Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Мокров Юрий Геннадьевич. Реконструкция и прогноз радиоактивного загрязнения реки Теча : диссертация... д-ра техн. наук : 25.00.36 Озерск, 2005 297 с. РГБ ОД, 71:07-5/364

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Содержание 2

Введение 6

Общая характеристика работы 8

Глава 1 Краткий анализ архивной информации по вопросам реконструкции радиоактивного
загрязнения р. Теча 13

1.1 Общие сведения о речной системе 13

  1. Климатические условия района 13

  2. Краткое гидрографическое описание 14

  3. Описание гидротехнических сооружений нар. Теча ....15

  4. Описание дна русла реки 16

  5. Описание общего гидрологического режима р. Теча 16

  6. Гранулометрический состав донных отложений и взвесей 19

  7. Физико-химические свойства воды, донных отложений и пойменных грунтов 20

1.2 Сброс жидких радиоактивных отходов 21

  1. Гидрологический режим водных сбросов и сток р. Теча 21

  2. Отходы радиохимического производства. Радионуклидный состав и динамика сбросов продуктов деления 25

  3. Радионуклиды активационного происхождения 28

1.3 Радиационный контроль реки Теча , 28

  1. Периодичность и пункты контроля ;28

  2. Методы отбора проб компонентов речной системы 30

  3. Методы проведения радиометрических измерений 30

  1. Определение суммарной активности бета-излучающих нуклидов 30

  2. Методы определения радионуклидного состава 31

  3. Определение радиационных характеристик гамма-излучающих нуклидов 32

1.4 Результаты контроля радиоактивного загрязнения компонентов речной системы 32

  1. Вода : 32

  2. Донные отложения 33

  3. Радиационная съемка прибрежных участков 35

  1. Анализ информации об изменении степени минерализации воды р. Теча в 1949-1956 гт 36

  2. Анализ данных о распределении активности между компонентами водных систем ....42

  3. Анализ режима эксплуатации реакторного и радиохимического производства 43

  4. Анализ факторов влияющих на формирование радиационной обстановки в

прибрежных районах рек и озер загрязненных радиоактивными веществами 47

1.9 Оценка текущего запаса депонированных радионуклидов 52

Глава 2 Реконструкция радионуклидного состава ЖРО 55

  1. Постановка задачи 55

  2. Радиационные характеристики продуктов деления 56

  3. Оценка радионуклидного состава ЖРО регламентных сбросов 59

  4. Оценка радионуклидного состава ЖРО при нерегламентных (аварийных) сбросах 63

  5. Обсуждение результатов 64

Глава 3 Оценка значимости механизмов радиоактивного загрязнения речной системы р.
Теча, обусловленного жидким и твердым радиоактивным стоком 67

  1. Особенности переноса радионуклидов в речных системах с твердым стоком 68

  2. Основные источники поступления взвешенных частиц в речную систему 71

  3. Анализ современных данных о твердом радиоактивном стоке 73

  1. Цезий-137 73

  2. Плутоний 75

3.3.3 Оценка твердого и радиоактивного стока с водами р. Теча 75

3.4 Анализ радионуклидных отношений 78

Глава 4 Создание и верификация математических моделей переноса радионуклидов с водами
р. Теча 81

  1. Постановка задачи 81

  2. Полуэмпирическая модель переноса стронция-90 по реке Теча 82

  1. Исходные предпосылки 84

  2. Построение итерационной расчетной схемы 84

  3. Верификация модели '. 86

4.3 Стационарная одномерная сорбционная модель 89

  1. Построение модели 89

  2. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных 91

4.4 Гидродинамическая модель реки Теча 94

  1. Исходные данные и предположения 94

  2. Калибровка и валидация модели 95

4.5 Гидродинамическая модель прудов-отстойников В-3 и В-4 97

  1. Исходные данные 97

  2. Верификация модели 98

4.6 Камерная сорбционная модель проточных водоемов В-3 и В-4 99

4.6.1 Исходные предположения и допущения 99

' 4.6.2 Основные положения сорбционной модели радиоактивного загрязнения
неглубокого слабопроточного водоема 99

