автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительные системы и методы радиационного контроля объектов использования атомной энергии при работах по ликвидации последствий аварий и реабилитации

5Ь

Российский научный центр «Курчатовский институт»

На правах рукописи

ВОЛКОВ Виктор Глебович

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

И МЕТОДЫ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ РАБОТАХ ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИЙ И РЕАБИЛИТАЦИИ

Специальность 05.11 16 — информационно-измерительные системы (атомная наука и техника в смежных областях) и 05.14.03 — ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

003 16202Э

Москва — 2007

003162029

Работа выполнена в Российском научном центре "Курчатовский институт"

Официальные оппоненты

Доктор физико-математических наук, Арутюнян Рафаэль Варназович

доктор физико-математических наук, Полуэктов Павел Петрович

доктор технических наук, Черкашин Игорь Иванович

Ведущая организация

МосНПО «Радон»

Защита состоится " 14 " ноя6ря_ 2007 г в Д часов 00 мин на заседании

диссертационного совета Д 520 009 04 в ФГУ РНЦ «Курчатовский институт» по адресу

123182, Москва, пл Курчатова, д 1, тел 8 499 196-60-32,8 499 196-72-65

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации

Автореферат разослан " "_2007 г

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ РНЦ «Курчатовский институт»

Ученый секретарь Диссертационного совета,

Г В Яковлев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация включает в себя исследования и разработки, выполненные в рамках работ по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС и реабилитации территории РНЦ «Курчатовский институт», по созданию новых и совершенствованию имеющихся научно обоснованных технических и методических решений, связанных с построением информационно-измерительных (ИИС) и управляющих систем, необходимых для производства указанных выше работ

В настоящее время в связи с началом работ по Федеральной целевой программе «Ядерная и радиационная безопасность России на 2008-2010 и период до 2015» отмечается растущий спрос на информационные технологии и программно-аппаратные средства радиационного мониторинга и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и объектов использования атомной энергии (ОИАЭ) Совершенствование и последовательное развитее методов, аппаратно-программных комплексов и управляющих систем для этих целей становятся эффективным комплексным мероприятием текущего момента и на перспективу, для обеспечения высокой степени защиты персонала, населения и окружающей среды от радиационного воздействия делящихся веществ и осколков деления, а также радиоактивных продуктов реакций термоядерного синтеза Защита персонала, населения и окружающей среды, смягчение последствий от возможных радиационных аварий, реабилитация радиоактивно загрязненных территорий и объектов не возможна без применения ИИС радиационного мониторинга Создание таких ИИС для отслуживших свой срок ОИАЭ является порой единственным и практически реализуемым мероприятием, компенсирующим дефицит безопасности стареющих ядерных объектов и исследовательских реакторов

Общей целью работы явилось разработка научно обоснованной методологии создания и применения широкого класса программно аппарашых средств измерения уровней загрязнения территорий и ОИАЭ гамма и бета излучающими радионуклидами / !

Данная методология лежит в основе построения различных по архитектуре, /

^_

назначению и сложности информационно-измерительных систем радиационного

контроля и мониторинга радиоактивно загрязненных объектов, допускающих применение, как в составе стационарных систем контроля, так и мобильных комплексов проведения реабилитационных работ в условиях большой удаленности от источников энергоснабжения и материального обеспечения

Актуальность работы

Проведение работ по ликвидации последствий радиационных аварий и реабилитации радиоактивно загрязненных объектов не возможно без применения ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения Отсутствие точных данных о нуклидном составе загрязнения, возможность обнаружения высокоактивных элементов конструкций и отходов в ходе реабилитации требует непрерывного контроля радиационной обстановки с целью оперативного изменения технологии выполнения работ и обеспечения защиты персонала и окружающей среды от радиационного воздействия, превышающего нормативные уровни

Актуальность работы определяется необходимостью повышения эффективности существующих и разработкой новых методов измерений, а также созданием на основе разработанной принципиально новой методологии информационно-измерительных систем, приборов и технических устройств для радиационного контроля, диагностики и мониторинга объектов использования атомной энергии при работах по ликвидации негативных последствий их промышленной эксплуатации и непредвиденных ситуации Созданные новые классы ИИС находят применение при реабилитации территорий, ликвидации хранилищ радиоактивных отходов (РАО), накопленных за годы «холодной войны» и предназначенных для размещения вредных и опасных элементов ядерной техники и материалов В современных условиях развития ядерно-промышленного и энергетического комплекса исследования возможностей и путей совершенствования существующих и создания новых образцов информационно-измерительных систем радиационного мониторинга, улучшение их технических, эксплуатационных и других характеристик являются жизненно важными для снижения вероятности несанкционированного перемещения и применения изделий ядерной техники, охраны здоровья персонала и населения, защиты окружающей среды

Актуальность данных научных исследований определяется проблемами исполнения правовых документов федерального и регионального уровня

Федеральной целевой программой «Ядерная и радиационная безопасность России на 2008-2010 гг и на период до 2015 г»

Постановление Правительства Москва №641 от 25 08 1998 Стратегия развития атомной энергетики России в первой половине XXI века Концепция обращения с радиоактивными отходами в Российской Федерации определяется

Закон РФ «Об атомной энергии»

Закон РФ «О радиационной безопасности населения»

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 03 02 2005 № 117-р В основу разработанных аппаратно-программных средств радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения положены фундаментальные исследования, применяемые в области диагностики плотной плазмы, для получения изображения плазменных объектов в рентгеновском диапазоне спектра излучения Методология, предложенная в ИАЭ им И В Курчатова для регистрации изображений излучающих объектов, были впервые применена, а затем усовершенствована и апробирована при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС В последствии эта методология получила широкое распространение в мире в работах по созданию большого класса ИИС, используемых при выводе из эксплуатации ОИАЭ, и в первую очередь исследовательских ядерных реакторов и установок по переработке облученного ядерного топлива

Исследованиями в области создания экспресс методов радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения, средств измерения и диагностики полей интенсивных ионизирующих излучений занимаются крупнейшие лаборатории и фирмы во многих странах В ведущих ядерных центрах Saclay и Marculle (Франция), Forsumcenter Karlsruhe (Германия), BNFL (Великобритания), РНЦ "Курчатовский институт" (Россия), Hanford (США) и многих других проводятся исследования по разработке средств визуализации источников фотонного ионизирующего излучения

В 2003 году фирма Canberra начала выпускать регистрирующий блок

5

гаммавизора, который аттестован как стандартное средство диагностики при работах на Европейских ядерных установках в условиях высоких уровней загрязнения оборудования С 2002 г фирма В№Ь предоставляет услуги по получению с помощью прибора Каёэсап, аналогичного гамма локатору, изображений с учетом спектральных характеристик излучения на объектах ядерной промышленности Американские фирмы разработали гаммавизор на основе ПЗС матриц большого размера (до 100мм в диаметре)

В РНЦ «Курчатовский институт» в настоящее время ИИС таких классов, как гаммавизор и гамма локатор, используются как штатные постоянно действующие средства при работах по реабилитации хранилищ РАО на площадке хранения РАО на территории РНЦ Курчатовский институт и других ОИЯЭ

Экспериментальные исследования в области кодирующих информационных модулей позволили создать методологию построения принципиально новых систем формирования гамма изображений, применение которых в несколько раз увеличивает чувствительность современных ИИС регистрации и записи рентгеновских изображений Достигнутая в экспериментах высокая чувствительность и хорошее спектральное разрешение гамма локаторов дали толчок к разработке новых методов и методик измерения дифференциальных характеристик распределения радиоактивного загрязнения таких, как глубина его проникновения в вещество, например в почвы и бетоны, толщина чистого слоя вещества, покрывающего слой, содержащий 80% суммарной активности

Большой фактический материал, собранный в процессе работ позволил разработать методики измерений уровней радиоактивного загрязнения почв и строительных конструкций, многие из которых прошли аттестацию в органах Госстандарта и приняты к применению, а приборы сертифицированы как средства измерений

В результате работ, выполненных за десятилетия, прошедшие со времени аварии на ЧАЭС созданы компьютерные базы данных по многим загрязненным территориям и отдельным объектам, которые позволяют проводить математическое моделирование процессов реабилитации, демонтажа и дезактивации оборудования на этих объектах

