Введение к работе
Актуальность работы.
В последние годы в мире развиваются процессы конверсии ядерных объектов военного назначения и вывода их из эксплуатации. Кроме того, во многих странах имеется ряд ядерных объектов, вывод из эксплуатации которых обусловлен их физическим износом. В этих случаях помимо необходимости утилизации отработавшего ядерного топлива неизбежно образуется большой объем отходов в виде демонтированного оборудования и строительного мусора. Часть этих отходов радиоактивна и подлежит дезактивации или захоронению, часть же может быть использована, например, в качестве наполнителя при строительстве. Кроме того, после демонтажа ядерного объекта необходимо удалить и вывезти для дезактивации или захоронения загрязнённый грунт и остатки строительного мусора. Площадь радиоактивного загрязнения территории нередко измеряется десятками и сотнями гектаров, а объем загрязненного грунта составляет десятки и сотни кубических метров. Радиоактивно загрязненный грунт относится, как правило, к радиоактивным отходам низкого уровня активности. Сложность обращения с ним обусловлена тем, что грунт включает большое число составляющих, различающихся по физическим и химическим свойствам, по уровню активности и составу радионуклидов. Поэтому при проведении реабилитационных работ возникает необходимость использования установок по сепарации и дезактивации загрязненного грунта и строительного мусора.
РНЦ «Курчатовский институт» – один из крупнейших научно-исследовательских центров страны, обладает комплексом ядерно-физических установок. Экспериментальная база РНЦ «Курчатовский институт» состояла из 12 исследовательских установок с реакторами различного типа, 19 критических стендов и других радиационно-опасных объектов, включая горячие лаборатории, облучающие установки, временные хранилища ядерного топлива и радиоактивных отходов. В результате многолетней производственной деятельности на его территории накопилось значительное количество радиоактивных отходов, которые направлялись во временные хранилища, расположенные на территории центра. Эти временные хранилища отходов образовались на начальном этапе работы института, и по современным меркам они не соответствовали нормам и правилам радиационной безопасности. С развитием Москвы территория института оказалась со всех сторон окруженной жилой застройкой и площадки с размещением хранилищ оказались расположенными в нескольких десятках метров от жилых домов. В рамках проекта «Реабилитация» возникла задача обращения с радиоактивно загрязненным грунтом. При проведении обследования объектов и участков территории РНЦ «Курчатовский институт», подлежащих реабилитации, было установлено, что на площадке временных хранилищ радиоактивных отходов (ВХРАО) и на площадке комплекса «Газовый завод» находится 8000м3 и 2500м3 радиоактивно загрязненного грунта соответственно. Захоронение такого количества низкоактивных отходов требует значительных финансовых и материальных затрат и является экономически неэффективным решением проблемы обращения с радиоактивными отходами (РАО). Поэтому было принято решение разработать и внедрить технологию и оборудование для дезактивации грунта, позволяющих в несколько раз сократить объем РАО, направляемых на захоронение. Для этого необходимо было разработать методики и инструментальные средства, позволяющие проводить в режиме реального времени качественные и количественные измерения активности радионуклидов в почве на обследуемых территориях, а так же контролировать активность грунта на выходе установки дезактивации.
Цели и задачи работы.
Диссертационная работа посвящена разработке методик и приборных средств, позволяющих в реальном времени проводить количественные измерения удельной активности радиоактивно загрязненного грунта непосредственно в зоне проведения реабилитационных работ на площадке временных хранилищ радиоактивных отходов РНЦ «Курчатовский институт», а так же на установках сепарации и дезактивации загрязненного грунта.
В работе были поставлены и решены следующие задачи:
-
Анализ существующих установок по сепарации и дезактивации радиоактивно загрязненного грунта и возможности использования различных детекторов гамма-излучения для измерения удельной активности грунта с площадки временного хранения радиоактивных отходов РНЦ «Курчатовский институт».
-
Разработка методики и оборудования для измерения распределения активности радионуклидов по глубине в почве и в контейнерах с загрязненным грунтом.
-
Разработка измерительной системы для контроля уровня радиоактивного загрязнения грунта на конвейерах опытно-промышленной установки дезактивации грунта.
-
Разработка системы измерения удельной активности радиоактивно загрязненного грунта и управления радиометрической сепарацией.