4.6.3 Верификация модели 102

  1. Выбор и обоснование исходных данных 102

  2. Анализ расчетных результатов 104

Глава 5 Реконструкция радиоактивного загрязнения речной системы р. Теча 110

5.1 Анализ результатов вариантных расчетов по гидродинамическим моделям 110

  1. Верхний участок реки (модель "TECHA-SED2") 111

  2. Участок реки от плотины П-4 до устья (модель "TECHA-SED") 118

  1. Анализ результатов вариантных расчетов по седиментации взвесей 118

  2. Оценка значимости водной эрозии 121

  3. Оценка размеров зоны затопления речной долины при различных гидрологических режимах 122

  4. Оценка твердого радиоактивного стока 124

  5. Оценка стока плутония 127

5.2 Анализ результатов о радиоактивном загрязнении донных отложений 130

  1. Оценка суммарного запаса активности, депонированной в донных отложениях водоемов В-3 и В-4 в 1951-1955 годах .'. 130

  2. Анализ данных о радиоактивном загрязнении донных отложений верхнего участка реки Теча в 1950-1951 годах 137

  1. Режим водного стока и сброса радиоактивных отходов 137

  2. Краткое гидрографическое описание „ 139

  3. Данные о радиоактивном загрязнении донных отложений на верхнем участке р. Теча 140

  4. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных 142

5.3 Реконструкция твердого радиоактивного стока 148

  1. Построение расчетной схемы 148

  2. Исходные данные 153

5.4 Анализ расчетных результатов 154

Глава 6 Ретроспективное восстановление некоторых параметров радиоактивного загрязнения
реки Теча, с использованием полуэмпирической балансовой модели 161

6.1 Анализ исходных данных для проведения расчетов 162

  1. Анализ существовавшей в прошлом системы контроля за стоком радионуклидов с водами р. Теча 162

  2. Обзор ретроспективной информации о радионуклидном составе воды р. Теча.... 164

  1. Исходные предположения.. 165

  2. Моделирование процессов самоочищения речной системы и переноса радионуклидов с водами р. Теча 166

  1. Аналитическая модель самоочищения речной системы 166

  2. Полуэмпирическая балансовая модель переноса стронция-90 с водами р. Теча... 168

  3. Поиск параметров модели и ее тестирование 169

  4. Методика восстановления радионуклидного состава воды р. Теча в период 1952— 1958 годы 172

6.4 Верификация модели (1952-1960 гг.) 172

  1. Оценка значений коэффициентов вымывания 172

  2. Верификация модели для стронция-90 174

6.4.3 Верификация модели для радионуклидов группы В 177

6.5 Оценка стока стронция-90 с водами р. Теча 177

  1. Последовательность проведения расчетов 177

  2. Основные результаты 178

  3. Оценка стока стронция-90 за период 1981 -1995 годы 180

  4. Баланс стронция-90 в речной системе 181

6.6 Обсуждение результатов 182

Глава 7 Оценка доз внутреннего и внешнего облучения жителей сел Метлино и Муслюмово
обусловленных проживанием на р. Теча в период 1949-1954 гг 183

  1. Постановка задачи и исходные предположения 183

  2. Дозы внутреннего облучения 184

  3. Доза облучения кожи 188

  4. Доза внешнего облучения жителей с. Муслюмово 189

  5. Ретроспективный анализ результатов радиационных обследований водоема В-4 в 1951-1952 годах: выявление основных источников и оценка дозы внешнего облучения жителей села Метлино 192

  1. Условия проведения измерений 192

  2. Анализ экспериментальных результатов 194

  3. Анализ расчетных результатов , 197

  4. Оценка мощности дозы гамма-излучения на берегу Метлинского пруда 200

7.6 Сравнение полученных результатов с ранее выполненными оценками 207

Глава 8 Прогноз радиоактивного загрязнения р. Теча 213

  1. Постановка задачи. Текущее состояние 213

  2. Анализ источников водного и радиоактивного стока ПБК 216

8.2.1. Краткое гидрографическое описание р. Мишеляк и ПБК 216

  1. Организация системы гидрологического и гидрохимического контроля р. Мишеляк и ПБК 217

  2. Основные составляющие водного и материального баланса ПБК 217

  3. Анализ гидрологического режима 222

  4. Анализ параметров источника поступления стронция-90 в ПБК 224

  1. Построение полуэмпирической балансовой модели.. 224

  2. Верификация модели 226

  3. Анализ основных результатов 226

8.3 Анализ источников водного и радиоактивного стока ЛБК 228

&3.1 Краткое гидрографическое описание ЛБК 228

  1. Организация системы гидрологического, радиационного и гидрохимического контроля ЛБК 228