6

Разработанные ИИС позволили выработать оптимальные пути реабилитации радиоактивно загрязненных помещений и территорий Чернобыльской АЭС В настоящее время международное сообщество приступает к строительству нового укрытия на Чернобыльской АЭС, и ввиду этого данные по уровням загрязнения отдельных помещений 4-го блока могут оказаться чрезвычайно полезными при строительных работах Прогноз дозовой обстановки и поглощенных доз, полученных персоналом при производстве тех или иных работ буцут полезны при планировании строительства, а ИИС будут чрезвычайно полезны при реабилитации разрушенного блока ЧАЭС и других загрязненных территорий и ОИАЭ

Целью настоящей работы является создание и применение на основе научно обоснованной методологии целого класса новых ИИС радиоактивного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения при реабилитации ОИАЭ, подвергшихся загрязнению в ходе разработки и создания ядерных технологий военного и гражданского применения

Основные задачи диссертации:

- анализ требований к средствам контроля и измерения, необходимых в ходе проведения работ по ликвидации последствий радиационных аварий и реабилитации радиоактивно загрязненных территорий и ОИАЭ,

- разработка методологии построения принципиально новых классов ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ

- разработка новых дополнительных методов радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ,

- разработка информационно-измерительных и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ,

- опытная апробация разработанных информационно-измерительных и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ в работах по ликвидации радиационных аварий и реабилитации территорий и ОИАЭ, загрязненных гамма и бета излучающими

7

радионуклидами,

- разработка технологий применения разработанных информационно-измерительных и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ в работах по ликвидации радиационных аварий и реабилитации территорий и ОИАЭ загрязненных гамма и бета излучающими радионуклидами,

- опытно-промышленная: эксплуатация информационно-измерительных и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ при работах по реабилитации хранилищ исторических РАО на территории РНЦ «Курчатовский институт»,

- включение информационно-измерительных и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ в технологический процесс производства работ по реабилитации хранилищ исторических РАО на территории РНЦ «Курчатовский институт», использование данных измерений в работах других технологических систем таких как, например, робототехнические средства,

- использование данных измерений, полученных с помощью разработанных информационно-измерительных и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ для прогнозирования изменения радиационной обстановки в ходе выполнения работ по реабилитации и оценки воздействия работ на персонал, население и окружающую среду,

- создание баз данных tro результатам измерений, полученных разработанными информационно-измерительными и управляющими системами радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ, в ходе выполнения работ по реабилитации с целью их дальнейшего использования при осуществлении длительного контейнерного хранения РАО на спецполигонах

Научная новизна работы:

- разработаны концепции создания и применения информационно-измерительных

8

и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ при работах по ликвидации радиационных аварий и реабилитации территорий и ОИАЭ, загрязненных гамма и бета излучающими радионуклидами,

- разработана методология создания и применения новых классов информационно-измерительных и управляющих систем радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ при работах по ликвидации радиационных аварий и реабилитации территорий и ОИАЭ, загрязненных гамма и бета излучающими радионуклидами,

- разработаны методики проведения измерений с помощью новых дополнительных аппаратно-программных средств радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ, определены минимальные детектируемые активности и погрешности измерения,

- разработаны и прошли апробацию ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ в работах по ликвидации радиационных аварий и реабилитации территорий и ОИАЭ, загрязненных гамма и бета излучающими радионуклидами,

- разработаны технологии применения ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ в работах по ликвидации радиационных аварий и реабилитации территорий и ОИАЭ, загрязненных гамма и бета излучающими радионуклидами,

- получен большой объем измерительной информации, на основе которой проведено моделирование с целью определения оптимальных путей проведения реабилитационных работ,

- на основе измеренных данных и результатов моделирования приняты и осуществлены конкретные решения выполнения работ по реабилитации хранилищ «исторических» РАО на территории РНЦ «Курчатовский институт»,

- созданы базы данных по результатам измерений, которые могут лечь в основу для принятия решений о путях дальнейшего обращения с извлеченными и помещенными в контейнеры РАО

Практическая ценность полученных результатов.

Все разработанные на основе предложенной методологии построения ИИС были практически использованы в ходе работ по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС и реабилитации хранилищ «исторических» РАО на территории РНЦ «Курчатовский институт» Такие ИИС, как гаммавизор и гамма локатор, были включены в технологические процессы работ по их ликвидации и проработали в условиях средней полосы России в течение нескольких лет в качестве штатного средства контроля и измерения При работах по извлечению высокоактивных отходов из хранилища омоноличенного бетонным раствором с помощью гаммавизора определяли местоположение пеналов с высокоактивными источниками и управляли робототехническими средствами в процессе их извлечения из бетонной матрицы, переноса на сортировочную площадку, упаковки в контейнер и подготовки к удалению из зоны работ

ИИС гамма локатор использовался в качестве штатного средства контроля радиационной обстановки при работах по ликвидации хранилищ РАО В ночное время гамма локатор по выбранной программе сканировал с определенным шагом в течение 7 часов поверхность всей площадки размещения хранилищ «исторических» РАО и измерял поток фотонов ионизирующего излучения По измеренным данным рассчитывалось распределение мощности эквивалентной дозы на любой высоте от поверхности грунта Эти данные использовались при планировании работ по реабилитации

Ввиду отсутствия точных данных о конструкции хранилищ, нуклидном составе РАО, помещенных в них, а также их активности, измерения распределения удельной активности РАО в скважинах и их изотопного состава приобретают первостепенную практическую ценность, так как позволяют на их основе разрабатывать план производства работ по ликвидации хранилищ, определять технологии их выполнения

Огромную практическую помощь оказали аппаратно-программные средства позволяющие определять суммарную и удельную активность РАО, помещенных в контейнер Без указания этих данных нельзя отправлять отходы на длительное хранение в специализированное предприятие МосНПО «Радон» Лабораторные исследования

10

проб РАО чрезвычайно длительный и трудоемкий процесс, а новые разработанные методы и средства измерения позволяли получать необходимую информацию в течение одного часа рабочего времени

Практическая ценность работы заключается несомненно также и в том, что все разработанные на основе предложенной методологии ИИС и аппаратно-программные средства работали совместно и одновременно в комплексе, что позволяло определять весь необходимый набор параметров, характеризующих радиационную обстановку и уровни радиоактивного загрязнения РАО, радиоактивно загрязненных грунтов и объектов

На защиту выносятся.

- предложена новая методология и на ее основе разработаны новые модификации информационно-измерительных систем радиационного контроля, адаптированные для работ по реабилитации объектов использования атомной энергии, такие как

новая модификация гаммавизор, выполненная в носимом варианте и допускающая использование кодирующих апертур,

новая модификация гамма локатора для известной геометрии измерений и обладающая более высокой чувствительностью,

скважинные коллимированные детекторы для измерения уровней распределения удельной активности Сэ-137 и Со-60 по глубине скважин,

средства измерения удельной и суммарной активности радионуклидов Сз-137 и Со-60 в контейнерах, заполненных РАО,

средства измерения удельной активности вг-90 в почве и поверхностной активности загрязненных конструкций,

пороговые коллимированные детекторы для контроля радиационной обстановки в зоне работ,

информационно-измерительная система контроля уровня загрязнения грунта для установки радиометрической сепарации грунта

- разработаны технологии обращения с РАО и ОЯТ, в которые разработанные ИИС вписываются как неотьемлимая часть системы радиационного мониторинга, обеспечившая постоянный контроль во время проведения работ по удалению РАО и

11

реабилитации радиационно-опасных объектов и объектов использования атомной энергии

- разработано программное обеспечение для управления ИИС в режиме автоматического контроля проведения измерений Разработано программное обеспечение обработки и представления данных, которое допускает трансляцию результатов измерений и расчетов по интернет линиям всем заинтересованным пользователям, имеющим допуск к данной информации

- разработаны и аттестованы методики измерений, подготовлена и утверждена вся организационно разрешительная документация, как для проведения измерений, так и проведения реабилитационных работ

- проведено большое количество измерений, результаты измерений собраны в базы данных, представленных в виде гамма изображений, карт распределения МЭД на разных высотах от площадки расположения хранилищ РАО Собраны данные по распределению удельной активности по глубине разведочных скважин, на основе которых оценены суммарные депонированные активности в каждом отдельном хранилище

- после извлечения радиоактивных отходов измерены уровни загрязнения поверхностей строительных конструкции, и по их результатам приняты решения о дальнейшей их ликвидации