Положения, выносимые на защиту.
-
Разработка радиометра с погружным коллимированным детектором для измерения распределения активности радионуклидов по глубине в почве и в контейнерах с загрязненным грунтом. Использование радиометра позволяет исключить из технологической цепочки процедуру пробоотбора и последующий лабораторный анализ проб, поскольку измерения производятся непосредственно на месте проведения работ.
-
Разработка прототипа системы для проведения непрерывных измерений удельной активности грунта на конвейерах опытно – промышленной установки дезактивации грунта. Применение системы позволяет контролировать эффективность работы установки и исключает попадание грунта, активность которого превышает установленные предельные значения, в очищенный грунт.
-
Обоснование целесообразности радиометрической сепарации загрязненного грунта с площадки ВХРАО для уменьшения объема радиоактивных отходов, направляемых на дезактивацию и захоронение.
-
Разработка измерительной системы для установки радиометрической сепарации грунта. Применение системы позволяет проводить сортировку загрязненного грунта по удельной активности в автоматическом режиме вне зависимости от его гранулометрического состава.
Достоверность полученных результатов.
При разработке измерительных систем для радиометрической сепарации загрязненного грунта были проведены многочисленные эксперименты и выполнены необходимые расчеты по обоснованию эффективности применения разработанных систем. Была проведена проверка их работоспособности в лабораторных и реальных условиях. В частности, проводились эксперименты с точечными источниками гамма-излучения для построения аппаратных функций блоков детектирования, с калиброванными источниками поверхностной активности для определения чувствительности детекторов, а так же эксперименты с реальным грунтом. Достоверность полученных данных проверялась путем сравнения с результатами измерений, проводимых в лабораторных условиях на аттестованном оборудовании.
Практическая ценность и полезность работы.
-
Применение радиометрического способа оценки активности радионуклидов и характера их распределения по глубине почвы на различных участках загрязненной территории позволило сократить временные и финансовые затраты, поскольку измерения производились непосредственно на месте проведения работ, что исключило необходимость использования метода пробоотбора и последующих лабораторных исследований проб.
-
Применение разработанных систем для измерения удельной активности грунта на конвейерах установок сепарации и дезактивации радиоактивно загрязненного грунта позволило вести измерения в режиме реального времени, оперативно реагировать на превышение установленных пороговых значений и управлять процессом сепарации. В результате уменьшается объем грунта, направляемого на дезактивацию и захоронение, что позволяет сократить материальные и финансовые затраты.
Личный вклад.
Автор принимал непосредственное участие в разработке радиометрического способа оценки распределения удельной активности радионуклидов по глубине почвы с помощью погружного спектрометрического коллимированного детектора, изготовлении блоков детектирования, написании программного обеспечения. Проводил спектрометрические измерения на площадке ВХРАО и на установке дезактивации радиоактивно загрязненного грунта, на пойменных участках р.Течи.
Автором разработана радиометрическая система для измерения удельной активности радиоактивно загрязненного грунта на конвейере опытно-промышленной установки дезактивации грунта. Изготовлены опытные образцы устройств, проведена калибровка и настройка оборудования.
Автор непосредственно занимался вопросом выбора технологической схемы радиометрической сепарации радиоактивно загрязненного грунта, разработкой технического задания для изготовления установки радиометрической сепарации грунта, выполнял расчеты для обоснования эффективности применения разрабатываемых систем. Лично изготовил автоматизированную измерительную систему, позволившую в реальном времени контролировать удельную активность загрязненного грунта на конвейере установки и управлять процессом сепарации.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:
Международная конференции «Ядерная энергетика в Республике Казахстан. ЯЭ-2005». 30мая-3июня 2005года. г.
8-ая Международная конференция «Безопасность ядерных технологий: Экономика безопасности и обращение с источниками ионизирующих излучений. (26 сентября – 30 сентября 2005 года, Санкт-Петербург, Россия).
International Conference Decommisionning challenges: an Industrial Reality, Avignon, France, September 28 – October 2 2008.
International Conference on Radioecology & Environmental Radioactivity, Bergen, Norway, 15-20 June 2008.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 8 работ. Из них: 5 – в материалах и сборниках трудов международных конференций, 3 – в реферируемых журналах.
Структура и объем диссертации.