  2. Основные составляющие водного и материального баланса ЛБК 228

  1. Анализ параметров источников поступления стронция-90 в ЛБК 229

  2. Построение полуэмпирической балансовой модели 232

  3. Верификация модели 234

  4. Анализ основных результатов 237

8.4 Прогноз стока стронция-90 с водами р. Теча 239

  1. Построение модели вымьшания стронция-90 из поймы р. Теча на участке плотина П-11 —с. Муслюмово 239

  2. Анализ результатов 240

  3. Прогнозные оценки 241

  1. Прогнозные оценки стока цезия-137 и плутония 244

  2. Реконструкция и прогноз поступления стронция-90 в Карское море с водами реки Обь за период с 1949 по 1990 годы 245

  1. Краткая гидрографическая характеристика реки Обь 246

  2. Анализ основных источников поступления стронция-90 в речную систему р. Обь 246

  1. Сток глобальных выпадений 247

  2. Сток локальных выпадений 247

  3. Сбросы радиоактивных отходов в речную систему 249

8.6.3 Полуэмпирическая модель переноса стронция-90 с водами р. Обь 250

  1. Исходные предположения 250

  2. Построение расчетной схемы 250

  1. Верификация модели 253

  2. Анализ полученных результатов 255

8.7 Прогноз радиоактивного загрязнения р. Теча в результате аварийных и
нерегламентных ситуаций 256

8.7.1 Аварийное разрушение плотины водоема В-11 257

  1. Оценка поступления радионуклидов в р. Теча со взвесями 258

  1. Оценка поступления радионуклидов в р. Исеть с водами р. Теча 259

8.7.2 Контролируемый сброс воды из водоема В-11 261

  1. Сценарий контролируемого сброса воды из водоема В-11 261

  2. Оценка радиационных последствий контролируемого сброса активности из водоема В-11 262

8.7.3 Выводы 265

Заключение и выводы 266

Список использованных источников 271

Приложение 287

Введение к работе:

Производственное объединение (ПО) "Маяк" было создано на Южном Урале в конце 1940-х годов по Решению Правительства СССР для получения оружейного плутония.

История становления и развития ПО "Маяк" неразрывно связана с эксплуатацией речной системы р. Теча, поскольку все основные производственные объекты предприятия расположены на водосборной территории этой реки и ее притоков.

Еще в 1947 году секция № 4 Научно-технического совета Первого Главного Управления при Совнаркоме СССР констатировала невозможность решения (в отведенные сжатые сроки) проблемы полного обезвреживания огромных объемов жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при радиохимическом выделении плутония, и обратилась в Минздрав СССР с предложением об установлении допустимых доз облучения населения, обусловленных предполагаемыми сбросами ЖРО в р. Теча.

Таким образом, заложенные в проект радиохимического завода технические решения на сброс ЖРО в р. Теча были продиктованы сжатыми сроками создания атомного оружия в СССР и отсутствием в тот период времени знаний по обращению с радиоактивными отходами, поведению радионуклидов в речных системах и о влиянии радиоактивных продуктов на здоровье человека.

В 1949-1956 гг., в период выполнения Государственной оборонной программы ПО "Маяк" производило регламентные (предусмотренные техническим проектом) и аварийные сбросы ЖРО в р. Теча, причем, основная часть активности (более 99%) поступила в воды реки до ноября 1951 г. В результате, крупномасштабному радиоактивному загрязнению подверглись все компоненты р. Теча (вода, донные отложения, пойма, растительность, биота), а жители прибрежных населенных пунктов получили значительное радиационное воздействие.

Первые выборочные медицинские обследования состояния здоровья населения, проживавшего в верхней и средней части р. Теча, были выполнены экспедиционными бригадами Института биофизики (ИБФ) Минздрава СССР в 1951-1955 гг. В результате этих обследований у нескольких сотен жителей р. Теча были выявлены признаки, характерные для хронической лучевой болезни (ХЛБ), причем у 66 человек этот диагноз был впоследствии подтвержден. Правительство СССР, осознавая критичность сложившейся ситуации, разработало и реализовало ряд экстренных мероприятий, направленных на снижение радиационного воздействия на население и оказание дополнительной медицинской помощи пострадавшим. К числу таких мероприятий следует отнести [35,102]:

отселение части жителей, проживавших на наиболее загрязненных территориях в чистые районы;

проведение защитных и реабилитационных работ на загрязненных территориях с целью минимизации радиационного воздействия на жителей неотселенных районов;

создание в г. Челябинске специализированного диспансера для организации медицинской помощи и осмотров облучившегося населения.