- разработана ИИС радиометрической сепарации радиоактивного грунта для

установки водно-гравитационной дезактивации, которая позволила дезактивировать более 6000 тонн грунта и сократить в 6-7 раз вес грунта, отправляемого на длительное хранение на спецполигон МосНПО «Радон»

- разработанные методы и средства радиационного мониторинга имеют архитектуру и структуру, допускающие их широкое использование на объектах использования атомной энергии, подлежащих реабилитации в ближайшее время Адаптация разработанных ИИС не занимает большого времени и затрат Они могут легко быть применены для различных по масштабу и уровням загрязнения объектов Сотни таких объектов в настоящее время ожидают реабилитации в рамках разрабатываемой Федеральной целевой программы «Ядерная и Радиационная

безопасность России на 2008-2010 г г и на период до 2015 года» Личный вклад

Автор самостоятельно провел настоящее исследование - от обзора литературы по проблеме до написания положений, методик, выводов и оценки результатов диссертационной работы Разработал методологию исследований и принципы построения ИИС, принимал участие в их тестировании, лабораторных испытаниях и калибровке Лично руководил и принимал участие во всех представленных в диссертации экспериментах, проводил расчеты и измерения, делал основополагающие выводы на основе данных измерений На основе полученных результатов измерения лично определял технологии проведения реабилитационных работ и методологию контроля радиационной обстановки в ходе ее выполнения Определял места установки стационарных ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения на площадке хранения «исторических» РАО, создавал как стационарные, так и мобильные пункты сбора, обработки и хранения информации Организовывал создание линий связи для передачи данных по территории РНЦ «Курчатовский институт» для дальнейшей обработки и представления руководителям работ и ответственным исполнителям При разработке методик измерения, подготовке публикаций, отчетов и выступлений с докладами на конференциях и семинарах вклад автора является основным Лично организовывал и руководил работами по разработке, изготовлению установки водно-гравитационной сепарации радиоактивного грунта и работами по ее оснащению ИИС предварительной радиационной сепарации Внимательно следил и способствовал обеспечению всем необходимым для бесперебойной работы всех эксплуатируемых в ходе реабилитации территории РНЦ «Курчатовский институт» ИИС, создавал материальные запасы для их непрерывной работы Формулировал требования к подобным системам для мобильных комплексов, предназначенных для выполнения реабилитационных работ на территориях удаленных от источников энерго и ресурсо снабжения Впервые в Российской Федерации разработанные на основе новой методологии ИИС были применены в работах по реабилитации радиационно-опасных объектов как штатные средства мониторинга радиационной обстановки и проработали более 3-х лет в климатических условиях г

13

Москвы Разработанные ИИС обеспечивали непрерывный радиационный контроль и мониторинг уровней радиоактивного загрязнения с целью соблюдения всех установленных нормативов для персонала, выполняющего работы, для населения прилегающих густонаселенных районов города и окружающей среды Реализация результатов работы

Все положения и методики, приведенные в диссертации, реализованы в разработанных ИИС, которые были применены в практике проведения работ по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС и реабилитации радиоактивно загрязненных территорий и объектов РНЦ «Курчатовский институт»

Созданные ИИС обеспечивали радиационный контроль и мониторинг радиоактивно загрязненных территорий и объектов в течение ряда лет при выполнении работ по удалению «исторических» РАО с территории и объектов Центра

В настоящее время начата подготовка к выводу из эксплуатации исследовательских реакторов Центра В ходе подготовки и разработки проектов вывода из эксплуатации новые дополнительно разработанные ИИС будут использоваться как системы стационарного радиационного контроля для помещений реакторов, в которых предполагается выполнение работ, для уточнения распределения МЭД при выполнении комплексного инженерно-радиационного обследования, а также для обеспечения непрерывного контроля радиационной обстановки в ходе работ В ближайшее время будут начаты работы по разработке проектов вывода из эксплуатации энергетических блока АЭС, в которых проектные организации предлагают использовать разработанные ИИС, как на стадии подготовки к выводу блоков АЭС из эксплуатации, так и в ходе выполнения этих работ

Достоверность основных положений диссертационной работы Достоверность положений и результатов работы подтверждается большим объемом результатов измерений, которые были верифицированы сравнением с результатами, получаемыми традиционными средствами и методами измерений Так результаты измерения уровней загрязнения территорий и поверхностей радиационно-опасных объектов верифицировалась данными лабораторного анализа проб, а распределения МЭД, рассчитанные по результатам измерения ИИС гамма

14

локатор калибровались и верифицировались по результатам измерений стандартных дозиметров, выполненных на различных высотах над обследуемой поверхностью

Достоверность гамма изображений, полученных с помощью гаммавизора, подтверждалась дальнейшими операциями с интенсивными источниками излучения, идентифицированными с помощью полученных изображений Робототехнические средства наводились по этим изображениям на интенсивные источники, извлекали их из груды обломков, переносили и упаковывали в контейнеры Достоверность получаемых данных не вызывала сомнений не только у исследователей, выполнявших измерения, но и операторов робототехники, которые получаемую информацию, использовали непосредственно при выполнении работ по извлечению и кондиционированию высокоактивных отходов Обсуждение результатов работы

Основные результаты, выполненных исследований были доложены и интенсивно обсуждались на следующих конференциях и совещаниях

Первое рабочее совещание по тяжелым авариям и их последствиям, 30 октября-3 ноября 1989 г, Дагомыс, Сочи (доклад В Г Волков «Применение дистанционных методов радиометрии при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, стр 184-195),

Всесоюзный семинар "Научные проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС" г Звенигород 15-19 окг 1990 (доклад С Т Беляев, А А Боровой, В Г Волков и др «Опыт организации исследований последствий аварии на 4-ом блоке ЧАЭС»);

Международная конференция МайесЬ'91 Хельсинки 1991 (доклад В Г Волков, А Г Волкович, В И Никсонов и др «Измерения распределения поверхностной плотности активности на засыпки 4-го реактора Чернобыльской АЭС позиционно-чувствительным гамма детектором»),

Международный симпозиум по обращению с радиоактивными отходами, 7/М'03,Туссон, Аризона, США, февраль 2003, (доклад В Г Волков, НН Пономарев-Степной, Е С Мелков и др «Состояние работ по реабилитации загрязненных территорий и объектов РНЦ «Курчатовский институт»),

15

6-ая Международная конференция «Радиационная безопасность Транспортирование радиоактивных материалов АТОМТРАНС-2003», (22-26 сентября 2003г, Санкт-Петербург, (доклад В Г Волков, Г Г Городецкий, ЮА Зверков и др «Проект-Реабилитация состояние и проблемы»),

Международный симпозиум по обращению с радиоактивными отходами \УМ'04, Туссон, Аризона, США, 29 февраля - 04 марта 2004, (доклад В Г Волков, Н Н Пономарев-Степной, Г Г Городецкий и др «Первая стадия ликвидации временных хранилищ РАО и реабилитация площадки захоронения на территории РНЦ «Курчатовский институт», доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др «Система мониторинга для определения основных источников излучения при проведении реабилитационных работ»),

7-ая Международная конференция «Безопасность ядерных технологий Обращение с РАО 27 сентября - 1 октября 2004 г, Санкт-Петербург, Россия (доклад В Г Волков, Г Г Городецкий, Ю А Зверков и др «Технологии обращения с радиоактивными отходами при реабилитации радиоактивно-загрязненных объектов и участков территории РНЦ «Курчатовский институт», доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др Новые приборы и системы радиационного контроля и их использование при проведении реабилитационных работ на территории временных хранилищ радиоактивных отходов РНЦ «КИ»),

Международный симпозиум по ядерной науке, Рим 2004 ШЕЕ Конференция, (доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др «Гамма локатор для дистанционного картирования и контроля мощности эквивалентной дозы», доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др Новая портативная гаммакамера для обследования ядерного загрязнения окружающей среды и ее применение для реабилитационных работ),

Международная конференция по конечно-элементным моделям, МООБГЛ^, и их применению для решения проблем подземных вод, Карловы Вары, Чехия, 13-16 Сентября 2004, (доклад В Г Волков, Ю А Зверков, Д Ф Цуриков и др «Разработка модели миграции радионуклидов с площадки захоронения РАО РНЦ «Курчатовский институт»),

