, создава-
емого объектом "Укрытие", с целью определения граничных условий ее проведения.
Методика сортировки
На рис. 1 представлена схема, в которой отражена систематизация источников образо-
вания радиоактивно загрязненных грунтов при проведении земляных работ вблизи объекта
"Укрытие".
При проведении работ по текущей эксплуатации объекта "Укрытие" образование
значительных объемов радиоактивно загрязненных грунтов не предполагается. Образование
основных объемов радиоактивно загрязненных грунтов будет происходить при проведении
работ по преобразованию объекта "Укрытие" в экологически безопасную систему
(см. рис. 1).
В. Г. БАТИЙ, А. А. ПРАВДИВЫЙ, А. И. СТОЯНОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 93
В связи с образованием больших объемов радиоактивно загрязненных грунтов был
выпущен документ [1], в котором предложена классификация ТМ, в том числе радиоактивно
загрязненных грунтов, представленная в таблице.
Как видно из таблицы, представленная классификация имеет высокую степень диффе-
ренциации, что позволяет решить проблему больших затрат, связанных с захоронением
радиоактивно загрязненных грунтов. В соответствии с данной классификацией значительные
объемы радиоактивно загрязненных грунтов могут быть использованы в качестве обратной
засыпки (тип A-S1) или временно расположены на специальной площадке (A-S2). Основным
критерием классификации радиоактивно загрязненных грунтов является мощность экспо-
зиционной дозы (МЭД) [1].
Необходимо отметить, что особенностью сортировки в условиях объекта "Укрытие"
является наличие повышенного гамма-фона, создаваемого объектом "Укрытие", радио-
активно загрязненной территорией и сооружениями на ней.
Для осуществления на практике сортировки радиоактивно загрязненных грунтов в
соответствии с приведенной классификацией представляется целесообразным применение
коллимированного ковшового дозиметра, располагаемого на стреле экскаватора. В качестве
такого устройства может быть предложено, например, разработанное в ИПБ АЭС НАН
Украины коллимирующее устройство на основе дозиметра-радиометра ДКС-01 "Селвис"
(рис. 2).
Данное коллимирующее устройство состоит из выносного детектора гамма-излучения
на основе CdZnTe, который помещен в специальный свинцовый коллиматор толщиной 30
мм. Угол раствора коллимирующего отверстия 45°, длина кабеля, соединяющего детектор с
блоком обработки информации, до 30 м.
Подобное коллимирующее устройство может быть размещено на стреле экскаватора
таким образом, чтобы в поле зрения коллимированного детектора находилось только содер-
жимое ковша. Такое решение позволит определить МЭД только от содержимого ковша. При
поднятом ковше имеется возможность сканирования рабочей зоны с целью своевременного
обнаружения высокоактивных фрагментов.
Рис. 1. Источники образования радиоактивно загрязненных грунтов при производстве земляных
работ вблизи объекта "Укрытие" в процессе преобразования его в экологически безопасную систему.
В. Г. БАТИЙ, А. А. ПРАВДИВЫЙ, А. И. СТОЯНОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 94
Структура классификации технологических материалов (ТМ), в том числе радиоактивно
загрязненных грунтов, образующихся при реализации международной программы SIP
на объекте "Укрытие"
Класс ТМ Тип ТМ Группа ТМ
МЭД, мР/ч
(максимальное значение на
расстоянии 0,1 м)
А
(Временно распола-
гаются на специ-
альной площадке)
A-R
Освобождаются от
регулирующего
контроля
Не больше 0,03
А-S1
Грунты, пригодные для
использования
A-S1-1 Не больше 1
A-S1-2 От 1 до 10
A-S1-3 От 10 до 30
А-S2
Грунты, непригодные
для использования
От 30 до 50
А-Т
Техногенные объекты
А-Т-1
Габаритные
Не больше 50
А-Т-2
Негабаритные
Не больше 50
B
(Захораниваются на
ПЗРО "Буряковка".