Специализированный диспансер был позднее преобразован в филиал № 4 ИБФ, а в 1990-е годы - в Уральский научно-практический центр радиационной медицины (УНПЦ РМ). Специалисты этого центра в течение многих лет проводят широкомасштабные дозиметрические- и эпидемиологические исследования, направленные на выявление отдаленных последствий облучения населения и оценку радиационных рисков.

До настоящего времени все рекомендации МКРЗ по оценке радиационных рисков основаны на результатах обследования населения, пережившего атомную бомбардировку в Японии, т.е. на основе изучения показателей здоровья лиц, подвергшихся острому радиационному воздействию с высокой мощностью дозы. Проводимые в УНПЦ РМ исследования по когорте населения реки Теча имеют важнейшее фундаментальное значение и направлены на оценку радиационных рисков при облучении с относительно небольшой мощностью дозы в течение достаточно длительного периода времени. В июне 2002 года в Германии (Chiernsee,

Bavaria) состоялась международная конференция, на которой были представлены новые научные результаты по оценке радиационных доз и рисков для населения Южного Урала.

В частности, специалистами УНПЦ РМ были представлены новые результаты по оценке доз внешнего облучения населения, проживающего на берегах р. Теча. В отличии от ранее (1996 г.) полученных оценок, авторы новой дозиметрической системы (TRDS-2000) попытались снизить неопределенность значений доз внешнего облучения за счет более детального учета реального расстояния между жилыми домами и рекой и уточненных данных о фактическом времени пребывания населения на загрязненной пойме реки. В результате, новые оценки доз внешнего облучения оказались значительно (в 2,5-3 раза) ниже значений полученных в рамках TRDS-1996, а новая оценка риска солидных раков превышает предыдущую, по крайней мере, в 3 раза. Полученные результаты, с учетом рекомендуемого МКРЗ значения фактора редукции по дозе и мощности дозы (DDREF=2), превышают общепринятую оценку риска солидных раков в 6 раз, что противоречит всем современным представлениям по практике радиационной защиты.

Для объяснения сложившегося противоречия на конференции в Германии предлагалось учесть дополнительные дозы облучения населения р. Теча, обусловленные:

газо-аэрозольными выбросами радионуклидов (главным образом йода-131) в атмосферу из высоких труб ПО "Маяк" в ранние годы работы предприятия [102, 172];

диагностическим рентгеновским облучением во время медицинских обследований и частых госпитализаций.

Указанные дополнительные факторы радиационного воздействия несомненно имели место и их необходимо учитывать для корректной оценки риска, но они вряд ли позволят объяснить все имеющиеся противоречия и, в частности большое число диагностированных случаев ХЛБ для населения р. Теча.

При выполнении исследований по оценке доз внешнего и внутреннего облучения населения, проживавшего на р. Теча, специалисты УНПЦ РМ использовали данные о радио-нуклидном составе ЖРО и о динамике сброса активности в р. Теча, которые были получены в 1950-х годах на ПО "Маяк". Все существующие в настоящее время представления о мощности и динамике сброса активности и о радионуклидном составе сбрасываемых в р. Теча ЖРО были получены в 1956 г. Д.И. Ильиным и с тех пор ни разу не пересматривались.

В данной работе автор предполагает показать, что основной причиной сложившихся противоречий является неопределенность интерпретации имеющихся архивных данных о радионуклидном составе сбрасываемых ЖРО и о параметрах радиоактивного загрязнения р. Теча в 1949-1951 гг., когда радиационный контроль отсутствовал или был ограничен.