Международная конференция ЕС(ЖАО 2004, Научные основы защиты окружающей среды от радиоактивности, Прованс, Франция, 8-10 Сентября, 2004, (доклад В Г Волков, А В Расторгуев, Д Ф Цуриков и др «Прогноз распространения загрязнения с площадки временных хранилищ РАО РНЦ «Курчатовский институт»),

XI Международный экологический симпозиум «Урал атомный, Урал промышленный», Екатеринбург, 2005, 7-11 Февраля 2005, (доклад В Г Волков, ОП Иванов, Ю А Зверков и др «Организация теневой радиационной защиты при ликвидации старых хранилищ РАО РНЦ «Курчатовский институт», доклад В Г Волков, Ю А Зверков, С Г Семенов и др Установка дезактивации радиоактивно загрязненного грунта),

Международный симпозиум по обращению с радиоактивными отходами WM'05, Туссон, Аризона, США, 28 февраля - 04 марта 2005, (доклад В Г Волков, НН Пономарев-Степной, Г Г Городецкий и др «Основные результаты второй стадии ликвидации временных хранилищ РАО и реабилитация площадки захоронения на территории РНЦ «Курчатовский институт»», доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др «Система мониторинга для определения основных источников излучения при проведении реабилитационных работ»),

8-ая Международная конференция «Безопасность ядерных технологий Экономика и обращение с источниками ионизирующих излучений 26 сентября - 30 сентября 2005 г, Санкт-Петербург, Россия, (доклад В Г Волков, Г Г Городецкий, Ю А Зверков и др «Особенности ликвидации хранилищ высокоактивных РАО, омоноличенных бетонной матрицей», доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др «Применение новых приборов для сортировки РАО в реабилитационных работах в РНЦ «Курчатовский институт», доклад В Г Волков, Ю А Зверков, С М Колтышев и др «Основные результаты пусконаладочных работ и опытной эксплуатации установки дезактивации радиоактивно загрязненного грунта»),

6-ая Международной научной школы-семинара «Импульсные процессы в механике сплошных сред» 22-26 августа 2005 г, Николаев, Украина, 2005, (доклад Волков В Г , Волкович А Г,Зверков Ю А и др «Применение электроразрядных методов при ликвидации старых хранилищ радиоактивных отходов», доклад Волхов В Г,

17

Волкович А Г ,Зверков Ю А и др Возможности применения электроразрядной оттирки в установке «мокрой» дезактивации радиоактивного грунта),

Международная конференция «Ядерная энергетика в Республике Казахстан ЯЭ-2005, (доклад А Г Волкович, В Г Волков, А С Данилович и др «Автоматизированные компьютерные системы «Гамма-локатор» для дистанционного измерения распределения поверхностной плотности активности и мощности дозы», доклад А Г Волкович, В Г Волков, А С Данилович и др «Использование новых приборов и систем для радиационных измерений при проведении реабилитационных работ в РНЦ КИ»)

Международная конференция 1СЕМ'05ЛЭЕСМ'05, сентябрь 4-8, 2005, Глазго, Шотландия (доклад В Г Волков, О П Иванов, В Е Степанов и др «Применения портативной гамма камеры для извлечения РАО из временных хранилищ на территории РНЦ «Курчатовский институт», доклад В Г Волков, Н Н Пономарев-Степной, Г Г Городецкий и др «Особенности инженерных подходов и выбор технологий использованных при ликвидации хранилищ РАО на территории РНЦ «Курчатовский институт»),

Международный симпозиум по обращению с радиоактивными отходами ,9УМ'06, Туссон, Аризона, США, 27 февраля - 03 марта 2006, (доклад В Г Волков, НН Пономарев-Степной, Г Г Городецкий и др «Особенности ликвидации хранилищ высокоактивных отходов на площадке захоронения на территории РНЦ «Курчатовский институт»», доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др «Неразрушающие измерения характеристик радиоактивного загрязнения приповерхностных слоев бетонов и грунтов коллимированными спектрометрическими детекторами»),

Международная конференция «Двадцать лет Чернобыльской катастрофы Взгляд в будущее» 24-26 апреля 2006, Киев, Украина, (доклад В Г Волков, Н Н Пономарев-Степной, Г Г Городецкий и др «Итоги ликвидации старых хранилищ РАО в Российском научном центре «Курчатовский институт», доклад В Г Волков, О П Иванов, В Н Потапов и др «Новые средства и методы радиационного мониторинга и характеризации радиоактивных загрязнений Чернобыльский опыт и реабилитация территорий»

Международный ядерный форум, 25-29 сентября 2006 г, Санкт-Петербург, (доклад А А Акакиев, АМ Агапов, В Г Волков и др Ликвидация последствий радиационной аварии на Гроздненском химическом комбинате Опыт поиска мощных радиоизотопных гамма источников в сложных радиационных условиях»)

Материалы, полученные в результате выполнения работы, были изложены в более чем в 90 печатных работах, написанных с соавторами и в 3-х печатных работах, написанных единолично

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, семи глав и заключения Она изложена на 365 страницах машинописного текста, в том числе 40 таблиц, 113 рисунков Список литературы включает 153 библиографические ссылки СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы создания методологии разработки отдельных классов ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения территорий и ОИАЭ, формулируются задачи исследования, заключающиеся в разработке и применении в ходе аварийных и реабилитационных работ таких систем как гаммавизор, гамма локатор, системы радиометрической сепарации и других Показано, что решение конкретных задач позволяет оптимизировать процесс измерений, и за счет большей производительности и большого объема измерений получать более достоверные данные Во введении также представлена структура диссертации

Первая глава посвящена описанию опыта разработки ИИС радиационного мониторинга, полученного при работах по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС В ней представлены некоторые результаты применения таких ИИС, в частности рассмотрены результаты работы системы «Буй», которая состояла из набора однотипных датчиков - буев Каждый буй содержал в себе датчики температуры, теплового потока, датчики для измерения мощности дозы гамма излучения и расходомеры вертикального и горизонтального направлений Конструктивная схема отдельного буя и места расположения датчиков показаны на рисунке 1 Эта система позволила получить первые достоверные и надежные данные о состоянии поверхности

разрушенного реактора, оценить радиационные поля на развале и определить тепловые потоки На основе этих данных был оценено энерговыделение разрушенного реактора и сделано заключение об его ядерной безопасности

Рисунок 1 Схема диагностической сборки «Буй»: 1 Датчики теплового потока через поверхность засыпки. 2 Датчики температуры воздуха 3 Ионизационная камера для измерения мощности экспозиционной дозы 4 Термоанемометры. 5. Предусилитель системы термоанемометров

Для выбора мест установки буев на засыпку реактора был использован прибор, названный гаммавизор и позволяющий получать совмещенные видимое и гамма изображения излучающего объекта

Другим средством визуализации мест интенсивного излучения с засыпки разрушенного реактора стал коллимированный детектор, в дальнейшем превращенный в программно управляемый комплекс гамма локатор Это средство измерения оказалось

чрезвычайно эффективным при проведении работ по дезактивации машинного зала 3-го блока ЧАЭС, на его основе были предложены методы и разработаны средства измерения, которые позволили разобраться в сложном распределении радиационных полей внутри машинного зала и предложить оптимальные пути его дезактивации В результате проведенных измерений было показано, что основной вклад на полу машинного зала третьего блока дает излучение разрушенного реактора, рассеянное в воздухе над 4-ым блоком и прошедшее сквозь тонкие кровли зала

Была рассмотрена также близлежащая территория и показано, что после выполнения работ по засыпки гравием прилегающих к разрушенному блоку территорий, основной вклад в мощность эквивалентной дозы дает перерассеянное в воздухе излучение самого аварийного блока Дальнейшая дезактивация территории возможна только после снижения потока излучения из разрушенного блока ЧАЭС

Вторая глава описывает сами объекты реабилитации В ней представлены сведения о конструкции объектов, уровнях загрязнения, объемах РАО, специфики их расположения Основное внимание уделено хранилищам «исторических» РАО на специально выделенной территории, расположенной на северо-западной периферии Центра (см Рисунок 2) Показано, что объекты имели широкое конструктивное разнообразие, начиная от отсутствия каких-либо конструкций - естественный овраг, заполненный РАО и кончая монолитным бетонным хранилищем, заполненным высокоактивными отходами, помещенными в пеналы Все эти особенности накладывали дополнительные требования на ИИС радиационного мониторинга, которые предполагалось использовать в ходе реабилитации и на сами работы по их ликвидации