При необходимости
часть ТМ контейне-
ризуется и времен-
но сохраняется как
САО)
B-S
Грунты
Больше 50 и отвечают критериям
приемки ПЗРО "Буряковка"
B-Т
Техногенные объекты
В-Т-1
Габаритные Больше 50 и отвечают критериям
приемки ПЗРО "Буряковка" В-Т-2
Негабаритные
B-M
САО, подлежащие
контейнеризации
Превышают критерии приемки
ПЗРО "Буряковка"
C
(Хранятся во вре-
менном хранилище
ВАО на площадке
ГСП ЧАЭС)
Больше 1000
Математическое моделирование процесса сортировки
Для оптимизации расположения коллимирующего устройства и толщины его защиты
было проведено моделирование процесса сортировки при помощи вычислительной про-
граммы Microshield (Version 5.05) для различных объемов ковша. При этом одновременно
учитывались фоновые условия в месте проведения работ и защитные свойства коллиматора.
На рис. 3 представлена зависимость МЭД гамма-излучения в точке детектирования,
сформированная ковшом с радиоактивно загрязненными грунтами, от объема ковша для
расстояний 0,1; 0.5; 1; 2 и 3 м от ковша до детектора. В данной зависимости для малых
объемов ковша МЭД быстро возрастает с увеличением объема, а для больших объемов
(около 0,1 м3) - "выполаживается" и практически не изменяется вне зависимости от
расстояния до ковша. Это объясняется самопоглощением гамма-излучения в измеряемом
радиоактивно загрязненном грунте. Данная зависимость позволяет оптимизировать объем
ковша в зависимости от расположения коллимированного детектора на стреле экскаватора.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 95
Рис. 2. Коллимирующее устройство на основе дозиметра-радиометра ДКС-01 "Селвис".
0.01
0.1
1
10
100
0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10
Объем, куб.м
МЭД, мР/ч
0.1 м
0.5 м
1 м
2 м
3 м
Рис. 3. Зависимость МЭД гамма-излучения, сформированная ковшом с радиоактивно
загрязненным грунтом, от объема ковша для различных расстояний от ковша до детектора.
В. Г. БАТИЙ, А. А. ПРАВДИВЫЙ, А. И. СТОЯНОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 96
Как видно из рис. 3, характеризация извлекаемого радиоактивно загрязненного грунта
не может быть осуществлена в случае, если совокупность параметров таковы, что значения
МЭД меньше фоновых условий в месте производства работ. Т.е. если в ковше находится не
радиоактивно загрязненный грунт, то в радиационных условиях промплощадки объекта
"Укрытие" будет невозможно это определить.
Например, в районе строительства путей надвижки НБК фон составляет от единиц до
нескольких десятков мР/ч. В этом же диапазоне МЭД излучает радиоактивно загрязненный
грунт, который может быть отнесен к классу А (см. таблицу). Класс А состоит из четырех
типов, которые в свою очередь разделены на пять групп. Поэтому для осуществления сорти-
ровки в данных радиационных условиях необходимо применять экранирование детектора,
позволяющее снизить значительно снизить на фон.
Для оптимизации экранирования детектора были построены зависимости относитель-
ной погрешности измерения от МЭД на поверхности ковша для фоновых условий 10 мР/ч
(рис. 4).
При гамма-фоне 10 мР/ч (см. рис. 4) относительные погрешности измерения велики.
Как видно из рис. 4, категорирование радиоактивно загрязненных грунтов типа B-S
(см. таблицу) может быть осуществлено с погрешностью не более 50 % только на расстоянии
не более 1 м от ковша. В случае использования разаботанного в ИПБ АЭС НАН Украины
коллимирующего устройства с толщиной защиты 30 мм возможности сортировки сущест-
венно расширяются (рис. 5).
Для определения граничных условий применения коллимированного ковшового
дозиметра в процессе сортировки радиоактивно загрязненного грунта было проведено
математическое моделирование. Граничные условия определялись в предположении, что
относительная погрешность измерения должна быть не более 50 %.