В архивах ПО "Маяк" содержится большое число научно-технических отчетов и другой первичной информации посвященной различным аспектам радиоактивного загрязнения реки Теча. Основная часть имеющейся информации получена сотрудниками ПО "Маяк" в период после 1951 г. в рамках штатного радиационного мониторинга речной системы. Значительный объем научной информации был получен в результате совместных исследований, выполненных в разные годы специалистами'ПО "Маяк" и Института Биофизики (основное отделение - г. Москва, филиал № 1 - г. Озерск, филиал № 4 - г. Челябинск), Радиевого Института (г. Санкт-Петербург), Института Прикладной Геофизики (г. Москва) и др. Эти исследования выполнялись периодически, во время совместных экспедиций, и были нацелены на решение конкретных специальных задач. Следует отметить, что содержащаяся в архивах ПО "Маяк" информация о радиационно-химических характеристиках сброшенных ЖРО и анализируемых проб компонентов речной системы (вода, донные отложения, почва и др.) крайне ограничена и ее трудно интерпретировать, поскольку радиохимические и радиометрические методы используемые специалистами ПО "Маяк" для изучения радионуклидного состава в 1950-х содержали ряд специфических особенностей. Вся имеющаяся архивная информация может быть условно разделена на две большие группы.

К первой группе относятся первичные результаты радиационных и радиометрических измерений (удельная активность, мощность экспозиционной дозы и т.п.), вьшолненных специалистами ПО "Маяк" в 1950-х годах. Эта информация представляет собой особую ценность, поскольку она не может быть повторно получена никаким другим образом. Тем не менее, для правильной интерпретации результатов первичных измерений необходимо учитывать особенности радиохимических методов выделения и радиометрических методов измерения активности, которые использовались на ПО "Маяк" в начале 1950-х годов. Следует иметь в виду, что в ряде случаев результата измерений относятся не к одному, а к группе радионуклидов, обладающих сходными химическими свойствами. Ниже будет показано, что указанные результаты первичных измерений обладают высокой достоверностью и, после внесения необходимых поправок, могут служить надежной основой для реконструкции параметров радиоактивного загрязнения речной системы.

Ко второй группе архивных данных относятся результаты различных расчетных оценок, вьшолненных на основе (или с использованием) результатов первичных измерений. К таким данным относятся результаты различных интегральных (пространственных и/или временных) оценок параметров радиоактивного загрязнения (запас активности депонированной в донных отложениях, суммарный радиоактивный сток и т.п.). Достоверность указанной информации должна в каждом конкретном случае перепроверяться поскольку в архивных документах, как правило, не указаны исходные предположения и методики проведения расчетных оценок.

Таким образом, при реконструкции радиоактивного загрязнения реки Теча необходимо опираться на данные первичных измерений (после соответствующих корректировок), а результаты вьшолненных в 1950-е годы расчетных оценок следует перепроверять с учетом современных знаний о поведении радионуклидов в водных системах.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. На всех этапах освоения ядерной энергии и создания атомной промышленности вопросам прогнозирования, оценки радиационной значимости и ликвидации последствий аварийных ситуаций, связанных с крупномасштабным поступлением радиоактивных веществ в окружающую среду, уделялось первостепенное внимание. Трагические последствия крупных радиационных аварий и катастроф должны быть тщательно проанализированы и детально изучены. Исследования поведения радионуклидов в реальных полномасштабных природных экосистемах позволяют приобрести бесценный опыт и новые знания, которые невозможно получить никаким другим образом. Эти знания необходимы для разработки оптимальных, научно-обоснованных мероприятий по радиационной реабилитации загрязненных территорий и для минимизации неблагоприятных последствий, связанных с проживанием населения на загрязненных участках.

С этой точки зрения, все обстоятельства, связанные с регламентными и аварийными сбросами ЖРО радиохимического производства ПО "Маяк" в небольшую реку Теча (1949-1956 гг.), представляют особую актуальность.

По своим масштабам и последствиям радиационная авария на р. Теча не имеет прецедентов и является одной из наиболее значимых за всю историю атомной эры. К сожалению, в следствии целого ряда объективных и субъективных причин, многие аспекты этой аварийной ситуации остаются неизвестными до сих пор. Все существующие до настоящего времени представления о параметрах радиоактивного загрязнения реки основываются на информации, полученной специалистами ПО "Маяк" в середине 1950-х годов. Непосредственное использование этой информации для целей радиационной дозиметрии населения не представляется возможным по следующим причинам:

- первые данные о параметрах радиоактивного загрязнения реки были получены летом 1951 г., а регулярный радиационный контроль был организован только в конце 1951 г., когда интенсивный сброс ЖРО был уже прекращен. Отсутствие данных радиационно-

го контроля за период с 1949 по июнь 1951 года является одной из главных причин имеющихся неопределенностей;