Особое внимание было посвящено разработке проекта реабилитации площадки размещения исторических РАО и других радиационно-опасных объектов Центра В главе 2 подробно представлены планы производства работ на каждом из хранилищ и других объектах на территории Центра, описаны технологии и средства проведения реабилитационных работ, средства радиационного контроля, представлены дополнительные ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения Определены задачи и место разработанных ИИС в технологическом

21

процессе работ по реабилитации

Схема расположения временных хранилищ и наблюдательных скважин на площадке ВХРАО

-- Периш трплощадм со стороны РНЦ'КкГ

---- Граница зоны строгого режима

——— Периметр со стороны город* Временные хрзннгнцз РАО Гчцши

/

/

/

Л зд.ш

зп

Рисунок: 2. Стема расположен и н хранилищ РАО на слешмошалке Центра

Отдельное место отведено организации радиационного контроля, главной задачей которого является обеспечение безопасного выполнения работ по реабилитации с соблюдением всех установленных норм для населения, персонала и окружающей среды. Следует отметить, что архивные данные не давали точного представления об объектах реабилитации, поэтому разработанные ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения обеспечивали получение необходимой дополнительной информации для планирования и обеспечения работ по реабилитации. Это определяло необходимость их разработки и применения, а также включения в технологические процессы выполнения работ. Колее того, в виду необходимости

работать с высокоактивными отходами возникает потребность постоянного оперативного контроля непредвиденных ситуации в процессе выполнения стандартных технологических последовательностей, именно этим целям и служат разработанные ИИС Задачами их являются моментальная фиксация изменения радиационной обстановки и адекватное им изменение технологического процесса с целью минимизации радиационного воздействия как на персонал так и на окружающую среду Изложенные выше особенности концепции применения разработанных ИИС в ходе проведения реабилитационных работ, их организационная структура, организация радиационного мониторинга, технологии реабилитации и ликвидации хранилищ представлены в главе 3 диссертации Особое внимание уделено ходу работ по реабилитации и выполнению измерений с помощью разработанных ИИС в процессе выполнения технологических операций по извлечению, кондиционированию и упаковке РАО в контейнеры, взаимному влиянию результатов измерений на ход работ и корректировке процесса измерений при изменении радиационной обстановки По результатам предварительных измерений разрабатывались проекты производства работ на каждом объекте реабилитации, а процесс выполнения работ требовал дополнительных уточнений и, как следствие дополнительных измерений Так в процессе удаления высокоактивных отходов и их упаковки выполнялись измерения их активности и нуклидного состава, на основе которых в дальнейшем делались расчеты толщины бетонной защиты внутри контейнеров для обеспечения нормативов по МЭД при транспортировке упаковок на полигоны длительного хранения Опыт, приобретенный в процессе ликвидации отдельного хранилища или реабилитации радиационно-опасного объекта Центра, позволял оценивать возможные ситуации при ликвидации последующих хранилищ Так оценка удельных активностей РАО, сделанная в ходе предварительного обследования хранилища, использовалась для определения необходимости создания теневой радиационной защиты Измеренные данные служили исходными данными для расчета толщины стен и перекрытий защиты при извлечении РАО для обеспечения нормативов по МЭД на периметре площадки размещения хранилищ и на периметре Центра Результаты расчета служили основой при проектировании защитных сооружений

Так на Рисуяке 3 представлен внешний вид теневой радиационной защиты, сооруженной вокруг хранилища №4, толщина которой рассчитывалась на основании ;шшыл об активности, помещенной в него и измеренной скегжинными средствами контроля.

Рисунок 3. Внешни» вид теневой радиационной защиты, сооруженной вокруг хранилища .N»4.

В рамках концепции применения ИИС радиационного контроля н мониторинга радиоактивного загрязнения предполагалось, что результаты измерений выполненные гамма локатором будут использоваться для прогноза изменения радиационной обстановки на площадки «историческим» РАО при перемещении и удалении с территории готовых к транспортировке заполненные контейнеров, что обеспечивало соблюдение персоналом нормативов по дозам внешнего облучения.

Подробное описание разработанных методик измерений и новых модификаций ИИС, созданных на их основе, приведены в главе 4. В нее включены блок схемы отдельных новых модификаций ИИС и принципы их работы.

Так. В частности, подробно представлено описание новой модификации ИИС гаммавизор и принципа ее действия. Идентификация интенсивных источников гамма-излучений с помошыо ИИС гаммавизор основана на получении совмещенного

2-4

гамма и оптического изображений объекта исследования и последующего анализа этого изображения для определения местоположения наиболее загрязненных частей этого объекта

Фотонное излучение высокой энергии, проходя через входное отверстие коллиматора прибора, формирует на сцинтилляционном детекторе перевернутое гамма-изображение, свечение сцинтиллятора передается с помощью фокона на вход электронно-оптического преобразователя на основе усилителя света МКП, с записью усиленного изображения цифровой ПЗС-камерой

Полный угол зрения прибора определяется углом раствора коллиматора, а угловое разрешение - диаметром отверстия коллиматора и толщиной сцинтилляционного кристалла детектора На Рисунке 4 представлен измерительный блок ИИС гаммавизор

Регистрация изображений осуществлялась в памяти управляющего компьютера, который располагался на расстоянии 50-200 метров от устройства детектирования (Рисунок 5) Для получения, хранения, обработки и представления оптических и гамма-изображений и управления всеми элементами системы создан специальный пакет программ ОУС-Эой

Рисунок 4. Внешний вид устройства детектирования ИИС гаммавизор

Принципиальная схема сбора данных и обработки изображений, получаемых

гаммавизором, приведена на Рисунке б.

Рис. 5. Внешний вид управляющего компьютера ИИС гаммавшпр

Рис б Принципиальная схема сбора данных и обработки изображений ИИС гаммавизор

По результатам лабораторных испытаний было показано, что чувствительность разработанной модификации ИИС гаммавизор оказалась на уровне 0 15 мкЗв/ч, вносимых источником излучения в месте расположения устройства детектирования ИИС (те изображение такого источника можно получить на фоне шумов от внешнего излучения, прошедшего сквозь защиту прибора и электроники)

Аналогично были разработаны две ИИС гамма локатор, которые были установлены на высоте 25 метров над поверхностью площадки размещения хранилищ «исторических» РАО Центра Один гамма локатор сканировал всю поверхность размещения хранилищ, а второй контролировал непрерывно зону работ на хранилище №4 Место установки детектирующего блока гамма локатора показано на Рисунке 7

Рисунок 1. Детектирующий блок ИИС гамма локатор,установленный на высоте метров нал площадкой размещении хранилищ «исторических» РАО

Центра,

13 качестве результата измерения, выполняемого гамма локатором, получают распределение потока фотонов ионизирующего излучения с учетом его спектральных характеристик из различных областей пространства (см. Рисунок 8).

Рисунок 8. Распределение потока фотонов ионизирующего и спектр излучения, измеренный НЯС гамма локатор.

По полученным данным распределения потока фотон о и ионизирующего излучения рассчитывают распределений МЭД на разных высотах от излучающей поверхности (Рисунок 9). Анализ, получаемых распределений позволяет рассчитывать вклады отдельных источников МЭД в любой точке пространства и прогнозировать се изменение при удалении основных излучаюших объектов. Так на Рисунке 10 приведены карты распределения МЭД на высоте I м над территорией площадки захоронения отходов и относительные вклады в величину МЭД в точке расположения гамма локатора от локальных зон с наибольшим загрязнением. Приведенные результаты рассчитаны на основе данных измерений, выполненных в различные рабочие дни.