Результаты моделирования позволяют определить расстояние от ковша до детектора,
при которых возможно проведение категорирования радиоактивно загрязненного грунта
данного типа (см. таблицу) при радиационных условиях, характерных для данной зоны
производства работ. На рис. 6 представлены граничные условия применения
коллимированного ковшового дозиметра в процессе сортировки. Заштрихованная область
соответствует разрешенным значениям проведения категорирования.
Заключение
Таким образом, результаты проведенного моделирования процесса сортировки радио-
активно загрязненных грунтов позволяют сделать вывод о возможности применения
коллимированного ковшового дозиметра, располагаемого на стреле экскаватора, в условиях
повышенного радиационного фона вблизи объекта "Укрытие", в частности в зонах
предполагаемого производства работ по строительству НБК. При разработки ковшового
дозиметра за основу может быть взято коллимирующее устройство, разработанное в
ИПБ АЭС НАН Украины, на основе дозиметра-радиометра ДКС-01 "Селвис".
Предложенная методика позволяет оптимизировать расположение коллимирующего
устройства на стреле экскаватора и толщину его защиты для различных радиационных
условий. Найденные граничные условия позволяют определить величину гамма-фона и
расстояние от ковша до детектора, при которых возможно проведение категорирования
радиоактивно загрязненного грунта. В случае высокого гамма-фона, значения которого
превышают граничные условия, необходимо увеличить толщину защитных стенок коллима-
тора. Данная методика позволяет определить их необходимую толщину.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 97
10%
100%
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
МЭД на поверхности, мР/ч
Относительная
погрешность, %
0.1 м
0.5 м
1 м
1 м
3 м
A
-R
A
-S
1-
1
A
-S
1-
2
A
-S
1-
3
A
-S
2
B
-S C
50
Рис. 4. Зависимость относительной погрешности измерений от МЭД на поверхности ковша с
радиоактивно загрязненным грунтом. Фоновые условия в месте проведения сортировки 10 мР/ч.
10%
100%
0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
МЭД на поверхности, мР/ч
Относительная
погрешность, %
0.1 м
0.5 м
1 м
1 м
3 м
A
-R
A
-S
1-
1
A
-S
1-
2
A
-S
1-
3
A
-S
2
B
-S
C
50
Рис. 5. Зависимость относительной погрешности измерений от МЭД на поверхности ковша
с радиоактивно загрязненным грунтом при применении свинцового коллиматора
с толщиной защиты 30 мм.
В. Г. БАТИЙ, А. А. ПРАВДИВЫЙ, А. И. СТОЯНОВ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 98
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Класифікація ґрунтів та інших матеріалів, які утворюються при виконанні земляних
робіт під час реалізації плану здійснення заходів на об’єкті "Укриття" / ГСП "Черно-
быльская АЭС". - Инв. № 15 от 06.04.04.
2. Алешин А.М., Батий В.Г., Закревский Ю.А. и др. Безопасное обращение с твердыми
радиоактивными отходами при преобразовании объекта "Укрытие" // Проблеми Чорно-
биля. - 2002. - Вип. 9. - С. 41 - 46.
Поступила в редакцию 29.03.05,
после доработки – 04.04.05.
0 1 2 3
1E-3
0.01
0.1
1
Гамма-фон, мР/ч
A-R
V = 0.1 м3
Расстояние, м
0 1 2 3
0.01
0.1
1
10
Гамма-фон, мР/ч
A-S1-1
V = 0.1 м3
Расстояние, м
Рис. 6. Граничные условия применения коллимированного ковшового дозиметра с толщиной
защиты 30 мм в процессе сортировки.