сохранившиеся в архивах результаты измерений радиоактивного загрязнения компонентов речной системы должны быть верифицированы, поскольку существовавшие в тот период времени радиометрические, радиохимические и радиационные методы и средства проведения измерений были несовершенны и содержали ряд специфических особенностей, затрудняющих интерпретацию полученных результатов;

в 1950-х годах отсутствовали знания о гидрохимических и сорбционных свойствах различных радионуклидов, о формах их существования в природных водных системах и о механизмах переноса радионуклидов с речными водами, а значения многих ядерно-физических и химических характеристик радиоактивных нуклидов в тот период времени были неизвестны или содержали большие неопределенности. Поэтому, полученные в 1950-х годах интегральные расчетные оценки радионуклидного состава сбрасываемых ЖРО и общего радиоактивного стока (сброса) требуют критического пересмотра (методики проведения таких расчетных оценок в архивах отсутствуют).

Получение объективных и достоверных данных о параметрах радиоактивного загрязнения р. Теча в 1949-1956 гг. является необходимым условием корректной оценки дозы облучения и, в конечном итоге, радиационных рисков. Таким образом, проблемы реконструкции и прогноза радиоактивного загрязнения р. Теча являются чрезвычайно актуальными, как с научной, так и практической точки зрения.

Цель работы состоит в реконструкции (получении наиболее достоверных оценок) параметров сбрасываемых в 1949-1956 гг. в р. Теча ЖРО (радионуклидный состав, мощность сброса) и характеристик радиоактивного загрязнения воды, донных отложений и поймы (удельная активность, общий запас активности депонированной на различных участках реки); в получении предварительных оценок дозового воздействия на население р. Теча (1949-1954 гг.); в построении научно-обоснованного прогноза радиоактивного загрязнения компонентов речной системы р. Теча на период до 2034 г.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

проведение комплексного критического анализа всех сохранившихся архивных данных о параметрах эксплуатации реакторного и радиохимического производства ПО "Маяк" в 1949-1956 гг., о гидрологическом режиме р. Теча и о результатах гидрохимического, радиохимического и радиационного контроля;

проведение ретроспективной верификации результатов измерений параметров радиоактивного загрязнения компонентов речной системы, выполненных в 1950-х годах;

разработка и верификация комплекса математических моделей переноса различных радионуклидов с жидким (в ионной форме) и твердым (на взвесях) стоком по всей длине реки в зависимости от расхода воды;

оценка вклада и роли взвешенных частиц в формировании радиоактивного загрязнения речной системы;

изучение основных закономерностей переноса радионуклидов с речным потоком;

проведение серии вариантных расчетов и построение (с использованием различных методических подходов) полного баланса активности за период 1949-2000 гг.;

получение первых предварительных расчетных оценок дозы внешнего и внутреннего облучения жителей за период 1949-1954 гг. на основе разработанного нового методического подхода к реконструкции динамики радиоактивного загрязнения р. Теча и упрощенных моделей жизнедеятельности населения;

оценка текущей мощности источников фильтрационного поступления радионуклидов из водоемов ТКВ в воды р. Теча и построение прогноза загрязнения реки на период до 2034 г.;

.10

- проведение исследований (с использованием созданных математических моделей) по
прогнозированию последствий гипотетических аварий, связанных с радиоактивным
загрязнением водосборной площади р. Теча.

Объект исследования - архивные данные гидрологического контроля водного, твердого и радиоактивного стока р. Теча, результаты радиационного мониторинга и специализированных радиационных обследований речной системы за период 1949-2000 гг.

Предмет исследования - закономерности переноса радионуклидов осколочного происхождения с водами р. Теча в зависимости от расхода воды; построение моделей и расчет баланса активности в речной системе; сопоставление расчетных и экспериментальных результатов и получение на этой основе наиболее достоверных ретроспективных и прогнозных характеристик радиоактивного загрязнения реки.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

получены новые данные о радионуклидном составе регламентных и аварийный сбросов ЖРО в р. Теча за период 1949-1951 гг.;

впервые разработаны гидродинамические модели р. Теча, позволяющие описывать перенос загрязненных радионуклидами взвешенных частиц по всей длине реки (включая водоемы-отстойники В-3 и В-4) с учетом процессов осаждения взвесей и взмучивания донных отложений;

созданы новые стационарные и динамические сорбционные модели (полуэмпирические, аналитические, камерные), позволяющие учитывать перенос радионуклидов в растворенном виде (ионные формы) с учетом сорбционных свойств поймы и Асанов-ских болот;