Распределение МЭД на высоте 1, 5 и 25 метров от поверхности земли на площадке ВХРАО в мае 2005 года

25 м

Рисунок 9. Распределения МЭД на высоте 1,5, к 25 м над территорией площадки размещении хранилищ РАО

На этих картах распределение мощности дозы на высоте 1 м показано изолиниями разного цвета и пунктирными линиями сиреневого цвета выделены зоны, дающие основной вклад в величину МЭД в точке расположения гамма-локатора (сиреневый квадрат). Вклад от выделенных зон приведен в процентах от суммарной величины МЭД в ¿той точке. И:1 приведенных распределений видна зависимость

распределения МЭД от положения складированных контейнеров с отходами, состояния хранилищ, из которых выгружаются отходы, и от других источников, то есть зависимость от изменения со временем местоположения зон, вносящих основной вклад в МЭД

Рисунок 10. Анализ вкладов в величину МЭД в точке расположения детектирующего устройства гамма локатора от различных дозообразующнх зон на территории площадки захоронения отходов

Помимо этого в главе 4 представлены и другие разработанные аппаратно-программные средства измерения уровней загрязнения, такие как скважинные детекторы, пороговые детекторы, средства измерения суммарной активности контейнеров, заполненных РАО Результаты лабораторных испытаний, примеры натурных измерений, выполненных в ходе их опытной эксплуатации Вся эта предварительная работа позволила оптимизировать методы применения разработанных новых модификации ИИС, вписать их в качестве диагностики отдельных технологических процессов, выполняемых в ходе реабилитации хранилищ

«исторических» РАО с целью контролировать радиационную обстановку как в процессе работ, так и определять результаты выполнения реабилитации

Важнейшим фактором, определившим необходимость применения разработанных ИИС, явилась возможность получения данных, которые не могут быть оперативно получены стандартными методами Так данные распределения МЭД по высоте от площадки хранилищ «исторических» РАО рассчитывались в течение нескольких минут по результатам измерений, выполненных в ночное время в течение 7-8 часов Получение же этих данных стандартными методами потребовало бы несколько месяцев и огромных материальных и труцовых затрат Между тем эти данные были необходимы для планирования работ на хранилищах высокоактивных отходов для обеспечения выполнения нормативов по мощности дозы для населения близлежащих домов

На конкретных примерах показана несравненно более высокая оперативность разработанных методов и ИИС для проведения радиационного мониторинга, принципиальная применимость данных методов и ИИС на других возможных объектах реабилитации, например базах подводных лодок на Севере России

Глава 5 посвящена организационно-методическому обеспечению реабилитационных работ Здесь приведены все необходимые лицензии, разрешения и разработанная программа производственного радиационного контроля и программы качества выполнения работ по реабилитации радиационно-опасных объектов и объектов использования атомной энергии Отдельное внимание уделено методическому обеспечению радиационного мониторинга в процессе выполнения реабилитации Разработанные методики измерений были аттестованы в органах Госстандарта, а все измерительные блоки ИИС прошли поверку и допущены в качестве средств измерений при проведении обследований в соответствии с разработанными методиками, инструкциями по эксплуатации или техническими условиями на них В качестве основного вывода по данным, приведенным в главе, можно сделать заключение, что все работы по реабилитации и все измерения выполнялись в соответствии с существующей нормативной базой и обеспечили выполнение всех нормативов, установленных для выполнения работ в радиационно-опасных условиях

В главе б приводится описание установки дезактивации радиоактивно загрязненного грунта, в которой в качестве блока предварительной подготовки используется блок радиационной сепарации Приведена блок схема и принципы работы ИИС уровня загрязнения грунта, поступающего на сепарацию (см Рисунок 11) Эта ИИС принципиально отличается от других ИИС радиационного мониторинга, так как включена в производственно технологический процесс и имеет исполнительный механизм, который обеспечивает сепарацию 1рунта по уровням загрязнения

В главе приведено описание установки радиационной сепарации, рассчитаны доверительные интервалы вероятности отнесения отдельной порции грунта к той или иной группе разделения по уровням загрязнения, представлены блок-схемы измерительного и исполнительного механизмов Результаты опытной апробации установки показали, что блок сепарации позволяет разделить грунт на три фракции, отличающиеся по уровню загрязнения Это условно чистая фракция с уровнем загрязнения меньше 10 кБк/кг по радионуклиду Се-137, фракция, отправляемая на дезактивацию с уровнем загрязнения от 10 кБк/кг до 200 кБк/кг и недезактивируемая фракция с уцельной активностью выше 200 кБк/кг, которую сразу засыпают в контейнер для отправки на длительное хранение в МосНПО «Радон» По результатам работы установки дезактивации грунта переработано более 6000 тонн радиоактивного грунта, из них только 15-17% отправлено на длительное хранение

В процессе пуско-наладочных работ и опытной эксплуатации эта установка была дооснащена разработанной информационно-измерительной системой, позволяющей при эксплуатации установки контролировать удельную активность загрязненного грунта перед его загрузкой и выгружаемых очищенной и «грязной» мелкодисперсной фракций, то есть осуществлять оперативный контроль качества очистки грунта

Фракция +100 мм

Приёмный бункер

Измеритель ный бл

Дозатор ОС__Питатель

Измерительны транспортёр

Чистый фунт, на повторное использование

Радиоактивно зафязнйнный грунт, на дезактивацию методом водно-гравитационной сепарации

Измерительный блок

Сепаоатоо

Радиоактивно загрязнённый грунт, на захоронение как радиоактивные отходы

Рисунок 11. Схема цепи аппаратов сепаратора загрязненного грунта с радиометрической измерительной системой

Анализ опытной эксплуатации информационно-измерительной системы для установки дезактивации загрязненного грунта показал возможность и целесообразность совершенствования и модернизации аппаратной схемы этой установки за счет разработки н объединения в единый технологический процесс

механизированного сепаратора загрязненного грунта, оснащенного собственной информационно-измерительной системой

С помощью этого сепаратора и его информационно-измерительной системы может осуществляться предварительная сортировка загрязненного грунта на следующие три категории по уровню активности чистый грунт, направляемый на повторное использование, грунт, направляемый на дезактивацию с помощью опытно-промышленной установки, и высокоактивный грунт, удаляемый на захоронение

Основные результаты применения ИИС радиационного мониторинга использованные в работах по реабилитации радиационно-опасных объектов и объектов использования атомной энергии приведены в главе 7 диссертации Показана чрезвычайная эффективность применения гамма локатора как при сканировании территории площадки хранения исторических отходов в целом, так и при контроле непосредственно зоны выполнения работ ИИС позволяла оперативно определять момент появления высокоактивного пенала и изменять технологию обращения с ним (см Рисунок 13) При выявлении с помощью гамма локатора высокоактивных элементов при работах на хранилище №4, радиационная защита вокруг хранилища полностью восстанавливалась, и все работы выполнялись внутри нее робототехническими средствами Роботы при этом наводились на интенсивные источники фотонного излучения с помощью гаммавизора, установленного в ширме лабиринта радиационной защиты Весь процесс идентификации интенсивного источника излучения, его извлечения, транспортировки на сортировочный участок внутри защиты и упаковка его в усиленный железобетонный контейнер контролировался с помощью гаммавизора При этом весь процесс записывался в память компьютера, который хранит последовательность гамма изображений всех выполненных операций На Рисунке 14 представлена последовательность операций с высокоактивным пеналом, выполняемая робототехническим средством, управляемым с помощью гаммавизора

Помимо этого здесь же приведены результаты использования и других разработанных ИИС, в частности, средств измерения уровней загрязнения в

разведочных скважинах; удельной и суммарной активности, заключенной в контейнерах: уровней загрязнения поверхностей радионуклидом Зг-90; распределения запаса С й-137 и Со-60 в почвах и грунтах и другие.

Рисунок 13. Изображение -экран» монитора персональною компьютера при проведении работ по ликвидации хранилища -N»4 с результатами измерений, полученными с помощью гамма локатора

Рисунок 14. Последовательность гамма изображений, полученная с помощью гамма визора при проведении работ по извлечению высокоактивных фрагментов отходов внутри сооружения радиационной защиты хранилища №4

Все предложенные методики и средства измерений показали высокую

производительность при проведении большого объема измерений Запись данных измерений непосредственно на персональный компьютер допускает возможность проведения любой обработки и наглядного представления результатов, создания баз данных по результатам измерения и легкого доступа к ним

Данные по распределению удельной активности 08-137 и Со-бО по глубине скважины позволяют рассчитать распределение МЭД в скважине и сравнить с данными, полученными стандартными дозиметрами, а также рассчитать покомпонентный вклад каждого радионуклида (см Рисунок 15)

Н, см

Рисунок 15. Распределение МЭД ГИ по глубине скважины №8 хранилища №11, рассчитанное по результатам измерений удельных активностей шСз и 60Со, и покомпонентный вклад в мощность дозы каждого из радионуклидов

Оснащение спецтехники, занятой на работах по извлечению РАО из хранилищ пороговыми коллимированными детекторами (см Рисунок 16), позволило проводить предварительную сепарацию РАО по удельной активности и предупреждать персонал о появлении в зоне работ интенсивных источников излучения При срабатывании звуковой и световой сигнализации пороговых детекторов, производство работ

осуществлялось только роботогех ническ ими средствами.