0 1 2 3
0.1
1
10
100
Гамма-фон , мР /ч
A-S1-2
V = 0 .1 м 3
Расстояние , м
0 1 2 3
1
10
100
1000
Гамма -фон , мР /ч
A-S1-3
V = 0.1 м 3
Расстояние , м
0 1 2 3
1
10
100
1000
Гамма-фон, мР/ч
A-S2
V = 0.1 м3
Расстояние, м
0 1 2 3
10
100
1000
10000
Гамма-фон, мР/ч
B
V = 0.1 м3
Расстояние, м
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
________________________________________________________________________________________________________________________
ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 2 2005 99
15 18 МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ СОРТУВАННЯ РАДІОАКТИВНО
ЗАБРУДНЕНИХ ГРУНТІВ
В. Г. Батій, О. А. Правдивий, О. І. Стоянов
Запропоновано простий спосіб первинного сортування радіоактивних відходів за
допомогою колімованого дозиметра, що розташовується на стрілі екскаватора, і проведено
математичне моделювання процесу сортування для визначення граничних умов проведення
сортування в умовах сильного гамма-фону об’єкта "Укриття".
15 18 MATHEMATIC MODELING OF RADIOACTIVE POLLUTION SOIL SEPARATION PROCESS
V. G. Batiy, А. А. Pravdiviy, А. I. Stojanov
Simple method of radioactive waste first separation using collimated dosimeter, which is
placed on boom of power shovel, is proposed, and separation process mathematic modeling for
boundary conditions definition of sorting under "Shelter" object high gamma background condition
are carry out.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-128039 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1813-3584 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:35:05Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Батий, В.Г. Правдивый, А.А. Стоянов, А.И. 2018-01-02T12:05:00Z 2018-01-02T12:05:00Z 2005 Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ / В.Г. Батий, А.А. Правдивый, А.И. Стоянов // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2005. — Вип. 2. — С. 92-98. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128039 621.039.564 + 551.521 Предложен простой способ первичной сортировки радиоактивных отходов с помощью коллимированного ковшевого дозиметра, располагаемого на стреле экскаватора. Для определения граничных условий проведения сортировки при влиянии гамма-фона объекта "Укрытие" было проведено математическое моделирование этого процесса. Запропоновано простий спосіб первинного сортування радіоактивних відходів за допомогою колімованого дозиметра, що розташовується на стрілі екскаватора, і проведено математичне моделювання процесу сортування для визначення граничних умов проведення сортування в умовах сильного гамма-фону об’єкта “Укриття”. Simple method of radioactive waste first separation using collimated dosimeter, which is placed on boom of power shovel, is proposed, and separation process mathematic modeling for boundary conditions definition of sorting under "Shelter" object high gamma background condition are carry out. ru Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ Математичне моделювання процесу сортування радіоактивно забруднених грунтів Mathematic modeling of radioactive pollution soil separation process Article published earlier |
| spellingShingle | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ Батий, В.Г. Правдивый, А.А. Стоянов, А.И. |
| title | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ |
| title_alt | Математичне моделювання процесу сортування радіоактивно забруднених грунтів Mathematic modeling of radioactive pollution soil separation process |
| title_full | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ |
| title_fullStr | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ |
| title_full_unstemmed | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ |
| title_short | Оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ |
| title_sort | оценка граничных условий применения ковшового дозиметра для первичной сортировки при проведении земляных работ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128039 |
| work_keys_str_mv | AT batiivg ocenkagraničnyhusloviiprimeneniâkovšovogodozimetradlâpervičnoisortirovkipriprovedeniizemlânyhrabot AT pravdivyiaa ocenkagraničnyhusloviiprimeneniâkovšovogodozimetradlâpervičnoisortirovkipriprovedeniizemlânyhrabot AT stoânovai ocenkagraničnyhusloviiprimeneniâkovšovogodozimetradlâpervičnoisortirovkipriprovedeniizemlânyhrabot AT batiivg matematičnemodelûvannâprocesusortuvannâradíoaktivnozabrudnenihgruntív AT pravdivyiaa matematičnemodelûvannâprocesusortuvannâradíoaktivnozabrudnenihgruntív AT stoânovai matematičnemodelûvannâprocesusortuvannâradíoaktivnozabrudnenihgruntív AT batiivg mathematicmodelingofradioactivepollutionsoilseparationprocess AT pravdivyiaa mathematicmodelingofradioactivepollutionsoilseparationprocess AT stoânovai mathematicmodelingofradioactivepollutionsoilseparationprocess |