выявлены новые закономерности переноса радионуклидов с водным потоком р. Теча;

впервые показано, что крупномасштабное радиоактивное загрязнение донных отложений и поймы р. Теча (на всем ее протяжении) сформировалось в период с июня по октябрь 1951 г. и было обусловлено переносом загрязненных взвешенных частиц;

на основе общего баланса активности в речной системе уточнены (реконструированы) значения активности, сброшенной в реку Теча в составе ЖРО. В частности, показано, что выполненные в середине 1950-х годов оценки поступления ^Sr и 137Cs в р. Теча завышены примерно на порядок величины, а общеизвестная оценка суммарного сброса всех радионуклидов (2,73 млн.Ки) занижена в несколько раз;

реконструировано пространственно-временное распределение активности на всей длине р. Теча;

выявлены новые закономерности формирования поля внешнего гамма-излучения вблизи береговой полосы реки. В частности, было показано, что в период до ноября 1951 г. мощность дозы на берегу водоема В-4 (с. Метлино) была обусловлена излучением 140Ba+140La (береговая полоса) и излучением 95Zr+95Nb (поверхность воды), а вклад излучения 13 Cs+137mBa не превышал 1%;

на основе нового подхода к реконструкции радиоактивного загрязнения р. Теча получены первые предварительные оценки доз внутреннего и внешнего облучения, жителей. Показано, что новые дозовые оценки существенно (в 3-4 раза) больше, чем это считалось ранее, при этом значительно изменилась структура дозы облучения;

впервые получен научно-обоснованный прогноз радиоактивного загрязнения р. Теча по всем основным радионуклидам ('"Sr,13 Cs, Pu) для нормальных и аварийных условий эксплуатации ТКВ.

Практическая значимость. Результаты диссертационной работы позволяют по-новому подойти к проблеме реконструкции дозы облучения жителей р. Теча, и, в конечном итоге, к уточнению значений радиационных рисков при пролонгированном облучении. Эти исследования представляют самостоятельную крупную задачу и должны быть выполнены с участием специализированных медицинских учреждений (например, УНПЦ РМ). Получен-

ные первые предварительные дозовые оценки позволили выявить причины и объяснить противоречия в значениях радиационных рисков для когорты жителей р. Теча и населения, пережившего атомную бомбардировку в Хиросиме и Нагасаки (Япония).

Разработанные методы и модели использованы для прогноза радиоактивного загрязнения компонентов речной системы при нормальной (штатной) эксплуатации Теченского каскада водоемов (ТКВ), и при гипотетических радиационных авариях техногенного и природного происхождения. Полученные результаты могут быть использованы для разработки проектов радиационной реабилитации р. Теча и для планирования медицинской помощи и социальной защиты пострадавшему населению.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Обоснование методов, подходов и результатов реконструкции радионуклидно-го состава регламентных и аварийных сбросов ЖРО в р. Теча.

  2. Обоснование методики и результатов реконструкции радиоактивного загрязнения компонентов речной системы р. Теча.

  3. Разработанные миграционные модели и выявленные основные закономерности переноса радионуклидов с водами р. Теча.

  4. Оценки поступления активности в открытую гидрографическую систему р. Теча (отдельно по каждому радионуклиду).

  5. Численные оценки параметров радиационной обстановки в прибрежных районах р. Теча.

  6. Результаты предварительных оценок дозы внутреннего и внешнего облучения жителей с. Метлино и с. Муслюмово за период 1949-1954 гг.

  7. Результаты прогнозных оценок радиоактивного загрязнения р. Теча при нормальных условиях и радиационных авариях природного и техногенного происхождения.

Личный вклад автора заключается в формулировке задач исследования, в разработке единой методологии реконструкции радиоактивного загрязнения р. Теча, в проведении критического анализа и верификации имеющихся архивных данных гидрологического и радиационного мониторинга, в создании комплекса математических моделей, в выявлении и обосновании основных закономерностей переноса активности с водным стоком реки, в проведении всех расчетных исследований и анализе полученных результатов.

Практически все приведенные в работе результаты исследований получены автором единолично. В соавторстве с Д.М. Шагиным созданы гидродинамические модели реки, а в соавторстве с Т.А. Антоновой получены оценки фильтрационного поступления 90Sr из ТКВ в р. Теча. Анализ параметров источников современного радиоактивного загрязнения территории ПО "Маяк" выполнен в соавторстве с Ю.В. Глаголенко, Е.Г. Дрожко и Г.Н. Романовым в составе российско-норвежской группы экспертов.