Рисунок 16. Пороговый коллимироваияый детектор, установленный ни экскаваторе, извлекающей РАО из хранШШШ.

При про велении реабилитационных работ с помощью разработанных информационно-измерительных систем, приборных средств и аттестованных методик был выполнен большой объем измерений и программной обработки их результатов, что обеспечивало возможность на их основе не только вести радиационный контроль, но и осуществлять моделирование как отдельных технологических операций обращения с радиоактивными отходами, так и предварительно анализировать различные технические приемы и сценарии ведения работ и получать оценки возможных уроадей радиационных полей идозовых нагрузок на персонал при их реализации.

В заключении диссертации подведены итоги многолетней работы ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения [{а объектах реабилитации и использования атомной энергии РНЦ «Курчатовский институт». Сделан вывод о необходимости дальнейшего использования разработанных ИИС в аварийно-спасательных и реабилитационных работах.

Основные научные результаты диссертации, имеющие научную новизну состоят в следующем

— Созданы основы нового научного направления в области методологии перспективных информационно-измерительных и управляющих систем, систем их контроля и метрологической аттестации, повышения эффективности существующих измерительных систем радиационного мониторинга, предназначенных для процессов ликвидации последствий вредного воздействия радиоактивных материалов и веществ на окружающую среду и население

— Сформулированы и обоснованы новые принципы создания и применения информационно-измерительных и управляющих систем, повышения эффективности существующих измерительных систем радиационного мониторинга, предназначенных для процессов ликвидации последствий использования радиоактивных материалов и веществ и реабилитации территорий

— Предложена новая классификация задач и технических устройств (информационно-измерительных систем и комплексов) для мониторинга радиационных загрязнений объектов и территорий, удобная для проведения диагностических и инженерных работ при ликвидации негативных последствий промышленной эксплуатации ядерных объектов

— Разработана и обоснована методология создания и внедрения информационно-измерительных и управляющих систем для проведения мониторинга радиационного загрязнения при осуществлении реабилитационных работ на объектах использования атомной энергии и территориях с ядерными материалами и радиоактивными изотопами

— Разработана типовая система управления качеством отработки апробации и внедрения в практику информационно-измерительных систем и комплексов для мониторинга радиационных загрязнений объектов и территорий на этапе реабилитации территорий,

— для стадии реабилитации территорий предложен и апробирован методологический алгоритм, обеспечивающий возможность постоянного улучшения инструментальной среды для создания новых методов и образцов

38

информационно-измерительных и управляющих систем для мониторинга радиационного загрязнения и диагностики состояния ликвидируемых объектов использования атомной энергии и хранилищ ядерных материалов

Основной практический результат работы состоит в том, что

- для условий производства работ по реабилитации территорий и ликвидации последствий ядерных аварий на объектах использования атомной энергии разработаны новые и усовершенствованы существующие процедуры обоснования перспективных информационно-измерительных и управляющих систем радиационного мониторинга и диагностики, систем их контроля, испытаний и метрологического обеспечения, повышение эффективности проектирования, создания и эксплуатации существующих систем

— применение разработанных методик и способов повышения эффективности проектирования новых, создания и эксплуатации существующих информационно-измерительных систем радиационного мониторинга и диагностики способствовало повышению качества работ по реабилитации территорий, что позволило существенно снизить вероятность дополнительной дозовой нагрузки на персонал и получить положительный технико-экономический эффект более 3-х миллионов рублей

Достоверность результатов обеспечена использованием современных представлений о проектировании, создании и эксплуатации измерительной техники, подтверждена согласованностью результатов теоретических и экспериментальных данных исследования а также положительным производственным опытом внедрения разработок автора на объектах атомной отрасли

Основные результаты диссертации опубликованы в Л| печатных работах, получили положительную оценку на различных научно-технических конференциях, в том числе международных Отдельные положения изложены в ¡4 научных статьях опубликованных в журналах (из них § статей в трех изданиях рекомендованных ВАК для материалов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук) На основные технические решения получены § авторских свидетельства Наиболее подробно все этапы исследований, ход производства работ и результаты применения разработанных

39

ИИС содержатся в Щ научных отчетах РНЦ «Курчатовский институт» с грифом ДСП

Две статьи и один доклад на международную конференцию с изложением основных результатов проведенных исследований подготовлены автором единолично В остальных работах участие автора заключалось в определении основных направлений исследований, выработке методологических и технологических подходов к разработке структуры ИИС радиационного контроля и мониторинга радиоактивного загрязнения, областей применимости каждой конкретной ИИС и в формулировании требований к представлению результатов, удобного для использования непосредственно в практической деятельности по реабилитации ОИАЭ и загрязненных территорий

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1 Е П Велихов, В П Власов, В Г Волков и др «Предварительный анализ схем импульсного термоядерного реактора на релятивистских электронных пучках», «Атомная энергия», т 45, вып 1, июль 1978, стр 9-18

2 ЮА Архангельский, В Г Волков, ЕВ Муравьев и др «Условия работы конструкционных материалов в импульсном термоядерном реакторе на релятивистских электронных пусках», В сб «Вопросы атомной науки и техники»», серия «Термоядерный синтез», вып 1(3) Москва-ИАЭ-1979 стр 39-51

3 В Г Волков, К А Гайнуллин С Л Недосеев и др «Моделирование мгновенного удара в веществе с помощью релятивистских электронных пучков (РЭП)» В сб «Вопросы атомной науки и техники», сер «Термоядерный синтез», вып 1(7) Москва-ИАЭ-1981

4 В Г Волков, А Г Волкович, И Н Камбулов и др «Устройство для обнаружения и определения местоположения источника гамма излучения», Авторское свидетельство №1412479, Приоритет от 26 12 86

5 С С Абалин, С Т Беляев, А А Боровой, В Г Волков и др «Диагностические исследования аварийного реактора Чернобыльской АЭС», Атомная энергия", т68, вып 5, май 1990 стр 355-359

6 В Г Волков, К А Байгарин, Л И Рудаков «О возможности генерации

СЖР-излучения с помощью сильноточных ускорителей прямого действия», СВАНТ, серия Физ Рад Возд наРЭА, 1985Вып2,стр 71-85

7 В Г Волков, А Г Волкович, В И Ликсонов и др «Прибор для поиска и иденти-фикации источников гамма-излучения и получения гамма-изображений (гамма-визор)», Атомная энергия, 1991, т71, вып 6, стр 578

8 В Г Волков, А Г Волкович, В И Ликсонов и др «Измерение гамма-поля, создаваемого объектом «Укрытие» с помощью коллимированного спектрометра», Атомная энергия, 1991, т 71, вып 6, стр 534-539

9 В Г Волков, А Г Волкович, А H Сударкин, и др, «Разработка и создание приборов визуализации и дистанционного измерения плотности активности источников излучения для ликвидации последствий аварий на ядерных объектах», Тезисы докладов Всероссийской конференции Радиологические, медицинские и социально-экономические последствия аварии на ЧАЭС реабилитация территорий и населения» M 21-25 мая 1995, стр 11-12

10 VG Volkov, AG Volkovich, IN Kambulov et al «Device for producing gamma-images ("Gamma-Visor")» Abs Intern Consf «Fiftieth Aimivesary of Nuclear Fission», Leningrad, October, 16-20 1989 p 99

11 N N Bazir S T Belyayev A A Borovoy at el, "Heat Measurement Investigation of the Self-Cooling Process of the Chernobyl Damaged Reactor", Abstracts of International Conference "Fiftieth Anniversary of Nuclear Fission", Lemngrad Oct 16-20, 1989 p 97

12 С T Беляев, А А Боровой, А А Васильев, В Г Волков и др «Опыт организации исследований последствий аварии на 4-ом блоке ЧАЭС», Тезисы доклада на Всесоюзном семинаре "Научные проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС" г Звенигород 15-19 окт 1990, стр 4

13 H H Базырь, А А Боровой, А А Васильев, В Г Волков и др «Перевод аварийного 4-ого блока ЧАЭС в безопасное состояние (результаты исследований 1990 г) Тезисы доклада на Всесоюзном семинаре "Научные проблемы ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС" г Звенигород 15-19 окт 1990, стр 5

ИНН Базырь, ЮН Бахтин, А А Боровой, Волков В Г и др «Научно-технические аспекты создания исследовательской системы контроля состояния аварийного блока № 4 ЧАЭС» г Звенигород 15-19 окт 1990, стр 13

15 S Т Belyayev, A A Borovoy, A Yu Gagarmski, V G Volkov "Chernobyl Five Years After", "Nuclear Europe Worldscan" № 3/4 March/April 1991 pp 22-24

16 VG Volkov, NN Ponomarev-Stepnoi, G.G. Gorodetsky, Yu A ZverkovEt A1 "The First Stage of Liquidation of Temporary Radwaste Repositories and Rehabilitation of the Radwaste Disposal Site at the Russian Research Center "Kurchatov Institute" Proceedings of WM'04 Conference, Tucson, Arizona, USA, February 29 - March 4, 2004 CD-ROM

17 SM Ignatov, VE Stepanov, VG Volkov, VN Potapov,NK Kononov, OP Ivanov The system for monitoring of main dose rate sources for application at rehabilitation works" Proceedings of WM'04 Conference, Tucson, Arizona, USA, February 29 -March 4, 2004 CD-ROM

18 В Г Волков, Г Г Городецкий, ЮА Зверков, А В Лемус, ОП Иванов, С Г Семенов, А В Чесноков, А Д Шиша, Технологии обращения с радиоактивными отходами при реабилитации радиоактивно-загрязненных объектов и участков территории РНЦ «Курчатовский институт» Сборник докладов 7-ой Международной конференции «Безопасность ядерных технологий Обращение с РАО (27 сентября - 1 октября 2004 г, Санкт-Петербург, Россия), изд-во Pro Атом, 2004, стр 141-156

19 В Г Волков, ВН Потапов, ОП Иванов, СМ Игнатов, НК Кононов, BE Степанов Новые приборы и системы радиационного контроля и их использование при проведении реабилитационных работ на территории временных хранилищ радиоактивных отходов РНЦ «КИ» Сборник докладов 7-ой Международной конференции «Безопасность ядерных технологий Обращение с РАО (27 сентября - 1 октября 2004 г, Санкт-Петербург, Россия), изд-во Pro Атом, 2004, стр 371-378

20 VN Potapov, NK Kononov, OP Ivanov, SM Ignatov, VE. Stepanov, AV Chesnokov, VG Volkov, A Gamma Locator for Remote Radioactivity Mapping and

42

Dose Rate Control, Book of abstracts, Nuclear Science Symposium, Rome 2004 ШЕЕ Conference, p 88

21 OP Ivanov, VE Stepanov, VG Volkov, AG Volkovich, SV Smirnov, AS Damlovich, New Portable Gamma-Camera for Nuclear Environment and Its Application at Rehabilitation Works, Book of abstracts, Nuclear Science Symposium, Rome 2004 IEEE Conference, p 89

22 В Г Волков, Г Г Городецкий, ЮА Зверков и др Проект «Реабилитация» состояние и проблемы -В сб докладов б-ой Международной конференции «Радиационная безопасность Транспортирование радиоактивных материалов АТОМТРАНС-2003», (22-23 сентября 2003г, Санкт-Петербург, Россия), изд-во ГРОЦ Минатома РФ, 2003, с 90-111

23 Volkov VG, Ponomarev-StepnoiNN, MelkovES e a "Status of Activities on Rehabilitation of Radioactively Contaminated Facilities and the Site of Russian Research Center "Kurchatov Institute" -In Proceedings of WM'03 Conference (February 23-27, 2003, Tucson, Arizona, USA), WM Symposia Inc (2003) CD-ROM

24 В Г Волков, ЛИ Быковская, Г Г Городецкий, и др , Применение технологий пылеподавления и предотвращения распространения радиоактивных аэрозолей при проведении работ по реабилитации в РНЦ «Курчатовский институт», Анри №4 (39), 2004, стр 59-66

25 VN Potapov, О Р Ivanov, S М Ignatov, N К Kononov et al "The System for Momtormg of Main Dose Rate Sources for Application at Rehabilitation Works" -In Proceedings of WM'04 Conference, Tucson, Arizona, USA, February 29 - March 4, 2004, WM Symposia Inc (2004) CD-ROM

26 VG Volkov, NN Ponomarev-Stepnoi, GG Gorodetsky, YuA Zverkov etal "Main Results of the Second Stage of Liquidation of Temporary Radwaste Repositories and Rehabilitation of the Radwaste Disposal Site at the Russian Research Center "Kurchatov Institute" -In Proceedmgs of WM'05 Conference, Tucson, Arizona, USA, February 27-March 3, 2005, WM Symposia Inc (2005) CD-ROM

27 В Г Волков, Реабилитация радиационно-загрязненных объектов и территорий

43

РНЦ «Курчатовский институт», Топливно-энергетический комплекс, Москва, 2005 г, №1-2, стр 194-197

28 А V Rastorguev, К Buhann, VG Volkov, et al, Prognosis of Radionuclid Contamination Spreading on the Site of Temporary Waste Storage of RJRC "Kurchatov institute" Proceedmgs of the International Congress ECORAD 2004, The Scientific Basis for Environment Protection Against Radioactivity, Aix-en-Provence (France), 8-10 September, 2004, Radioprotection, v 40, Suppl 1 (2005), p S367-S370

29 В Г Волков, На месте хранилищ РАО - медицинский центр, Барьер безопасности, №2,2005, стр 36-39

30 VG. Volkov, GG Gorodetsky, Yu A Zverkov, et al, Radioactive waste management technologies used in rehabilitation of radioactively contaminated facilities and areas at the RRC "Kurchatov institute" site, International Journal Nuclear Science and Technology, V 2, N1/2,2006, p 127-143

31 В Г Волков, ГГ Городецкий, ЮА Зверков, и др «Особенности ликвидации хранилищ высокоактивных РАО, омоноличенных бетонной матрицей», Материалы 8-ой Международной конференции «Безопасность ядерных технологий Экономика и обращение с источниками ионизирующих излучений (26 сентября - 30 сентября 2005 г, Санкт-Петербург, Россия), стр 109-119

32 В Г Волков, А Г Волкович, А С Данилович, и др «Применение новых приборов для сортировки РАО в реабилитационных работах в РНЦ «Курчатовский институт», Материалы 8-ой Международной конференции «Безопасность ядерных технологий Экономика и обращение с источниками ионизирующих излучений (26 сентября - 30 сентября 2005 г, Санкт-Петербург, Россия), стр 135-141

33 В Г Волков, ЮА Зверков, СМ Колтышев и др «Основные результаты пусконаладочных работ и опытной эксплуатации установки дезактивации радиоактивно загрязненного грунта», Материалы 8-ой Международной конференции «Безопасность ядерных технологий Экономика и обращение с источниками ионизирующих излучений (26 сентября - 30 сентября 2005 г, Санкт-Петербург, Россия), стр 120-134.

34 О P Ivanov, VE Stepanov, VG Volkov, et al, Application of portable gamma camera during an extraction of the radioactive wastes from temporal storage at territory of RRC Kurchatov institute», ICEM'05/DECM'05 Conference, September 4-8, 2005, Glasgow, Scotland, Session No 11,ICEM05-ID 1197,-p 84

35 VG. Volkov, NN Ponomarev-Stepnoi, GG Gorodetsky, YuA Zverkov Et Al, «Peculiarities of engineering approaches and selection of technologies used in disposition of old radwaste repositories at the Russian research centre "Kurchatov institute"», ICEM'05/DECM'05 Conference, September 4 - 8, 2005, Glasgow, Scotland, Session No 11,ICEM05-ID 1197,-p 102

36 VG Volkov, NN Ponomarev-Stepnoi, GG Gorodetsky, at el "Peculiarities of the High-Level Concrete-Encased Radwaste Repository Disposition at the Radwaste Disposal Site of the Russian Research Center "Kurchatov Institute"" Proceedings of WM'06 Conference, Tucson, Arizona, USA, February 27 - March 3,2006 CD-ROM

37 ЕП Велихов, В Г Волков, НН Пономарев-Степной, и др «Реабилитация радиоактивно загрязненных объектов и территорий РНЦ «Курчатовский институт», Атомная энергия, т 102, вып 5, май 2007, стр 300-306

Подписано в печать 10 10 2007 Формат 60x90/16 Печать офсетная Уел печ л 2,75 Тираж 62 Заказ 80

Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл Академика Курчатова, д 1