Апробация работы. Основные результаты, представленные в диссертации, обсуждались на многих международных и всероссийских конференциях, семинарах и симпозиумах (более 15), в том числе: Международная конференция "Медико-дозиметрические регистры -основа регламентации радиационной безопасности профессионалов и населения (07-11 июля 2004 г., Москва); Международный Семинар .по дозиметрии населения района р. Теча (8-Ю декабря 2003 г., Москва); The Third International Conference on Environmental Radioactivity in the Arctic (June 1-5,1997, Tromso, Norway); The 5-th International Conference on Environmental Radioactivity in the Arctic and Antarctic (16-20 June, 2002, St. Petersburg, Russia); Международная конференция "Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях" (24-26 апреля 2002 г., Москва); Научная конференция "Гигиенические, дозиметрические и медико-биологические аспекты отдаленных эффектов хронического облучения" (24-25 апреля 2003 г., Озерск); Четвертая Российская конференция по радиохимии "Радиохимия 2003" (20-25 октября 2003 г., Озерск); Уральская конференция по радиохимии (27-29 сентября 2001 г., Екатеринбург);

Международный семинар НКК МНТЦ "Реабилитация больших территорий" (21-25 июня 1999, ВНИИТФ, Снежинск) и ряд других научных собраний. По материалам научных конференций и форумов опубликованы тезисы или доклады.

Материалы диссертационной работы были заслушаны и обсуждены на расширенном заседании Ученого Совета Южно-Уральского института биофизики (24.10.2002 г.), на заседании Ученого Света УНПЦ РМ (08.10.2002 г.), на первой российской школе по радиохимии и ядерным технологиям (23-27.08.2004 г., Озерск); на семинаре "Проблемы радиоэкологии и пограничных дисциплин" (март 2001 г., Заречный); на семинаре ЦГСЭН Челябинской области "Преодоление последствий радиационных аварий на период до 2010 г." (29.10.2003 г.) и

др.

Публикации по теме диссертации. Основное содержание диссертации отражено в более чем 50 опубликованных работах, среди которых: 2 монографии подготовленные в составе норвежско-российской группы экспертов; 2 монографии, опубликованные в редакци-онно-издательском центре "Вопросы радиационной безопасности"; 13 статей в реферируемых иностранных журналах (Radiation and Environmental Biophysics, Health Physics, Environmental Science and Technology и др.); 18 статей в отечественных журналах; 5 статей в книгах и сборниках; 17 материалов к докладам на конференциях.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и выводов, списка использованной литературы и приложений.

Диссертация изложена на 297 страницах машинописного текста и содержит 166 таблиц и 67 иллюстраций. Список использованных источников включает 274 наименования.

Подобные работы
Михалевская-Целуйко Вера Сергеевна
Оценка загрязнения воды рек бассейна Верхней Оки на урбанизированных территориях : На примере Калужской области
Торопова Наталья Михайловна
Комплексная оценка загрязнения стока реки Невы и ее притоков биогенными веществами
Шильникова Татьяна Леонидовна
Защита малых перемерзающих рек с паводковым режимом стока от загрязнения сточными водами
Кемкина Раиса Анатольевна
Оценка и прогноз загрязнения окружающей среды токсичными элементами при отработке золоторудных объектов : на примере Прасоловского месторождения, о. Кунашир
Симонова Наталья Леонидовна
Комплексный анализ формирования и прогноз загрязнения речных вод в бассейне Средней и Нижней Оби
Гриванова Ольга Владимировна
Оценка и прогноз загрязнения атмосферного воздуха лесозаготовительными и деревообрабатывающими предприятиями : На примере Приморского края
Дьяков Сергей Александрович
Диагноз и прогноз уровня загрязнения атмосферы (На примере г. Воронежа)
Гамов Максим Игоревич
Совершенствование методики оценки и прогноза шумового загрязнения территорий в горнопромышленном регионе на основе исследований акустических полей, наведенных автотранспортом
Горбунов Николай Евгеньевич
Прогноз и нормирование техногенного загрязнения водотоков на основе схемотехнического моделирования
Спиридонов Евгений Геннадьевич
Прогноз пространственного формирования уровней загрязнения приземного слоя атмосферы в зоне обслуживания воздушного судна

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net